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摘要：本文从焊缝的温度变化、受力情况以及焊接热输入能量等方面分析了埋弧焊纵焊缝端部产生裂纹的原因，制定了预防终端裂纹产生的措施。
关键词：埋弧焊;纵焊缝端部;终端裂纹;应力
前 言
大口径水管线由于它成本低、对生产工装设备要求不高等特点今近几年在城市供水等方面被广泛应用。生产过程中经常出现筒节纵缝焊接终端裂纹。本文就终端裂纹的产生原因及预防措施进行讨论。
1、终端裂纹的性质
终端裂纹按其性质属于热裂纹，而热裂纹按其形成的阶段又可分为结晶裂纹和亚固相裂纹。虽然终端裂纹形成的部位有时为终端、有时为距终端附近150mm范围内，有时为表面裂纹，有时为内部裂纹，但大多数情况是发生在终端附近的内部裂纹(用超声波检测)。由此可见，终端裂纹的性质基本上属于亚固相裂纹，也即在焊缝终端尚处于液态时，在靠近终端附近的熔池虽已凝固，但仍处于稍低于固相线以下的高温零强度状态，在终端复杂的焊接应力(主要为拉伸应力)及装配应力的作用下产生裂纹，而靠近表面的焊缝表层因易于散热，温度相对较低，并已具有一定强度且塑性极好，故终端裂纹往往存在于焊缝内部而且用肉眼较难发现。
2、终端裂纹产生的主要因素
2.1终端焊缝部位温度场的变化
埋弧焊焊接时，当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时，焊缝端部正常的温度场将发生变化，越靠近终端其变化越大。因为引弧板的尺寸远比筒体小，其热容量也小得多，而引弧板与筒体之间只靠定位焊连接，故可视为大部分不连续。所以终端焊缝部位的传热条件是很差的，致使该部位局部温度升高，熔池形状发生变化，熔深也将随之变大，同时熔池在高温下停留的时间也变长，熔池凝固的速度变慢，尤其当引弧板尺寸过小，引弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为显著。
2.2焊接热输入量的影响
由于埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多，因而熔深大，熔敷金属量大，且有焊剂层的覆盖，所以熔池大，熔池凝固的速度和焊缝冷却速度都比其他焊接方法要慢，致使晶粒较粗大，偏析较严重，这些都为热裂纹的产生创造了极为有利的条件。另外，焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小，使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大。这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为显著。
2.3应力的影响
在筒体预制中，当焊接电弧接近纵焊缝终端时，焊缝在沿轴向膨胀变形的同时，还伴随有垂直轴向方向的横向张开变形；而筒体在卷制及装配过程中也存在着冷作硬化應力和组装应力；在焊接过程中，因终端定位焊缝及引弧板的拘束作用，在焊缝终端产生较大的拉伸应力；当电弧移动到终端定位焊缝和引弧板上时，由于该部位受热膨胀变形，使焊缝终端的横向拉伸应力得到松弛，拘束力减小，便使焊缝终端刚刚凝固的焊缝金属受到较大的拉应力而形成终端裂纹。
2.4其他情况
筒体若存在棱角度、圆度、错边量、组对间隙超差，强力装配，母材中的S 、P 等杂质的含量偏高及偏析，也都会导致裂纹的产生。
3、预防措施
从上述终端裂纹产生原因分析可见，要克服埋弧焊纵缝终端裂纹最重要的措施是：
3.1适当地加大引弧板的尺寸
引弧板必须有足够的尺寸，厚度宜与焊件相同，尺寸应视焊件的大小及钢板的厚度而定。对于一般的筒体，建议其长度和宽度最好不小于100mm。
3.2重视引弧板的装配及定位焊
引弧板与筒体之间的定位焊必须有足够的长度和厚度，一般来说定位焊缝的长度和厚度以不小于引弧板宽度和厚度的80% 为宜，且要求为连续焊，不能简单地“点” 焊在纵缝两侧，对中厚板，应保证有足够的焊缝厚度，必要时应开一定的坡口。
3.3重视筒体纵缝的定位焊
在筒体卷圆后定位焊时，筒体的定位焊应从中央往两端施焊，每段焊缝长度不小于50mm，焊50 mm断500 mm，为进一步增加纵缝端部的拘束度，在纵缝终端部位的定位焊缝长度应不小于100mm，并应有足够的焊缝厚度，且不得有裂纹、未熔合等缺陷。
3.4严格控制焊接热输入量
筒体焊接过程中必须严格控制焊接热输入量，这不仅是为了确保焊接接头力学性能的需要，而且对防止裂纹的产生有着十分重要的作用。埋弧焊焊接电流的大小对终端裂纹的敏感性有很大的影响，因为焊接电流的大小直接与温度场和焊接热输入量相关。
3.5 严格控制熔池形状及焊缝成形系数
埋弧焊焊缝熔池形状及成形系数与产生焊接裂纹的敏感性有着密切的关系，因此，还应严格控制熔池的大小、形状及焊缝的成形系数。
3.6 减少纵缝应力
筒体滚制时若压头和滚筒参数不合理造成棱角度、圆度、错边量和间隙组对超标，纵缝定位焊缝短而少时，将严重增加纵缝应力，从而增加端部裂纹的机会。为了避免出现端部裂纹应采用合理的压头和滚筒参数，辅以锤击或加热法消除组对应力，避免强力组对，从而减少纵缝应力大小。
4、结论
4.1埋弧焊纵缝终端裂纹产生的主要原因是由于该部位存在着较大的拉伸应力和特殊的温度场，是二者共同作用的结果。
