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[摘 要]碳钢焊接裂纹对于整个碳钢焊接有着不良的影响，焊接裂纹是一种非常危险的缺陷，这种缺陷的发生极有可能会使得碳钢产品出现报废，在严重的情况下，还会一起安全事故，这行对于整个碳钢产品的应用是极为不利的。因此必须找到碳钢焊接裂纹产生的原因，做好预防措施，这样才能够保证整个碳钢焊接工作的顺利开展。本文分析了机械构件中碳钢焊接裂纹产生的具体原因，提出了控制焊接裂纹产生的一系列预防措施，为提高机械构件设计、制造、安装质量提供了理论参考。
[关键词]碳钢焊接裂纹；原因；措施
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0049-01
引言
碳钢焊接裂纹是焊接的过程中，经过会出现裂纹，但是焊接却是金属结构灯极其零件生产的重要工艺，焊接有着工艺好、成本低和生产率高的特点，同时，焊接也存在着一些缺陷，裂纹就是其中重要的缺陷之一，只有将这一缺陷控制好，才能够保证碳钢焊接不会出现裂纹。本文就是对一些等离子弧焊与熔化极电弧焊所产生的焊接裂纹原因记性分析，为碳钢焊接裂纹的研究提供借鉴。
1 碳钢焊接裂纹产生的原因
1.1 裂纹特征
通过现场的观察可以得出碳钢焊接裂纹的特征如下：焊接裂纹主要是在第一道焊接缝的结晶处，在这一为止会出现焊缝鱼鳞波纹，包括中间裂纹也包括IanG终端裂纹，主要呈现出锯齿形，但是并不明显。这是由液态转变为固态时所形成的的，这时会出现高温结晶的现象，也是一种结晶裂纹，表面会发蓝、发黑，呈现为氧化色彩，在开裂的时候，不会出现金属拉裂的声响，又被叫做热裂纹。
1.2 导致焊接裂纹的原因
1.2.1 工件材质
工件材质的化学成分是极其不稳定的，随着含碳量、磷和硫等一些杂志的增加，焊接裂纹就会极其频发的出现，因此这些杂志也是导致焊接裂缝产生的原因之一。除此之外，使用碳弧气刨倒坡口，极容易会导致焊区的局部出现碳化等现象，这样焊缝的局部就会形成珠光体，而且脆性较大，在整个结晶的过程中，极有可能会产生裂纹。伴随着石油化工行业的快速发展，压力容器也在发生着一系列的变化，正在朝着厚壁。高压和大型的方向发展（建议改为铁路行业），在这样的情况下，高强钢、合金钢和合金结构钢就会得到广泛的应用。这些合金钢材的强度是极高的，但是却有着韧性较低的缺陷，有些合金钢材的合金元素较多，这样就导致了钢材的淬硬倾向较大，这样钢材就极容易会出现裂纹。焊接的影响区也有着钢材母材分层、重皮和折叠的现象，会够成裂纹源，产生裂纹。
1.2.2 焊接规范的影响
焊接有着升温快、电流过大、温度高的特点，焊缝区的周围与金属的周围有着温差大的特点，而且冷却的速度也较快，在产生热应力的情况下，就会出现裂纹。而现代的压力容器大多数都是利用焊接工艺制造的，这一工艺有着结构设计简单、成本低、重量轻、强度高和省时的特点。但是焊接结构自身也有着一些缺陷，压力容器在焊接的过程中，会将焊接结构的内在缺陷也带入到相应的容器中，尤其是在焊接的接头处，会出现未熔合、裂纹、咬边、夹渣和气孔等现象，这样就会导致焊缝的实际承载截面出现削弱等现象，周围还会出现残余应力和拘束应力，这些应力会集中，越集中，对于焊接越不利，使得缺陷处最容易择先开裂，成为裂源。
1.2.3 工件结构的影响
焊接的过程中，焊缝区一定会出现焊接变形的现象，而工件的刚性较大，会产生较大的内应力，出现焊缝裂纹的现象。有些压力容器爆炸事故就是由于焊接结构的裂纹导致的，主要是由角变形与错边导致的，这一缺陷会导致容器的焊接处出现结构不连续等现象，导致了焊接的边缘出现一系列的裂纹，这一缺陷会导致接缝处边缘的应力过于集中，如果出现一些不安全因素，就极有可能会出现安全事故。
