堆焊层下裂纹属于再热裂纹性质。其产生原因主要与钢的化学成分有关。特别是当钢含有一定量的强烈碳化物形成元素，如V、Mo时，易产生堆焊层下裂纹。以再热裂纹（也称消除应力裂纹）敏感性ΔG表示：

ΔG=Cr% 3.3（Mo%） 8.1（V%）-2

        当ΔG>0时，钢具有再热裂纹敏感倾向。ΔG<0时，产生裂纹敏感性较低，且ΔG增大，产生堆焊层下裂纹的倾向增大；有研究表明，当ΔG>2时，堆焊层下裂纹产生的可能性反而减小，ΔG更大时，可能性趋于0。这是因为当0<ΔG<2时，由于碳化物二次沉淀硬强化了晶内，使晶内不易滑移，晶间强度相对减弱，大多数形成已经通过晶间滑移进行，当晶界处承受不了滑移变形时，就产生晶界裂纹。而ΔG>2的钢主要是有二次沉淀硬化的M23C6型碳化物沉淀析出的Cr-Mo钢。故其堆焊层下裂纹敏感性很低。此外，堆焊时造成的焊接收缩应力和异种钢焊接因堆焊层与基层热胀系数相差较大造成的热应力是引起裂纹的另一个原因。

        堆焊层下裂纹是一种非常微小的裂纹，且越过粗晶区而扩散的例子是没有的。尽管对设备的安全使用不存在什么问题，但还是以不存在裂纹状的缺陷为好。防止该类裂纹产生的主要措施是采用双层堆焊。利用第二层堆焊的输入热量来对第一层的热影响粗晶区进行正火，使之晶粒细化。但这时要对第一层的堆焊厚度加以控制，最好在3mm以下。此外，适当调整母材金属的合金成分，减少裂纹敏感元素（Nb、Ti等）的含量，合理增加抗裂纹元素（如Ni、Mn、Mo等），也可以降低堆焊接头的再热裂纹敏感性。

        （5）堆焊层产生脆化，引起裂纹    厚壁压力容器内壁堆焊后，往往需要经过较高温度和较长时间的消除应力热处理。显然这样的热处理工艺有可能使不锈钢堆焊金属产生碳化物析出或δ相转变等，在接合区还会出现马氏体带，并形成碳扩散层，从而引起堆焊层和熔合区的脆化。尤其是在加氢反应器中的高应力集中部位，如人孔法兰、八角垫槽的根部小R处、筒体内凸台与筒壁之间的R处等。由于堆焊层表层含Nb，经热处理后会有粗大的NbC析出；另有一部分铁素体转变生成脆化的σ相，这两因素所造成的后果就使堆焊层产生脆化，在高应力作用下即产生脆化裂纹，这种脆化裂纹严重时甚至可以延伸到基层母材中。

        （6）产生氢剥离裂纹    在Cr-Mo钢等铁素体类钢上进行奥氏体不锈钢堆焊，这实质上就是异种钢的焊接，在其熔合线两侧，必定形成一个增碳层和脱碳层。在堆焊后热处理时及高温使用时由于碳的迁移就会使这两个区域扩大，在堆焊层侧的增碳层，Cr23C6碳化物大量析出形成硬脆区，即形成经理粗大的马氏体组织，在应力作用下，产生脆化裂纹。而由于基体和奥氏体堆焊层热胀系数之差造成较大的热应力，使硬度低的脱碳层部位形成缺口效应，以致发生裂纹。

        反应器在操作过程中，筒壁吸收了大量的氢，在停工后的冷却过程中，氢由母材向堆焊层扩散，由于氢在基体中的扩散速度要比在奥氏体不锈钢堆焊层中的扩散速度快，故就会使大量的氢到达交界面堆焊层一侧后，聚集在上述的脆化区中，引起氢脆。由上述两种原因的综合作用结果，就使停工后在奥氏体不锈钢堆焊层一侧产生了氢引起的剥离裂纹。这种裂纹是一种晶间裂纹。

        产生氢剥离的原因包括：操作湿度和操作压力越高，越易产生剥离裂纹，这是由于温度、压力越高，在操作停止后，不锈钢堆焊层一侧的残余氢浓度越高；停工时的冷却速度越快，不锈钢堆焊层一侧的残余氢浓度越高，越易产生剥离裂纹；过渡层堆焊速度越快，其剥离裂纹倾向越小，过渡层规范（焊接电流）越大，其剥离倾向越大，这是由于焊速加快或焊接电流较小，其高温停留时间短，HAZ区粗晶尺寸越小，故剥离倾向小；焊后热处理PWHT的温度越高，保温时间越长，越易产生剥离裂纹。资料表明，在750℃加热时，即使保温时间较短也会产生剥离裂纹；铬钼钢越厚，堆焊层越薄，越易产生剥离裂纹。因此，在产品堆焊时采用高速堆焊（v焊速≥15m/h），过渡层采用埋弧堆焊，进行双层堆焊，可防止氢剥离产生；焊后缓慢冷却或焊后迅速冷却，冷却到100℃时再加热到200℃×5h（低温脱氢加热处理）后，自然冷却到室温，也可防止氢剥离裂纹出现。

来源：焊接切割联盟