1、概述 ●
閥門應用于各行各業，包括石油、化工、光伏、氫能、海工、風電項目、造船、航天航空、汽車等。閥門焊接常見的焊接缺陷有氣孔、夾渣、未熔合、未焊透和裂紋等，其中裂紋對結構的影響最大。焊接裂紋容易引起結構斷裂、介質泄漏，甚至發生爆炸，也影響疲勞壽命，如導管架平臺疲勞裂紋形成，這些都會造成嚴重的后果，為了保障焊接穩定可靠性，在焊接前，也根據相關標準做了焊接工藝評定，但還不能完全避免焊接裂紋的產生。
閥門焊接接頭特點有位置受限、壁厚不均、部分位置拘束度大、T形接頭多、壁厚大和材質種類多等。主要焊接部位有閥體的焊接、夾套閥焊接、密封面的堆焊閥門、耐磨堆焊、耐腐蝕堆焊等。閥門焊接方法有氬弧焊、手工電弧焊、埋弧焊、火焰噴焊、等離子焊、激光焊、超音速噴焊等。焊接質量控制尤為重要，關于焊接裂紋根據形成原因分析，主要可以分為冷裂紋、熱裂紋、層狀撕裂和再熱裂紋四大類。雖然裂紋出現的原因和機理都有大量的研究和方法，但是實際施工現場、安裝現場環境和安裝方式，人員素質、材料等各方面的影響因素，都會影響焊接結果，形成裂紋。理論和實際結合才能更好找到原因，從根源上解決問題，制定相關方案。
2、裂紋原因分析 ●
對于閥門的焊接，以上四種裂紋，在工廠或現場焊接時一般是以冷裂紋和層狀撕裂較為普遍。發現裂紋怎樣去分析鑒定尤為重要，找準具體原因再采取措施，但鑒定時干擾因素很多，怎樣去排除干擾因素尤為重要，焊接過程跟蹤是分析裂紋產生原因的一個重要基礎條件。通過裂紋類型和形成原因分析。一般出現裂紋時，需要從人、機、料、法、環五個方面入手，分析人員需要有豐富的經驗，首先要了解不同裂紋形成的機理，還要了解現場焊接過程，容易造成裂紋形成的因素。不同結構焊接裂紋產生原因的分析方法不一樣。
比較成熟的工藝和結構在焊接中突然發現裂紋，先判斷是哪一類裂紋，看開裂紋形態，是焊后還是焊接過程中形成的。一般從人和材料的原因出發，人員對工藝不熟悉，或看整個焊接過程的控制，了解焊接工藝是否用對，是否按要求預熱后熱，油漆是否打磨干凈，焊前是否清理油污等。材料分析要全方位，母材和焊材都要檢查。焊材方面，焊材是否用錯，焊材是否按要求烘烤儲存，焊工是否按要求領用或使用焊材。分析母材材料性能是否滿足要求，母材是否用錯等。對于不能判斷的裂紋類型，也可以通過微觀金相檢查組織，質譜分析開口處的化學成分，通過組織和實際情況結合分析其原因。
對于新結構或者復雜的結構，這種分析就比較復雜，人為原因造成的因素也有，如不按照焊接順序焊接、未按要求預熱、焊后未保溫、焊接過程未按技術要求執行等；機具的影響一般相對較小，設備故障引起的裂紋比較小，一般設備故障焊工都能及時察覺；材料也要全面檢測，比如T形厚壁接頭，材料是否具有Z向性能，材料強度是否滿足要求�？紤]焊接工藝和方法是否正確，所有的焊接開始前都是按照要求進行了相關工藝處理，一般不會有問題，但也有特殊情況，焊接工藝時未考慮結構的拘束度、應力等會影響焊縫。比如在閥門夾套焊接架焊接時，復雜的結構安裝順序等情況，也要考慮焊縫設計是否合理，如交叉焊縫處形成焊趾裂紋等，部分結構交叉焊縫時未設置過焊孔。環境的影響，防風、防雨措施不當，焊接條件不當，焊接前未清理焊縫等。在內應力拘束度分析時，可以借用軟件對焊接接頭裂紋的形成進行模擬。
閥門焊接過程焊接裂紋產生的原因，也要根據原材料，如材料是卷管還是無縫鋼管，是鍛鋼還是鑄鋼，復合管材等，裂紋的類型，是層狀撕裂還是冷裂紋，層狀撕裂一般是母材冶金原因或者板材Z向性能等，是否是交叉焊縫處。復合材料堆焊問題，再次受熱而產生裂紋。焊接閥體一般從母材和焊材入手，再從焊接工藝方面調查。夾套焊接一般先分析焊縫的分布，再從材料方面，最后從人員焊接方法和順序入手。
