层状撕裂

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《焊接技术手册》第64页（1454字）

层状撕裂经常产生在“T”型接头和角接接头上，见图2－14。

图2－14 层状撕裂的位置

1．层状撕裂的特点和原因

层状撕裂系低温开裂，但它与热影响区的氢致裂纹不同，层状撕裂的横断面略呈阶梯形，而且与钢板表面平行。层状撕裂可能发生在邻近熔合线处，也可发生在离熔合线稍远的地方。

产生层状撕裂的原因是在轧制钢板中存在硫化物、氧化物和硅酸盐等非金属夹杂物，其中尤以硫化物的作用为主。这些夹杂物在轧制过程中被延展成片状，分布在与表面平行的各层中，它们的变形能力极差，使金属在厚度方向上的机械性能，特别是断面收缩率严重下降。在垂直于厚度方向的焊接应力作用下，在夹杂物的边缘产生应力集中，当应力超过一定数值时，某些部位的夹杂物首先开裂并扩展，以后这种开裂在各层之间相继发生，连成一体，造成层状撕裂的阶梯性。

钢中夹杂物的存在，会影响氢从钢中的析出，这些氢在随后焊接应力的作用下，可能重新聚集，导致或加速层状撕裂的发展，所以，层状撕裂和钢材的含氢量也有一定的关系。

2．防止层状撕裂的措施

(1)冶金措施：严格控制钢材的含硫量，使用时，选择硫化物及硅酸盐夹杂少、板厚度方向延伸率好的钢材。

(2)工艺措施：

1)采用强度级别较低的焊接材料：其目的是使焊缝承受结构的大部分变形，从而减少钢材在厚度方向的应力，有利于防止层状撕裂的产生。

2)表面堆焊过渡层：在与焊缝相连接的钢材表面，预先堆焊几层低强度焊缝金属，是防止层状撕裂的常用措施之一。堆焊层一般在3～5层左右，堆焊后，最好先进行消除应力退火，这样效果更好(见图2－15d)。

3)预热并使用低氢焊条：这种方法仅限于对层状撕裂中等敏感的钢材、正好处于裂与不裂临界状态的焊接接头有一定作用，通常作为防止层状撕裂的一种补充手段。

4)在设计和施工工艺上要避免在板厚方向上产生应力和应力集中，为此，应尽量避免单侧焊缝，改用双侧焊缝可缓和焊缝根部区的应力状态，以防止应力集中(见图2－15a)；采用焊接量少的对称角焊缝代替焊接量大的全焊透焊缝，以避免产生过大的应力集中(见图2－15b)；应在承受厚度方向应力的一侧开坡口(见图2－15c)。

图2－15 改变接头型式防止层状撕裂

根据层状撕裂的主要类型和形成的原因，采用的主要防止措施汇总于表2－11。

表2－11 层状撕裂的类型、产生原因及防治措施