帶壓開孔焊接冷裂紋預防知識，老師傅辭職都不會說的要點

在管道與管件的帶壓開孔焊接中，焊接應力以及其他致脆因素的共同作用下，管道的焊接接頭中局部地區的金屬原子結合力遭到破壞形成的新界面所產生的縫隙，具有尖銳的缺口和大小的長寬比特征。通俗地講就是管道焊接時，由于應力影響焊接不完整而形成的斷裂形狀的缺口。按形態可分為：縱向裂紋、橫向裂紋、弧坑裂紋、焊趾裂紋、焊根裂紋、熱影響區再熱裂紋等。

焊接裂紋是所有的焊接缺陷里危害最嚴重的一種情。它的存在是導致焊接結構失效的最直接的因素，特別是在鍋爐壓力容器的焊接接頭中，因為它的存在可能導致一場場災難性的事故的發生，裂紋最大的一個特征是具有擴展性，在一定的工作條件下會不斷的“生長”，直至斷裂。下面簡要介紹冷裂紋的形成條件：

1.1冷裂紋：冷裂紋是在焊接過程中或焊后，在較低的溫度下，大約在鋼的馬氏體轉變溫度（即Ms點）附近，或300～200℃以下（或T＜0.5Tm，Tm為以絕對溫度表示的熔點溫度）的溫度區間產生的，故稱冷裂紋。冷裂紋又可分為延遲裂紋、淬火裂紋和低塑性脆化裂紋。冷裂紋的起源多發生在具有缺口效應的焊接熱影響區或有物理化學不均勻的氫聚集的局部地帶，裂紋有時沿晶界擴展，也有時穿晶擴展。這是由于焊接接頭的金相組織和應力狀態及氫的含量決定的。（如焊層下冷裂紋、焊趾冷裂紋、焊根冷裂紋等）。

1.1.1管道帶壓開孔焊接產生裂紋的條件：

a.管道焊接接頭形成淬硬組織。由于鋼的淬硬傾向較大，冷卻過程中產生大量的脆、硬，而且體積很大的馬氏體，形成很大的內應力。接頭的硬化傾向：碳的影響是關鍵，含碳和鉻量越多、板越厚、截面積越大、熱輸入量越小，硬化越嚴重。

b.在管道的鋼材材質及焊縫中含擴散氫較多，氫原子在缺陷處（空穴、錯位）聚積（濃集）形成氫分子，氫分子體積較氫原子大，不能繼續擴散，不斷聚積，產生巨大的氫分子壓力，甚至會達到幾萬個大氣壓，使焊接接頭開裂。許多情況下，氫是誘發冷裂紋最活躍的因素。

c.管道的焊接拉應力及拘束應力較大（或應力集中）超過接頭的強度極限時產生開裂。鋼產生冷裂紋的傾向主要決定于鋼的淬硬傾向，焊接接頭的含氫量及其分布，以及接頭所承受的拘束應力狀態。

1.1.2管道帶壓開孔焊接裂紋產生的原因：

a.管道的鋼種原淬硬傾向主要取決于管道材質的化學成分、厚度、焊接工藝和冷卻條件等。鋼的淬硬傾向越大，管道焊接時越易產生冷裂紋。

b.氫的作用，氫是引起超高強鋼焊接冷裂紋的重要因素之一，并且有延遲的特征。高強鋼焊接接頭的含氫量越高，則裂紋的敏感性越強，越容易產生冷列紋。

c.管道焊接接頭的應力狀態：高強度鋼材質的管道焊接時產生延遲裂紋的傾向不僅取決于鋼的淬硬傾向和氫的作用，還決定于焊接接頭的應力狀態。焊接時主要存在的應力有：不均勻加熱及冷卻過程中所產生的熱應力、金屬相變時產生的組織應力、結構自身拘束條件等。

d.焊接工藝的影響：線能量過大會引起近縫區晶粒粗大，降低接頭的抗裂性能；線能量過小，還會使熱影響區淬硬，也不利于氫的逸出而增大冷裂傾向。焊前預熱和焊后熱處理的溫度不合適，多層焊的焊層熔深不合適等。

1.1.3管道帶壓開孔焊接產生裂紋的防止措施：

a.選擇合適的焊接材料：如優質的低氫焊接材料和低氫的焊接方法。對重要的焊接結構，應采用超低氫、高韌性的焊接材料，焊條、焊劑使用前應按規定烘干。

b.焊前仔細清除坡口周圍基體金屬表面和焊絲上的水、油、銹等污物，減少氫的來源，以降低焊縫中擴散氫的含量。

c.采用低匹配的焊縫或“軟層焊接”的方法，對防止冷裂紋也是有效的。

d.避免強力組裝、防止錯邊、角變形等引起的附加應力，對稱布置焊縫，避免焊縫密集，盡量采用對稱的坡口形式并力求填充金屬減少量，防止焊縫缺陷的產生。

e.焊前預熱和焊后緩冷，這不僅可以改善焊接接頭的金相組織，降低熱影響區的硬度和脆性，而且可以加速焊縫中的氫向外擴散，此外還可以起到減小焊接殘余應力的作用。

f.選擇合適的焊接規范。焊接速度太快，則冷卻速度相應的也快，易形成淬硬組織，若焊接速度太慢，又會導致熱影響區變寬，造成晶粒粗大。選擇合理的裝配工藝和焊接順序以及多層焊的焊層熔深。