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对CRB600H钢筋焊接时,出现裂缝该怎么办?

CRB600H钢筋是当今工程施工时常用的一种建筑材料,因为强度比较高,而且比较节能环保,所以在很多工程,尤其是对环境有要求的地区使用比较多,应用起来就是钢筋混凝土的建筑结构。我们在看工人盖楼时,会先将这些CRB600H钢筋根据结构设计进行搭建,这里面就需要用到焊接技术。那么钢筋在焊接时,因为环境等各种因素,有时候会出现裂缝,从而影响整体结构的质量,美观度也会下降。那么钢筋焊接出现裂缝该怎么办呢?


焊缝中原子的键被破坏,形成新的界面,产生的间隙称为裂纹。


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A.裂缝的分类


根据裂缝的大小,分为三类:


(1)宏观裂纹:肉眼可见的裂纹。


(2)微观裂纹:只能在显微镜下发现。


(3)超显微裂纹:只能在高倍显微镜下才能发现,一般指晶间裂纹和晶内裂纹。


从产生温度上看,裂纹分为两类:


(1) 热裂纹:产生于Ac3线附近的裂纹。一般是焊接完毕即出现,又称结晶裂纹。这种二裂纹主要发生在晶界,裂纹面上有氧化色彩,失去金属光泽。


(2) 冷裂纹:指在焊毕冷至马氏体转变温度M3点以下产生的裂纹,一般是在焊后一段时间(几小时,几天甚至更长)才出现,故又称延迟裂纹。


按裂纹产生的原因分,又可把裂纹分为:


(1) 再热裂纹:接头冷却后再加热至500~700℃时产生的裂纹。再热裂纹产生于沉淀强化的材料(如含Cr、Mo、V、Ti、Nb的金属)的焊接热影响区内的粗晶区,一般从熔合线向热影响区的粗晶区发展,呈晶间开裂特征。


(2) 层状撕裂主要是由于钢材在轧制过程中,将硫化物(MnS)、硅酸盐类等杂质夹在其中,形成各向异性。在焊接应力或外拘束应力的使用下,金属沿轧制方向的杂物开裂。


(3) 应力腐蚀裂纹:在应力和腐蚀介质共同作用下产生的裂纹。除残余应力或拘束应力的因素外,应力腐蚀裂纹主要与焊缝组织组成及形态有关。


B、裂纹的危害


尤其是冷裂纹,带来的危害是灾难性的。世界上的压力容器事故除极少数是由于设计不合理,选材不当的原因引起的以外,绝大部分是由于裂纹引起的脆性破坏。


C、热裂纹(结晶裂纹)


(1) 晶体裂纹的形成机理热裂纹在焊缝金属凝固结束时发生 敏感温度区大约在固相线附近的高温区。 最常见的热裂纹是晶体裂纹。形成的原因是在焊接金属的凝固过程中,结晶析出使杂质形成的低熔点共晶集中在晶界,形成所谓的“液膜”。在特定的敏感温度区域(也称为脆性温度区域)中,其强度非常小,并且受焊缝凝固和收缩的影响,拉伸应力最终破裂并形成裂缝。 晶体裂纹的最常见情况是沿焊接中心长度的裂纹,这是纵向裂纹,有时会在焊缝内部的两个柱状晶体之间发生,称为横向裂纹。弧坑裂纹是另一种形式,常见的热裂缝。热裂纹都是沿晶界的裂纹,通常发生在碳钢,低合金钢,奥氏体不锈钢和其他杂质较多的材料的气焊缝中。


热裂纹都是沿晶界开裂,通常发生在杂质较多的碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢等材料气焊缝中。


