弧坑裂紋的產生原因及預防措施

在壓力容器定期檢驗過程中，對于空氣儲罐及制冷設備進行磁粉探傷，經常發現在焊接收弧處，存在弧坑裂紋?；谶@種裂紋的常見性及危害性，下面對這種裂紋的特性、產生原因及預防措施進行總結。

一、弧坑裂紋的特點

1、弧坑裂紋都產生在焊縫收弧處，其類型一般如下：

2、外觀特征：裂紋有的可用肉眼看到（一般經過磁粉探傷就清晰可見），有的在x射線底片上看到，其形狀有明顯的鋸齒狀.也常有不明顯鋸齒狀，但有較粗長的影像。

3、產生的時間：這種裂紋是在焊縫凝固過程中產生，并且在凝固后的冷卻過程中.還有可能繼續發展。它的發生和發展都處在高溫下，從時間上來說是處在焊接過程中.屬于熱裂紋的一種。

二、收弧處產生裂紋的原因

1.焊接過程中，當焊縫金屬處于熔融狀態時，就焊接熔池而言，由于熱膨脹焊縫金屬及其相毗鄰的高溫下的母材受到周圍處于“冷”態金屬給予的壓應力作用，隨著結晶冷卻，收縮焊縫金屬逐漸從受壓應力轉為受拉應力狀態。如果此時構件抗形變能力較低，在焊縫的中心部位容易產生裂紋。而對于這些容器，其直徑較小.抗形變的能力相對較低.因而易產生裂紋。

2.對整條焊縫形成而言，當起弧焊接時必將引起板的撓曲，其表現為收弧處對接間隙增大。隨著焊縫的形成，為滿足平衡條件必然在收弧處產生拉應力，因而易產生裂紋。

3.焊縫金屬從液相到固相的冷卻過程中，一般來說，在液態金屬中由于擴散容易，化學成份均勻性問題可以得到解決。但是在固相晶體中，由于擴散困難，不易達到平衡條件所要求的化學成份的均勻性，這樣導致了元素的偏析。在實際冷卻中，如果冷速過大就會加重這種結晶偏析，從而其結晶裂紋傾向增加，易產生裂紋。

4.在焊縫形成過程中，雜質及低溶組分被沖積到收弧處，在凝固中柱狀晶體交遇于中

心部位時，雜質及低溶組分被堆集于該處，使得晶粒與晶粒之同的結合力大為減弱。

5.焊縫金屬凝固期間由于熱脹冷縮存在較大的拉應力，被拉開的縫隙沒有足夠的液態金屬來填充，因此產生弧坑裂紋.

從上述分析可以看出弧坑裂紋是熱裂紋的一種，這是由于焊接工藝不當而造成的，因而對薄壁容器焊接應采取如下措施加以避免：

1.由于弧坑裂紋是因為斷弧時溶池中心是在沒有熱源的條件下凝固，在冷卻時產生了較大冷卻速度。因此在焊接弧處焊縫時不要采用過高的焊接速度，在收弧時采用收弧板并逐漸斷弧，以降低冷速。

2. 可進行預熱能減小焊接熔池的冷卻速度，降低焊接應力。隨著母材含碳量或碳當量的增加，應適當增高預熱溫度。

3.由于在收弧處雜質及低溶組分聚集在該處加之溶池攪拌不強烈等綜合因素形成所謂的“脆斷面”。為減少這種影響在焊接工藝上，應使該處溶池變得寬而淺，采用適當的焊接坡口和焊接方法，提高焊縫成形系數。同時嚴格控制母材和焊材中S、P等有害元素的含量，應選用含錳、硅量較高的焊材、焊劑來避免在焊縫中心部位聚集較多的低溶共晶雜質，減少焊縫的裂紋傾向。

4.由于收弧處焊縫金屬凝固過程處于拉應力狀態，而拉應力又是產生此裂紋的外因。因此可采用預應力辦法，即在收弧處施加預壓應力；或者選擇合理的焊接順序和焊接方向，即在雙面焊時采取筒體內焊縫和外焊縫施焊方向相反；以減少收弧處的拉應力，防止裂紋的產生。

5.對于壁厚較大的設備應采用多層焊，這樣既對之前的焊接的焊縫進行了焊后熱處理，也對之后的焊接進行了預熱，可有效降低冷卻速度，減少拉應力。

總之，為了減少設備的弧坑裂紋，應對容器制造過程中的焊接工藝進行進一步優化，以防止容器焊縫收弧裂紋的產生，同時對在用容器的定期檢驗也應重點檢驗收弧處焊縫，以消除制造過程中遺留下的這類裂紋，防止生產中斷及事故的發生。