带压开孔焊接冷裂纹预防知识，技术和配件是关键

在管道与管件的带压开孔焊接中，焊接应力以及其他致脆因素的共同作用下，管道的焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏形成的新界面所产生的缝隙，具有尖锐的缺口和大小的长宽比特征。通俗地讲就是管道焊接时，由于应力影响焊接不完整而形成的断裂形状的缺口。按形态可分为：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹、热影响区再热裂纹等。

焊接裂纹是所有的焊接缺陷里危害最严重的一种情况。它的存在是导致焊接结构失效的最直接的因素，特别是在锅炉压力容器的焊接接头中，因为它的存在可能导致一场场灾难性的事故的发生，裂纹最大的一个特征是具有扩展性，在一定的工作条件下会不断的“生长”，直至断裂。下面简要介绍冷裂纹的形成条件：

1.1冷裂纹：冷裂纹是在焊接过程中或焊后，在较低的温度下，大约在钢的马氏体转变温度（即Ms点）附近，或300～200℃以下（或T＜0.5Tm，Tm为以温度表示的熔点温度）的温度区间产生的，故称冷裂纹。冷裂纹又可分为延迟裂纹、淬火裂纹和低塑性脆化裂纹。冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带，裂纹有时沿晶界扩展，也有时穿晶扩展。这是由于焊接接头的金相组织和应力状态及氢的含量决定的。（如焊层下冷裂纹、焊趾冷裂纹、焊根冷裂纹等）。

1.1.1管道带压开孔焊接产生裂纹的条件：

a.管道焊接接头形成淬硬组织。由于钢的淬硬倾向较大，冷却过程中产生大量的脆、硬，而且体积很大的马氏体，形成很大的内应力。接头的硬化倾向：碳的影响是关键，含碳和铬量越多、板越厚、截面积越大、热输入量越小，硬化越严重。

b.在管道的钢材材质及焊缝中含扩散氢较多，氢原子在缺陷处（空穴、错位）聚积（浓集）形成氢分子，氢分子体积较氢原子大，不能继续扩散，不断聚积，产生巨大的氢分子压力，甚至会达到几万个大气压，使焊接接头开裂。许多情况下，氢是诱发冷裂纹最活跃的因素。

c.管道的焊接拉应力及拘束应力较大（或应力集中）超过接头时的强度产生开裂。钢产生冷裂纹的倾向主要决定于钢的淬硬倾向，焊接接头的含氢量及其分布，以及接头所承受的拘束应力状态。

1.1.2管道带压开孔焊接裂纹产生的原因：

a.管道的钢种原淬硬倾向主要取决于管道材质的化学成分、厚度、焊接工艺和冷却条件等。钢的淬硬倾向越大，管道焊接时越易产生冷裂纹。

b.氢的作用，氢是引起超高强钢焊接冷裂纹的重要因素之一，并且有延迟的特征。高强钢焊接接头的含氢量越高，则裂纹的敏感性越强，越容易产生冷裂纹。

c.管道焊接接头的应力状态：高强度钢材质的管道焊接时产生延迟裂纹的倾向不仅取决于钢的淬硬倾向和氢的作用，还决定于焊接接头的应力状态。焊接时主要存在的应力有：不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力、金属相变时产生的组织应力、结构自身拘束条件等。

d.焊接工艺的影响：线能量过大会引起近缝区晶粒粗大，降低接头的抗裂性能；线能量过小，还会使热影响区淬硬，也不利于氢的逸出而增大冷裂倾向。焊前预热和焊后热处理的温度不合适，多层焊的焊层熔深不合适等。焊接配件也会产生相对应的影响，焊接电缆、焊接铜轮、滚焊轮的质量也会对焊接工艺产生影响。

1.1.3管道带压开孔焊接产生裂纹的防止措施：

a.选择合适的焊接材料：如优质的低氢焊接材料和低氢的焊接方法。对重要的焊接结构，应采用超低氢、高韧性的焊接材料，焊条、焊剂使用前应按规定烘干。

b.焊前仔细去除坡口周围基体金属表面和焊丝上的水、油、锈等污物，减少氢的来源，以降低焊缝中扩散氢的含量。

c.采用低匹配的焊缝或“软层焊接”的方法，对防止冷裂纹也是有效的。

d.避免强力组装、防止错边、角变形等引起的附加应力，对称布置焊缝，避免焊缝密集，尽量采用对称的坡口形式并力求填充金属减少量，防止焊缝缺陷的产生。

e.焊前预热和焊后缓冷，这不仅可以改良焊接接头的金相组织，降低热影响区的硬度和脆性，而且可以加速焊缝中的氢向外扩散，此外还可以起到减小焊接残余应力的作用。

f.选择合适的焊接规范。焊接速度太快，则冷却速度相应的也快，易形成淬硬组织，若焊接速度太慢，又会导致热影响区变宽，造成晶粒粗大。选择合理的装配工艺和焊接顺序以及多层焊的焊层熔深。