焊接再热裂纹的机理_防止再热裂纹产生的方法

　　焊接再热裂纹的机理

　　再热裂纹的形成，简单来说就是晶内由于强化强度很大而晶界强度较弱，在焊后热处理时，应力松弛时的形变集中加在了晶界上，一旦晶界应变超出了晶界的强度极限时，会导致沿晶界开裂产生裂纹。

　　（1）再热裂纹形成的内因焊接时，熔合线附近的热影响区被加热到1200℃左右，尤其是厚板多次被加热后，晶粒粗大，而在冷却时强碳化物析出较慢，同样在埋弧焊时，由于线能量较大，焊缝中间的晶粒也较粗大，在随后的SR处理（480～680℃）过程中，碳化物（V4C3、NbC、MoC等）在晶内弥散沉淀，从而强化了晶内（晶内热强性好），使热处理时，应力松弛时的应变集中加载在晶界上；晶粒粗大，使承载应变的晶界数锐减，同样应变单位晶界应变量大大增加；另外，在焊后SR处理时，低熔点杂质及B、Sb、Sn、As等微量元素偏析于晶界，减弱了晶界的塑性，应变超过晶界的塑性极限就形成开裂。

　　（2）再热裂纹形成的外因上面简述了再热裂纹的内因，但要产生再热裂纹还需要外因的存在，外因的产生应该从焊接残余应力和膨胀应力两个部分来考虑。

　　焊后消应力热处理时，焊接残余应力通过松弛蠕变变形得以降低，当材料的变形难以满足这种变形要求时，就会产生裂纹。在焊接区，低熔点化合物、偏析及粗晶脆化区的存在，由于晶界强度、韧性不足，不能抵抗蠕变膨胀变形而产生裂纹失效。

　　蠕变变形，实际上是一个受热膨胀的过程，在这个过程中是产生膨胀拉应力，来抵消一部分焊接过程中产生的压应力，当冷却收缩时产生收缩力来抵消部分焊接过程中产生的拉应力，从而使应力峰值降低。因此，在焊接区内微缺陷气孔、夹渣等应力集中区，当膨胀力与该区应力叠加后产生高峰值的拉应力，峰值大于材料的强度值时，原来维持不失效的平衡将被打破而产生裂纹。这些应力集中的区域应力分布的状态很复杂，受厚度位置的不同而存在差异，受周围是否有接管等拘束的不同而不同。比如，该种缺陷处于V型坡口焊接时的下部，这些缺陷受的是拉应力，处于上方时，受的是压应力。这也是很多再热裂纹多存在于焊接区的根部的原因。复合堆焊过渡层由于是异种钢的焊接，组织非常复杂，又处于拉应力的区域，故产生的再热裂纹的倾向也是很大的。

　　防止再热裂纹产生的方法

　　1、正确选择焊接材料

　　一般V是引起再热裂纹的主要因素，Mo仅次于V，而当V和Mo同时加入时则极为有害。因此，低合金钢中Cr-Mo-V钢的再热裂纹倾向最大！

　　2、工艺措施

　　正确选择匹配的焊接材料。选用低匹配的焊接材料可以降低焊缝强度，同时可以减轻热影响区金属塑性应变的集中程度，因而有利于降低再热裂纹的敏感性。进行适当的预热，是防止再热裂纹产生的有效措施之一。一般预热温度应比推荐温度高50～100℃。如焊后及时进行热处理，预热温度可适当降低。

　　选择适当的焊接热输入，焊接热输入的影响比较复杂，与钢中成分、热影响区组织状态及残余应力等有关。采用回火焊道，有助于细化热影响区晶粒。并减少应力集中，从而减少再热裂纹倾向。减少缺陷的产生，如咬边及根部未焊透等缺陷是应力集中源，防止这类缺陷，可以在一定程度上减少再热裂纹的产生。再如减少焊缝余高或将于高磨平可以明显减少热影响区的应力集中。

　　焊后热处理，低合金钢存在着再热裂纹最敏感的温度范围，如果能避开这一范围，就能防止再热开裂的产生，但前提是应能满足改善组织或消除应力的基本要求。因此，在保证金属材料强度性能的同时，应适当提高消除应力的退火温度和延长保温时间，注意再热裂纹敏感区的冷却速度，尽量使热处理工艺规范避开或减少再热裂纹敏感区的停留，做到万无一失。