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芒种风向标|科普焊接—焊接缺陷之氢致冷裂纹

1概述
氢致裂纹也可以称为冷裂或延迟裂纹 。 这种裂纹最经常发生在铁素体钢 ， 通常在焊接时或焊接结束后一段时间产生 。
本文针对这个问题 ， 描述其特点和产生原理 。
2特征
2.1外观
根据以下特征的不同 ， 氢致裂纹通常区分如下：
——在C-Mn钢中 ， 裂纹通常起源于热影响区（HAZ） ， 但可能延伸到焊缝金属中（如图1） 。
——裂纹也可能发生在焊道中 ， 通常垂直于焊接方向（横向裂纹） ， 与焊缝表面成45°角 。 它们沿着锯齿形的扩展 ， 但是可能没有分支 。
——在低合金钢中 ， 裂纹垂直于焊接方向（横向裂纹） ， 垂直于焊缝表面 ， 但是是非分支的 ， 并且基本上是平面的 。
芒种风向标|科普焊接—焊接缺陷之氢致冷裂纹
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图1出现在热影响区和焊缝中的氢致裂纹（注意 ， 所显示的裂纹类型不会在同一焊缝中出现）
焊缝中的开口裂纹（在任何热处理之前） ， 裂纹表面通常不会氧化 ， 即使它们是露出到表面 ， 它们是在焊缝处于或接近环境温度时形成的 。 从预热或焊接热的影响可以看出轻微的蓝色 。
2.2
【芒种风向标|科普焊接—焊接缺陷之氢致冷裂纹】金相
产生于热影响区的裂纹通常与粗晶区有关（图2） 。 裂纹可以是沿晶、穿晶或两者的混合 。 在低合金和高碳钢中形成的较硬的热影响区组织中 ， 晶间裂纹更容易发生 。 穿晶裂纹多见于C-Mn钢结构 。
在角焊缝中 ， 热影响区的裂纹通常与焊缝根部相关 ， 并与焊缝平行 。 在对接焊缝中 ， 热影响区裂纹通常与焊道平行 。
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图2热影响区中的粗晶组织区的裂纹
2.3
原因
有三种因素共同导致开裂：
—焊接过程中产生的氢气
—易开裂的结构形式
—作用在焊接接头上的拉应力
开裂通常发生在正常环境温度或接近正常环境温度时 。 它是由氢扩散到焊件的高应力区、硬化部分引起的 。
在C-Mn钢中 ， 由于在热影响区形成脆性组织的风险较大 ， 大部分氢裂纹都出现在母材中 。 正确选择焊条后 ， 焊接金属的碳含量将比母材低 ， 因此碳当量（CE）也更低 。
然而 ， 焊缝金属会产生横向裂纹 ， 尤其是在焊接厚截面构件时；如果焊缝金属碳含量超过母材的碳含量 ， 则裂纹的风险会增加 。
在低合金钢中 ， 由于焊缝金属组织比热影响区更敏感 ， 焊缝可能出现裂纹 。
影响开裂风险的主要因素有：
—焊接金属中的扩散氢
—母材成分
—母材厚度
—焊接过程中作用于焊缝上的拉应力或焊后施加的拉应力
—焊接热量输入
焊接金属中的扩散氢扩散氢的主要来源是焊条、焊剂中的水分 ， 即MMA焊条的药皮、药芯焊丝中的焊剂和埋弧焊使用的焊剂 。 产生的氢气量受焊条类型的影响 。 碱性焊条通常比金红石焊条和纤维素焊条产生的氢少 。
需要注意的是 ， 还有其他重要的氢来源 ， 例如 ， 来自材料的氢 ， 在加工或使用过程中 ， 钢中含有大量来自大气的氢气或水分 。 氢也可以从材料或消耗品的表面获得 。
氢的来源包括：
—油、油脂和污垢
—锈
—油漆和涂料
—清洗液
母材成分母材成分对淬透性产生重大影响 ， 在快速冷却条件下 ， 在热影响区会形成淬硬组织 。 材料的淬透性通常用它的碳当量来表示 ， 当考虑到其他元素对组织形成的影响时 ， 它的碳当量（CE）值根据下面公式计算：
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CE值越高 ， 发生氢致裂纹的风险越大 。 一般来说 ， 只要使用低氢焊接材料或工艺 ， CE值&lt0.4的钢不易受到HAZ氢致裂纹的影响 。


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