建筑钢结构焊接裂纹原因及对策分析

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1、建筑钢结构焊接裂纹原因及对策分析1.身份证号码：372922198708154531；2身份证号码：450111198104062738摘要：焊接裂纹是钢结构制作过程中经常发牛且危害较大的质量通病，木文通过对行业中常见的建筑钢结构焊接裂纹的产牛理论的相关分析，结合工程实践经验,同时针对建筑钢结构焊接裂纹的产牛原因，提出了相应的防治措施。关键词：焊接裂纹；热裂纹；冷裂纹；层状撕裂建筑钢结构作为一种承重结构体系，凭借着优良的性能，被广泛应用在高层建筑、工业厂房、高架立交桥等各类建筑中。随着科学技术的进步与设计理念的

2、创新，建筑钢结构和选材方面都会朝着更深、更广、更宽的领域发展，然而这些发展必然会造成建筑钢结构焊接的难度增大，产牛焊接缺陷的可能性增加。木文主要针对新时期建钢结构的特点，分析钢结构焊接裂纹的产生原因和对策。1建筑钢结构的焊接难点在材质方面，多釆用低合金高强钢作原材料。(1)构件间连接节点形状复杂、板厚大、焊缝密集，所以焊接接头刚性约束大，使焊缝由收缩困难，导致产生双向、三向应力，增加了焊接接头产生裂纹、层状撕裂的可能性。(2)低合金高强钢的碳当量比较高，焊接性较差，钢材淬硬倾向大，对裂纹和氢脆的敏感性大，焊缝容

3、易出现延迟裂纹。(3)构件现场组焊多为高空全位置焊接，操作难度加大。2裂纹的判定特征及产牛机理建筑钢结构焊接工程中，焊接裂纹的产牛主要有3种形式：复杂钢结构体系中的热裂纹、冷裂纹和厚板工程中的层状撕裂。2.1热裂纹2.1.1热裂纹的判定特征热裂纹是在焊缝结晶后期温度较高时产生的。热裂纹产生在焊缝上，一般沿焊缝中心线纵向分布，多数裂纹是在焊接过程中产生的，在发生裂纹的焊缝断面上可以看到有氧化的色彩。2.1.2热裂纹的产生机理如果在低合金高强钢中S、P杂质含量超标，在焊缝结晶过程中存在偏析，形成低熔点共晶物。在焊缝

4、金属凝固结晶的后期，低熔点共晶物被排挤在柱状晶交遇的中心部位，形成液态薄膜，而此吋由于焊缝凝固收缩产生拉伸应力,当拉伸应力所产生的应变大于焊缝金属所具有的塑性时，则在液态薄膜处就会开裂而形成裂纹。2.2冷裂纹2.2.1冷裂纹的判定特征冷裂纹一般在焊后冷却过程中产生，焊后立即出现，而要经过一段吋间才出现的裂纹称为延迟裂纹，由于延迟裂纹不是焊后立即产生，所以具有很大的隐蔽性，冷裂纹多为延迟裂纹。主要发生在低、中合金高强钢的焊接热影响区,很少在焊缝上；裂纹走向分为沿晶扩展和穿晶前进。2.2.2冷裂纹产生机理研究证明，

5、钢材的淬硬倾向、焊接接头含氢量及接头的约束度是产生冷裂纹的3个主要因素。(1)钢材的淬硬倾向。低合金高强钢的淬硬倾向主要取决于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件。钢材的淬硬倾向越人，越易产生裂纹。焊接是一个不均匀加热和冷却的过程，焊接热影响区的加热温度很高，使奥氏体晶粒发生严重长大，当快速冷却时，产生粗大的马氏体组织，这种组织硬度高、脆性大，对裂纹和氢脆敏感性强。随钢材的合金元素和强度级别的提高，碳当量增人，奥氏体转变很容易得到马氏体组织，钢材淬硬性增加，越容易产生焊接冷裂纹。(1)焊接接头含氢量。氢是造成高强

6、钢冷裂纹延迟特征的主要因素。氢的致裂作用与氢在焊接接头中的溶解及扩散有关。焊接接头含氢量越高，冷裂纹敏感性越大。（3）焊接接头的拘束度。钢结构焊接时，接头不可避免的产生3种应力：不均匀加热和冷却过程中产生的热应力；金属相变吋产生的组织应力；结构自身拘束条件所造成的应力。这3种应力的综合作用统称为拘束应力。拘束应力对产生冷裂纹起着决定性的作用。综上所述，冷裂纹的产生机理是：金属内部的缺陷提供了潜在裂源，在应力作用下，这些微观缺陷的前沿形成了三向应力区，诱使氢向该处扩散并聚集。当氢的浓度达到一定程度吋，一方面产生较

7、人的应力，另一方面阻碍位错移动而使该处变脆，当应力进一步加大时，促使缺陷扩展而形成裂纹。2.3层状撕裂层状撕裂是一种低温开裂，用无损探伤方法也不易检验出，使用中易造成危害事故，在刚性约束的条件下焊接，则可能沿板材轧制方向出现具有阶梯状的裂纹。2.3.1层状撕裂的判定特征层状撕裂产生的位置和形态大致的特点有三个，如下：①一般，起裂点会发生在焊缝根部或焊趾处，之后向母材扩展，形成几乎与钢板表面平行的裂缝,呈层状阶梯形断续裂缝。②沿焊接热影响区分布。这是由于焊缝收缩在此造成较强的拉伸应力，从而在热影响区非金属夹杂物分

8、布处扩展所致。③在远离热影响区的母材中心发生。2.3.2层状撕裂的产生机理钢材在轧制过程中，把钢内的一些杂质轧成平行于轧向的带状夹杂物,造成钢材力学性能的各向异性，沿厚度方向（即Z向）的延伸率远低于沿轧制方向（即L向）。钢结构焊接吋，特别是厚板、T型接头、十字接头或角接接头，在刚性拘束的条件下，焊缝收缩会在Z向产生很大的拉伸应力和应变，当应变超过母材金属厚度方向的塑性变形能力时，夹杂物