**船体结构焊接裂纹。
王勇军。广州广船国际海洋工程****广东广州 511464)
摘要]本文主要介绍船体建造过程中结构焊接裂纹的产生原因和分类，以及预防控制措施。
关键词]船体结构焊接裂纹，措施；应力。
中图分类号：u672 文献标识码：c 文章编号：1009-914x(2014)31—0003—01
intr0ducti0ns on welding crack of hull structure
abstract] this ***** introductions the causes，the types of welding crack，and the way to prevent the welding crack during the hu1lconstruction．
key words]hut1structure，welding crack，methods，stres
船体焊接过程中由于许多种原因，会产生各种焊接缺陷，其中裂纹是最危险的缺陷，它甚至导致船身断裂，造成严重的损失。因此，从焊接裂纹的起源及影响因素等进行深入分析，对防止焊接裂纹和保证船体结构的质量稳定性有重要的意义。
按裂纹的形成温度范围和原因，裂纹主要有以下几类：(1)热裂纹，包括凝固裂纹和液化裂纹，(2)冷裂纹，包括氢致裂纹和层状撕裂；(3)焊后热处理裂纹，包括再热裂纹和消除应力退火裂纹。
所谓热裂纹，一般是指在高温(固相线附近)时所产生的裂纹。
一般凝固裂纹是在力和冶金两个因素作用下产生的：
(1)力的因素：焊接过程中金属因受热而膨胀，冷却凝固时又发生收缩，当焊缝晶体收缩时，邻近部分温度较低的晶体就会阻碍它收缩，并施以拉应力。如果刚结晶的晶体强度不够，就会被拉开形成裂纹。
拉应力大小与接头形式、焊接方法、刚性拘束条件及焊接热循环等因素有关。焊件具有较大的刚性、或装配和焊接造成的残余应力较大时，则易形成凝固裂纹。
(2)冶金因素：当焊缝金属结晶时，首先结晶出来的是纯金属，他们形成树枝的主干，随着温度的降低，树枝晶慢慢长大，尚未结晶的液态金属中杂质越来越多，被排挤到晶界上，形成液态薄膜，最后才凝固结晶。在焊缝金属结晶的过程中，不断受到拉应力作用，这时焊缝中的液态薄膜是个脆弱地带，在拉应力作用下就可能在这个薄弱地带开裂而形成结晶裂纹。
熔合线附近金属被电弧加热到很高温度，虽然在名义固相线温度以下，但由于母材晶界上存在有低熔点共晶体，受热熔化而形成液态薄膜，在焊接拉应力作用下，液态薄膜被拉开，而形成沿晶界开裂的微裂纹，这就是热撕裂，或叫液化裂纹。热撕裂与凝固裂纹的形成有相同的起因，但形成机理有所区别。
冷裂纹是船体结构钢焊接中较为普遍的问题，特别是随着强度级别的提高，这个问题就更为突出，所以在这里要着重讨论。据统计，高强度钢焊接中热裂纹占10％，而冷裂纹占90％。因此深入认识冷裂纹有很大意义。
所谓冷裂纹是指焊接时在ar3以下温度冷却过程中或完全冷却以后所产生的裂纹。有的冷裂纹在焊后立即出现，也有的裂纹出现较晚，在焊后几小时、几天甚至更长时间才发生，所以又称延迟裂纹。延迟裂纹比热裂纹更具有危险性，因为前者在检查过程中就可以发现，而延迟裂纹则可能在检查时尚未产生，却在随后使用过程中才产生，因而可能造成预料不到的后果。
①在焊缝中发生的纵向裂纹和横向裂纹，②在热影响区发生的横向裂纹和纵向裂纹。两者相比，发生在热影响区的居多数，特别在焊道下，焊趾及焊根等部分。焊道下裂纹常在热影响区中扩展，平行于焊缝，有时呈不连续状分布。
焊趾裂纹发生在焊缝与母材的交界处，或在咬边等应力集中部位，并在热影响区中扩展。