(2) 影响结晶裂纹的因素


1、合金元素和杂质的影响碳元素和硫和磷等杂质元素的增加将扩大敏感温度区并增加晶体破裂的机会。


2、冷却速度的影响冷却速度的增加将增加结晶的偏析并增加结晶温度范围,这两者都将增加晶体破裂的机会。


3、结晶应力和约束应力的影响。 在脆性温度区,金属的强度极低,并且焊接应力导致金属的这一部分被拉伸。 当拉应力达到一定水平时,将出现晶体裂纹。


(3) 防止结晶裂纹的措施


a. 减小硫、磷等有害元素的含量,用含碳量较低的材料焊接。


b. 加入一定的合金元素,减小柱状晶和偏析。如铝、锐、铁、镜等可以细化晶粒。


c. 采用熔深较浅的焊缝,改善散热条件使低熔点物质上浮在焊缝表面而不存在于焊缝中。


d. 合理选用焊接规范,并采用预热和后热,减小冷却速度。


e. 采用合理的装配次序,减小焊接应力。


D、再热裂纹


(1) 再热裂纹的特征


a. 再热裂纹产生于焊接热影响区的过热粗晶区。产生于焊后热处理等再次加热的过程中。


b. 再热裂纹的产生温度:碳钢与合金钢550~650℃奥氏体不锈钢约300℃。


c. 再热裂纹为晶界开裂(沿晶开裂)。


d. 最易产生于沉淀强化的钢种中。


e. 与焊接残余应力有关。


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(2) 再热裂纹的产生机理


关于再热裂纹的机理有很多解释。其中,模型裂化理论解释如下:接近断裂带的金属在高温热循环的作用下会强化相碳化物(如碳化铁,碳化,碳化镜面,碳化等)。沉积在晶粒的位错区上时,晶内强化强度远高于晶界强化,特别是当强化相分散并分布在晶粒中时,阻碍了晶粒的局部调节,阻碍了晶粒的整体变形。 这样,由应力松弛引起的塑性变形主要由晶界金属承担。因此,当晶界应力集中时,将发生裂纹,即所谓的结晶裂纹。


(3) 再热裂纹的防止


a. 注意冶金元素的强化作用及其对再热裂纹的影响。


b. 合理预热或采用后热,控制冷却速度。


c. 降低残余应力避免应力集中。


d. 回火处理时尽量避开再热裂纹的敏感温度区或缩短在此温度区内的停留时间。


E、冷裂纹


(1) 冷裂纹的特征


a. 产生于较低温度,且产生于焊后一段时间以后,故又称延迟裂纹。


b. 主要产生于热影响区,也有发生在焊缝区的。


c. 冷裂纹可能是沿晶开裂,穿晶开裂或两者混合出现。


d. 冷裂纹引起的构件破坏是典型的脆断。


(2) 冷裂纹产生机理


a. 淬硬组织(马氏体)减小了金属的塑性储备。


b. 接头的残余应力使焊缝受拉。


c. 接头内有一定的含氢量。


含氢量和拉应力是冷裂纹(这里指氢致裂纹)产生的两个重要因素。一般来说,金属内部原子的排列并非完全有序的,而是有许多微观缺陷。在拉应力的作用下,氢向高应力区(缺陷部位)扩散聚集。当氢聚集到一定浓度时,就会破坏金属中原子的结合键,金属内就出现一些微观裂纹。应力不断作用,氢不断地聚集,微观裂纹不断地扩展,直致发展为宏观裂纹,最后断裂。决定冷裂纹的产生与否,有一个临界的含氢量和一个临界的应力值,当接头内氢的浓度小于临界含氢量,或所受应力小于临界应力时,将不会产生冷裂纹(即延迟时间无限长)。在所有的裂纹中,冷裂纹的危害性最大。


(3) 防止冷裂纹的措施


a. 采用低氢型碱性焊条,严格烘干,在100~150℃下保存,随取随用。


b. 提高预热温度,采用后热措施,并保证层间温度不小于预热温度,选择合理的焊接规范,避免焊缝中出现洋硬组织。


c. 选用合理的焊接顺序,减少焊接变形和焊接应力。


d. 焊后及时进行消氢热处理。


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