焊接冷裂纹控制

要防止焊接产生冷裂纹，需要对其三大形成要素进行控制，包括改善接头组织、控制氢的来源和尽可能降低焊接应力。常见的措施主要包括：

1. 控制母材的化学成分

尽量选择碳当量或冷裂纹敏感系数Pcm小的材料。碳当量，我们在《焊接冷裂纹的成因》已经介绍过了，冷裂纹敏感系数Pcm定义如下^[2]：

Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B

2. 合理选择和使用焊接材料（焊条、焊丝、焊剂等）

主要目的是减少氢的来源和改善焊缝金属的塑性和韧性。具体地有：a）采用低氢焊接方法（如气保焊）和低氢焊接材料（如增加焊材中的CaF2可减少氢含量），并且焊后加热（即消氢处理）有助于焊缝中氢的逸出；b）严格烘干焊条或焊剂，避免受潮、吸潮；c）选用低配焊条，如果焊缝强度稍低，不仅焊缝本身冷裂倾向小，并且相对容易发生塑性变形可降低接头的拘束应力；d）通过在焊接材料中增加某些微量合金元素（如Ti, Nb, Mo, V, B, RE等）来提高焊缝韧性，提高塑性储备，减小冷裂倾向。

3. 正确制定焊接工艺

包括合理确定焊接热输入、预热及层间温度、焊后热处理和正确的施焊顺序等，目的在于改善热影响区和焊缝组织，促使氢的逸出以及减小焊接拘束应力。

高强钢对焊接热输入较为敏感，热输入过大会使热影响区奥氏体晶粒粗化，接头韧性下降，降低抗裂纹性能；热输入过小，则冷却速度大，易淬硬并增大其冷裂倾向。具体地应由焊接工艺评定确定，并严格执行。

预热是防止冷裂纹的有效措施，合理选择预热温度，有利于氢的充分扩散逸出。预热温度的选择须视环境温度、钢材强度、焊件厚度、坡口形式及焊缝中扩散氢的含量确定，文献[1] p246给了两个公式可供参考。应注意，如果预热温度过高，一方面恶化劳动条件，另一方面还有可能产生附加应力。

焊接冷裂纹存在一定的潜伏期，一般在焊后一段时间产生。所以，如果在裂纹产生之前能及时进行热处理（如GB 150.4中的PWHT、消氢处理），也能达到防止冷裂纹的目的。对于多层焊，后层对前层有消氢和改善热影响区组织的作用，前层焊道余热又相当于对后层焊道进行预热。如果条件允许，应尽量采用短段多层焊，但每一焊道的间隔时间不宜过长，但也不宜过短，因为层间温度过高，会引起接头过热脆化。

参考文献

[1] 李亚江. 焊接冶金原理. 北京: 化学工业出版社, 2014

[2] 李亚江. 焊接冶金学——材料焊接性. 北京: 机械工业出版社, 2006