冷裂纹产生的主要因素：①在焊接热循环的作用下，热影响区生成了淬硬组织，②焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件；③接头承受了较大的拘束应力。这三个因素相互促进，相互影响，冷裂纹的形成可能以某一因素起主要作用，其他因素起次要作用。
氢对冷裂纹的影响极其显著，在焊接高强度钢时，如果焊条未烘干，环境湿度大或用酸陛焊条时，很容易产生焊道下裂纹。而使用低氢焊条以及焊件预热，就可以减少或避免这种裂纹如果船体结构上水分和油迹没有清除，焊接时就会在电弧高温作用下分解出氢原子，氢原子能溶入熔池。当冷却时，氢的溶解度急剧降低，而熔池凝固较快，氢气来不及逸出，便以过饱和状态固溶在金属中。
随着温度的降低，氢的溶解度进一步减少，使固溶体中氢的过饱和程度增加，氢原子也逐渐向焊缝和热影响区中一些空隙扩散。由于氢的富集，压力逐渐加大，更兼焊接应力的作用，微裂纹慢慢扩大，最后发展为宏观裂纹。
马氏体就是这样的淬硬组织，通常冷裂纹发生在形成马氏体的热影响区域中，这是由于孪晶马氏体的硬度高，塑性差，同时由于马氏体转变时体积膨胀量大，转变温度叉低，所以组织应力很大。
裂纹是在应力超过材料的断裂强度时，在材料内部发生破坏的一种形式，因此，任何裂纹的形成，应力都是不可缺少的条件。应力**于两部分，包括接头内存在的应力和外载作用产生的应力。当二者叠加在一起时，在焊件局部区域的应力可以达到和超过母材或焊缝的断裂强度而导致裂纹。
在造船生产中所采取的防止裂纹的措施有两大类，一是结构设计上的措施，二是制造工艺上的措施。
设计所遵循的原则：必须尽量降低焊接应力，避免应力集中。①改进接头设计，减少应力集中。
②合理安排装配焊接顺序，使接头在最小的拘束条件下施焊，必要时可以采取分区对称、分段、反向等焊法。③考虑施工条件选择最佳的焊接方法。④焊接接头要尽量避开船体结构高应力区域。
(1)选用合适的焊接材料。
尽量减少焊缝金属中产生低熔点共晶体。一般来说，要降低焊条、焊丝和焊剂的硫、磷含量，而提高其锰含量，以保持焊缝金属中有一定的mn／s比值。而mn／s2：
比还与含c量有关，含c量越高，mn／s~l值应越大。一般选用低氢型焊条，以减少从填充材料带入氢。
(2)采用降低氢含量的措施。
焊条药皮组成物中含有一定的水分，在保存过程中也不断吸收空气中的水分，因而未经烘干的碱性焊条也能使焊缝金属含有较高的氢，所以焊条在使用之前必须烘干。烘干好的焊条要随用随取，使用时放在保温桶里。此外要仔细清理焊件坡口，去油除锈，防止水分带人焊缝。
(3)采用预热，缓冷，控制焊道层间温度，适当提高焊接电流等措施，可避免或减弱淬硬程度，降低热应力和组织应力，并使氢逸出，大大降低扩散氢含量。
(4)采用恰当的焊接工艺参数，尤其是焊速不宜过大，避免形成雨扶熔池，可以减少中心线裂纹。
(5)采用引弧板和熄弧板，将容易产生热裂纹的起焊点及弧坑引到正式焊缝之外，从而减少焊缝中的裂纹。
(6)焊后热处理，以消除内应力、去氢及回火。
船舶建造过程中，一旦发现裂纹，必须果断采取措施将它去除，并分析其产生原因，必要时可以使用无损检测的方法来分析及检查，保证其质量。产生裂纹的原因各种各样，在接头设计和制造工艺上采取相应措施可以最大程度减少裂纹的产生，从而提高了船舶的安全性。
[1]孙维善．船舶焊接口．北京：国防工业出版社，1992．
[2]宋天明．焊接残余应力的产生和消除 】．北京：中国石化出版社，2004．
[3]姜锡瑞．造船焊接与切割技术咖．哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2002．
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