4.2采用减少筒体纵缝应力，适当地加大引弧板的尺寸，加强定位焊的质量控制，严格控制焊接热输入量，提高筒体滚制质量及焊缝的形状等措施，能有效地防止埋弧焊终端裂纹的产生。
关键词：埋弧焊;纵焊缝端部;终端裂纹;应力
前 言
大口径水管线由于它成本低、对生产工装设备要求不高等特点今近几年在城市供水等方面被广泛应用。生产过程中经常出现筒节纵缝焊接终端裂纹。本文就终端裂纹的产生原因及预防措施进行讨论。
1、终端裂纹的性质
终端裂纹按其性质属于热裂纹，而热裂纹按其形成的阶段又可分为结晶裂纹和亚固相裂纹。虽然终端裂纹形成的部位有时为终端、有时为距终端附近150mm范围内，有时为表面裂纹，有时为内部裂纹，但大多数情况是发生在终端附近的内部裂纹(用超声波检测)。由此可见，终端裂纹的性质基本上属于亚固相裂纹，也即在焊缝终端尚处于液态时，在靠近终端附近的熔池虽已凝固，但仍处于稍低于固相线以下的高温零强度状态，在终端复杂的焊接应力(主要为拉伸应力)及装配应力的作用下产生裂纹，而靠近表面的焊缝表层因易于散热，温度相对较低，并已具有一定强度且塑性极好，故终端裂纹往往存在于焊缝内部而且用肉眼较难发现。
2、终端裂纹产生的主要因素
2.1终端焊缝部位温度场的变化
埋弧焊焊接时，当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时，焊缝端部正常的温度场将发生变化，越靠近终端其变化越大。因为引弧板的尺寸远比筒体小，其热容量也小得多，而引弧板与筒体之间只靠定位焊连接，故可视为大部分不连续。所以终端焊缝部位的传热条件是很差的，致使该部位局部温度升高，熔池形状发生变化，熔深也将随之变大，同时熔池在高温下停留的时间也变长，熔池凝固的速度变慢，尤其当引弧板尺寸过小，引弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为显著。
2.2焊接热输入量的影响
由于埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多，因而熔深大，熔敷金属量大，且有焊剂层的覆盖，所以熔池大，熔池凝固的速度和焊缝冷却速度都比其他焊接方法要慢，致使晶粒较粗大，偏析较严重，这些都为热裂纹的产生创造了极为有利的条件。另外，焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小，使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大。这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为显著。
2.3应力的影响
在筒体预制中，当焊接电弧接近纵焊缝终端时，焊缝在沿轴向膨胀变形的同时，还伴随有垂直轴向方向的横向张开变形；而筒体在卷制及装配过程中也存在着冷作硬化應力和组装应力；在焊接过程中，因终端定位焊缝及引弧板的拘束作用，在焊缝终端产生较大的拉伸应力；当电弧移动到终端定位焊缝和引弧板上时，由于该部位受热膨胀变形，使焊缝终端的横向拉伸应力得到松弛，拘束力减小，便使焊缝终端刚刚凝固的焊缝金属受到较大的拉应力而形成终端裂纹。
2.4其他情况
筒体若存在棱角度、圆度、错边量、组对间隙超差，强力装配，母材中的S 、P 等杂质的含量偏高及偏析，也都会导致裂纹的产生。
3、预防措施
从上述终端裂纹产生原因分析可见，要克服埋弧焊纵缝终端裂纹最重要的措施是：
3.1适当地加大引弧板的尺寸
引弧板必须有足够的尺寸，厚度宜与焊件相同，尺寸应视焊件的大小及钢板的厚度而定。对于一般的筒体，建议其长度和宽度最好不小于100mm。
3.2重视引弧板的装配及定位焊
引弧板与筒体之间的定位焊必须有足够的长度和厚度，一般来说定位焊缝的长度和厚度以不小于引弧板宽度和厚度的80% 为宜，且要求为连续焊，不能简单地“点” 焊在纵缝两侧，对中厚板，应保证有足够的焊缝厚度，必要时应开一定的坡口。
3.3重视筒体纵缝的定位焊
在筒体卷圆后定位焊时，筒体的定位焊应从中央往两端施焊，每段焊缝长度不小于50mm，焊50 mm断500 mm，为进一步增加纵缝端部的拘束度，在纵缝终端部位的定位焊缝长度应不小于100mm，并应有足够的焊缝厚度，且不得有裂纹、未熔合等缺陷。
3.4严格控制焊接热输入量
筒体焊接过程中必须严格控制焊接热输入量，这不仅是为了确保焊接接头力学性能的需要，而且对防止裂纹的产生有着十分重要的作用。埋弧焊焊接电流的大小对终端裂纹的敏感性有很大的影响，因为焊接电流的大小直接与温度场和焊接热输入量相关。
3.5 严格控制熔池形状及焊缝成形系数
埋弧焊焊缝熔池形状及成形系数与产生焊接裂纹的敏感性有着密切的关系，因此，还应严格控制熔池的大小、形状及焊缝的成形系数。
3.6 减少纵缝应力
筒体滚制时若压头和滚筒参数不合理造成棱角度、圆度、错边量和间隙组对超标，纵缝定位焊缝短而少时，将严重增加纵缝应力，从而增加端部裂纹的机会。为了避免出现端部裂纹应采用合理的压头和滚筒参数，辅以锤击或加热法消除组对应力，避免强力组对，从而减少纵缝应力大小。
4、结论
4.1埋弧焊纵缝终端裂纹产生的主要原因是由于该部位存在着较大的拉伸应力和特殊的温度场，是二者共同作用的结果。
4.2采用减少筒体纵缝应力，适当地加大引弧板的尺寸，加强定位焊的质量控制，严格控制焊接热输入量，提高筒体滚制质量及焊缝的形状等措施，能有效地防止埋弧焊终端裂纹的产生。