對于熱裂紋和再熱裂紋，一般做工藝時，就能采取相應的措施去避免，現場焊接一般不會出現，這個時候就要考慮到實際應用的母材是否有問題，硫磷含量是否超標，是否含雜質太多。如焊接前油漆未清理干凈，由于焊縫受到油漆里面的化學成分影響焊接的冶金性能，而導致開裂。同時也要考慮是否是由于熱輸入過大和材料化學成分偏析造成熱裂紋。
3焊接裂紋的預防措施 ●
針對閥門焊接時，不同類型的缺陷，可以根據其形成機理和實際焊接過程相結合，采取相應的措施，具體措施可以從以下幾個方面考慮。
3.1 材料方面
對于不同結構和材料具體分析，在做焊接工藝時，要考慮材料的厚度，化學成分選擇硫磷含量低的鋼材，焊接裂紋傾向小的材料。通過碳當量的計算，選擇合適的鋼材，合適的預熱溫度。預熱能減小冷裂紋的發生，但并不適用于所有的焊縫，當拘束度過大時采用預熱的方法來避免冷裂紋不一定能有效果。由于氫也是產生冷裂紋的原因，故選擇低氫焊材，焊接材料按要求烘烤，現場按要求保溫等。
3.2 設計方面
夾套閥門焊接時受到拘束度影響時，在焊縫設計時考慮應力較小的焊縫，能用對接代替搭接的就用對接。焊縫的坡口角度設計也要合適，避免焊縫坡口過大或過小。焊縫的排版，焊接順序，交叉焊縫過渡，焊縫分布合理性，避免焊接接頭應力集中。復雜結構焊接結構設計時，可以采用相關的軟件模擬其受力狀態，進行有限元分析，溫度場和應力集中模擬，模擬焊縫受力情況。對于交叉焊縫處的結構，焊接接頭的過渡，設計時可以采用過焊孔的方式。
3.3 工藝方面
要多方面考慮，評估焊接質量。根據不同的焊縫條件，選擇合適的焊接材料，考慮材料的綜合力學性能，強度和韌性平衡，根據材料的厚度、種類選擇合適的預熱、后熱溫度和預熱方法，焊接過程嚴格參照焊接工藝，焊后熱處理及時性，焊接線能量的控制。還可以通過試驗斜Y形坡口焊接測試其冷裂傾向,通過預熱和焊后熱處理也能達到消氫的作用,避免氫致裂紋。同時也要結合產品實際結構，考慮其拘束度，適當的提高焊材強度。選著合適的焊接順序，特別是復雜結構，一般應力比較集中，在焊接時采用分段退焊，對稱焊，先焊接拘束度大的焊縫。目前很多焊接相關的規范上取消了普通碳鋼的預熱，當厚度超過規定厚度強調的就是必須采用分層分道焊，其原理就是以熱焊道的形式對前一道焊縫后熱，也叫回火焊道。當厚度超過規定時，如不通過熱處理或者后熱來避免裂紋出現，要通過CTOD（裂紋尖端張開位移）試驗驗證材料和焊接接頭抗斷裂性能。
3.4 焊接質量控制體系的執行
焊接過程控制，控制焊材的使用，焊接過程中預熱和焊后的后熱溫度控制，是否滿足要求，避免人為原因造成的焊接裂紋。組對檢查母材是否正確、坡口角度等是否滿足要求、焊縫清潔度是否有油漆、水等容易造成裂紋的因素。提高焊接質量人員過程監督和控制，焊接環境，保證合適的焊接條件，焊接防護措施，防風防雨、除銹、防穿堂風等。焊接過程中熱輸入的控制，焊材的存儲和保溫措施，焊接工藝的執行情況等。對冷裂傾向大的材料，是否按要求立即熱處理或后熱。由于制造或加工企業，鋼材一般都是外購材料，要從材料源頭控制，材料的選擇都極為重要，材料入場的校驗，材料內的夾雜含量及分布狀態有關，鋼板的軋制方向，在下料時避開焊縫，在原材料設計排版，應避免Z向應力集中。鍛件和鑄件的檢查，采用相關的無損檢查方法，如UT/RT/PT/MT等，避免母材缺陷造成裂紋。