图5-6 焊道下氢致裂纹的典型形貌

大量的试验研究证明，焊缝金属中的氢是促使碳钢焊接接头冷裂纹形成的主要因素之一，在许多文献中，焊接冷裂纹也称为氢致裂纹。图5-6示出其典型的形貌。但焊缝金属中氢的存在并不是氢致裂纹的唯一成因，它必须同时有以下三个条件共同作用：

1）焊缝金属和热影响区显微组织敏感于氢致裂纹，即组织中形成部分或全部马氏体。

2）接头受到较高拉应力的作用。拉应力越高，氢致裂纹形成几率越高。

3）接头的温度低于150℃。

在实际的焊接接头中，只有焊缝金属中的氢与上述3个条件同时存在，才会形成氢致裂纹，如果缺少其中一条，裂纹就不可能形成。(www.daowen.com)

焊条电弧焊时，氢来源于水蒸气和碳氢化合物在焊接电弧中的分解，而水蒸气来自焊条药皮内的水分和焊件坡口表面的吸附水，碳氢化合物一部分是焊条药皮的组分，另一部分是焊件表面的油污，因此在焊接对氢致裂纹敏感的碳钢时，除了选用低氢型焊条外，还应彻底清除焊件坡口表面的水分和油污，建立低氢的焊接环境。

在接近钢铁熔点的高温下，原子氢在钢中的扩散速度是相当高的。因此熔化的焊缝金属能从电弧的高温气氛中快速吸收原子氢。原子氢一旦进入焊缝金属会很快向母材热影响区扩散。在冷却和相变过程中，吸收的氢会从钢中排出，并倾向于在显微组织的位错和基体空穴中集聚。在空穴中促使形成双原子氢或分子氢的势能是相当大的，并产生一个高压。这引起局部的拉应力，其与残余拉应力相叠加，加快了氢致裂纹的形成。因此控制焊缝金属中扩散氢的含量就成为防止氢致裂纹的主要措施之一。

目前，在国际焊接界，将药皮焊条熔敷金属的扩散氢含量分成4个等级，并以代号H16、H8、H4和H2来表示。其中H8为低氢级，H4、H2为超低氢级，详见表5-22。在焊接碳当量高于0.4％或高拘束度厚壁接头时，应为选用低氢级或超低氢级焊条。

表5-22 焊缝金属中扩散氢含量等级