在钢结构工程中，焊接是一项基本的工作和技能。采用焊接的方法将钢结构的不同部分和构件连接起来，形成稳定而安全钢结构建筑。钢结构焊接有很多的细节和专业知识可能会被即使是老焊工所忽视，但又是极其重要的。今天我们就来学习一下钢结构焊接中为什么会产生裂纹？这些裂纹都有哪些特点和防治办法。
焊接裂纹通常分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。
一、热裂纹
热裂纹是在焊接时高温下产生的，它的特点是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。热裂纹可以分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。
结晶裂纹是在焊逢结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足，不能及时添充，在应力作用下发生沿晶开裂。通常产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S，P，C，Si骗高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊逢中。液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，尺寸很小，发生于HAZ近缝区或层间。焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，高温使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成物被重新熔化，在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂形成液化裂纹。
防止结晶裂纹和液化裂纹方法基本一致，一方面可以调整焊逢金属成分，缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量；另一方面细化焊逢金属一次晶粒，即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素；另外还可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。
多边化裂纹是在形成多边化的过程中，由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹不常见，可以在焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等防治。
二、再热裂纹
某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金，比如低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金，以及某些奥氏体不锈钢等，焊接后并未发现裂纹，而在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹发生在焊接热影响区的过热粗晶部位，沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。
防治再热裂纹可以选用细晶粒钢，选用较小的线能量，较高的预热温度并配合以后热措施，选用低匹配的焊接材料，避免应力集中等。
三、冷裂纹
焊接形成的马氏体组织在氢元素的作用下，配合以拉应力，可能会形成冷裂纹，这种裂纹通常会穿晶或沿晶分布。冷裂纹一般分为焊趾裂纹、焊道下裂纹、根部裂纹，主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区，或者某些超高强钢、钛及钛合金等焊缝中也会发生。一般情况下，焊接接头含氢量及分布、钢种的淬硬倾向、和接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大原因。
防治冷裂纹应尽量选用碳当量较低的材料；焊材应选用低氢焊条，焊缝应用低强度匹配，对于高冷裂倾向的材料也可选用奥氏体焊材；合理控制线能量、预热和后热处理是防治冷裂的工艺措施。
四、层状撕裂
层状撕裂与冷裂不同，它的产生与钢种强度级别无关，主要与钢中的夹杂量和分布形态有关。一般在轧制厚钢板，如低碳钢、低合金高强钢，铝合金的板材中出现。层状撕裂是一种内部的低温开裂，轧制的厚钢板沿厚度方向塑性不足以承受该方向上的焊接收缩应变而在母材内发生一种阶梯状冷裂纹。多出现在厚板的母材金属或焊缝热影响区，多发生于“L”、“T”、“+”型接头中。在刚性拘束的条件下，焊缝收缩时会在母材厚度方向产生很大的拉伸应力和应变，当应变超过母材金属的塑性变形能力时，夹杂物与金属基体之间就会发生分离而产生微裂，在应力的继续作用下裂纹尖端沿着夹杂所在平面进行扩展，就形成了所谓“平台”。产生这种裂纹的原因一般是厚钢板在轧制过程中，把钢内的一些非金属夹杂物轧成平行于轧制方向的带状夹杂物，这些夹杂物引起了钢板在力学性能上的各向导性。防治层状撕裂的话在材料上可以选用z向性能高的精练钢，控制硫化物夹杂的形态；用焊接量少的对称角焊缝代替焊接量大的全焊透焊缝；改善接头设计形式，避免单侧焊缝；在承受z向应力的一侧开出坡口；对于T型接头，可在横板上预先堆焊一层低强的焊接材料；为防止由冷裂引起的层状撕裂，应尽量采用一些防止冷裂的措施，如减少氢量、适当提高预热、控制层间温度等。
由于层状撕裂的影响很大，危害也甚为严重，因此需要在施工之前，对钢材层状撕裂的敏感性作出判断。常用的评定方法有Z向拉伸断面收缩率和插销Z向临界应力法。为防止层状撕裂，断面收缩率应不小于15%，一般希望 =15~20%为宜，当25%时，认为抗层状撕裂优异。
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