1.2 焊接裂纹的类型

按照中国船级社《材料与焊接规范》所列,船舶所用材料主要以一般强度船体结构用钢、高强度船体结构用钢为主。一般强度船体结构用钢名义屈服强度≥235MPa,合金元素少,wC≤0.21%;高强度船体结构用钢以名义屈服强度进行划分,有H32(屈服强度≥315MPa)、H36(屈服强度≥355MPa)、H40(屈服强度≥390MPa),钢的碳当量一般≤0.45%,如果以TMCP状态交货,碳当量≤0.42%。因此,船舶所用主要钢材的冷裂纹敏感系数Pcm低,焊接性良好。根据船舶常见典型裂纹的形态及成因,主要有以下类型。

(1)按焊缝走向划分 按焊缝走向将裂纹分为纵向裂纹、横向裂纹以及星形与弧形裂纹。纵向裂纹是指裂纹平行于焊缝长度方向分布、扩展,如图1-3所示;横向裂纹是指裂纹垂直于焊缝长度方向分布、扩展,如图1-4所示。星形与弧形裂纹是指裂纹在焊道呈星形(或鸡爪形)分布,或大体垂直于焊纹呈弧形分布,前者主要出现在收弧弧坑处,如图1-5所示。

(2)按裂纹的发生位置划分 按裂纹发生的位置一般分为焊缝区裂纹和热影响区裂纹,还有一部分裂纹发生在母材上,主要指受焊接应力的影响而开裂。焊缝区裂纹发生在焊缝中心位置(见图1-3a);热影响区裂纹如图1-6所示,在焊缝焊趾位置存在连续或断续平行于焊缝的裂纹;母材因为受到焊接应力影响而开裂的情况比较少,其裂纹并不在焊接热影响区域内,如图1-7所示。

(3)按裂纹的产生条件划分 按裂纹产生的条件进行划分主要有两大类:一类为产生于高温下的热裂纹系列,包括结晶裂纹(也称凝固裂纹)、液化裂纹、高温低塑性裂纹及再热裂纹;另一类是产生于低温下的冷裂纹系列,包括延迟裂纹、热应力裂纹、淬硬脆化裂纹及层状撕裂。典型热裂纹如图1-8所示,冷裂纹如图1-9所示。

图1-3 纵向裂纹

图1-4 横向裂纹

图1-5 星形裂纹

图1-6 热影响区裂纹

图1-7 母材开裂

图1-8 热裂纹

图1-9 冷裂纹