拘束度

拘束度是表示焊接結構拘束程度的大小。焊接結構的自身拘束條件如結構形式、焊縫位置、施焊順序、部件自重、冷卻過程中其他部位的收縮以及夾持部件的鬆緊程度等，都會使焊接接頭承受程度不同的應力。當拘束度值達到一定程度時就在焊件中產生裂紋，則此時的拘束度值稱為臨界拘束度。 ^[1] 

拘束度有拉伸和彎曲兩類。拉伸拘束度是焊接接頭根部間隙產生單位長度彈性位移時，焊縫在每單位長度上受力的大小；彎曲拘束度是焊接接頭產生單位彈性彎曲角變形時，焊縫每單位長度上所受彎矩的大小。 ^[2] 

拘束度一般和焊接母材的化學成分、厚度、焊接類型、接頭的構造有關。在結構件的焊接接頭內，好幾個部件集中而焊道交叉的地方，往往形成較大的拘束。窄縫焊接在無限大板(板厚)中央的窄縫上進行單道焊，焊縫截面的平均拘束應力和平均拘束應變在窄縫上的分佈，隨窄縫長度、板厚、焊接熱輸入等不同而不同。

焊後產生的冷裂紋形態：（1）根部裂紋，（2）層狀撕裂，（3）焊趾裂紋，（4）焊道下裂紋，（5）角接焊趾裂紋。影響焊接冷裂紋的主要因素：力學方面是產生裂紋部位的應力與應變，金屬學方面是產生冷裂縫部位的韌性下降，及擴散氫促使材料脆化，而氫的擴散又受應力應變的影響。

外拘束試驗方法是通過改變外拘束條件來改變各種拘束應力，可獲得拘束度影響裂紋的定量關係。另外，在自拘束試驗中，拘束係數(拘束度/板厚)是基本固定的，可變範圍很小。與相同形式的實際接頭相比，所有裂紋試驗的拘束狀態大多容易產生裂紋。

在拘束度比較低的範圍內任何鋼種的拘束度K_r，和拘束應力σ_w有相同的比例關係。當拘束度高時，拘束應力也高，以至屈服。拘束度和拘束應力關係曲線在達到材料的屈服應力後變得彎曲了，其彎曲程度根據鋼種而定。 ^[1] 

焊縫在長度方向(通常稱縱向)受到兩側母材的約束，產生焊接的縱向應力與應變。這些應力與應變往往是焊接區橫向開裂(垂直予焊縫方向)的主要原因。事實上，焊接時不僅縱向有約束，橫向同樣也受到約束，並且產生橫向應力與應變，如果板的兩側完全受到拘束，不允許自由收縮，焊縫及板的橫向將受到這種拘束而產生的應力通常稱為拘束應力。由於焊縫在焊後要收縮，所以焊接殘餘應力與拘束應力主要是拉伸應力，它的數值同樣可達到屈服強度，而且可能產生很大的塑性變形，甚至引起焊接區的縱向開裂。 ^[1]