2 预防措施
2.1 最好焊前准备
对于焊接之前，一定要做好清理的工作这是焊接必须要做的，也就是说要将整个焊接部位的灰尘、夹碳、夹渣、铁锈和油污清理干净，选用适当的焊前预热温度和预热范围。适当的预热温度降低了焊缝冷却速度，可使氢更易从焊缝熔池向大气中扩散，减少了焊缝中扩散氢含量，并且可以降低焊接区的温度梯度和焊缝的冷却速度，减少过硬马氏体的含量，减小温差应力。预热温度应通过工艺评定来确定，预热范围一般为坡口两侧三倍左右。当环境温度低时还应增大预热温度和预热范围。对纵缝应整条焊缝同时预热，不能分段预热。
2.2 制定合理的焊接工艺
刨倒坡口对焊接质量影响很大，选择合适的刨倒坡口可以大大减少焊接裂纹的产生。另外还要选择合理的焊接顺序。当采用合理的顺序焊接时，整台机器将同时对称地收缩或膨胀，这样能控制焊接变形，減小焊接残余应力。还有就是焊接电流的合理选择。每条焊缝宜采用连续焊接，不得随意中断，如因故中断时，应根据工艺要求采用保温措施，以防止产生裂纹。再次施焊前，应确认无裂纹后方可按原工艺继续焊接。
2.3 选择适宜的焊接材料
针对于材质的变化，应该选择相对应的焊条，E5016焊条（建议采用ER50-6焊丝）其具有良好的机械性能以及抗裂的性能。能适应的材料因含碳t高就会导致金属性能的变化和硫、磷等杂质对其的影响。但E5016比E4303可焊性有点稍差，而裂纹的主要发生在于第一道。应该，选择E5016焊条焊第一道的，用E4303焊条焊以后各道的焊缝。就这样，既可能够避免裂纹产生的概率，又可能够保证生产率与焊缝金属的切削加工的性能。
2.4 选择合理的焊接规范
通过采用E5016焊条，电流150-160A焊的第一道；用E4303焊条，电流180-190A焊以后的各道焊缝。就这样，电流逐步的增大，温度逐步的升高，温差小，结晶冷却的速度慢，热应力变小，则能够避免产生的裂纹。
结束语
对于焊接的裂纹就是机械的构件发生事故的主要因素之一，而且焊接裂纹的产生主要就是由于焊接工艺的不对、焊接的质量差、选材的不当、强度的不足等原因造成的，因此要提高机械构件的设计、制造安装的质量，就是消除以及减少机械的构件事故发生几率的关键。应严格的执行有关的机械构件法规的标淮。加强机械构件的设计、制造、安装、检验和使用管理的工作，降低碳焊接的裂纹产生的几率。
参考文献
[1] 郭秀荣，毕欢，舒慧.E级钢焊接裂纹的产生原因及预防措施[J].热加工工艺，2012，13：178-179+182.
[2] 汤岚清.合成氨转化炉高温炉管失效方式的实验研究[D].北京化工大学，2012.
[3] 许有肖.Mg/Al填丝GTAW焊接接头区组织性能研究[D].山东大学，2012.
[关键词]碳钢焊接裂纹；原因；措施
中图分类号：TG441 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0049-01
引言
碳钢焊接裂纹是焊接的过程中，经过会出现裂纹，但是焊接却是金属结构灯极其零件生产的重要工艺，焊接有着工艺好、成本低和生产率高的特点，同时，焊接也存在着一些缺陷，裂纹就是其中重要的缺陷之一，只有将这一缺陷控制好，才能够保证碳钢焊接不会出现裂纹。本文就是对一些等离子弧焊与熔化极电弧焊所产生的焊接裂纹原因记性分析，为碳钢焊接裂纹的研究提供借鉴。
1 碳钢焊接裂纹产生的原因
1.1 裂纹特征
通过现场的观察可以得出碳钢焊接裂纹的特征如下：焊接裂纹主要是在第一道焊接缝的结晶处，在这一为止会出现焊缝鱼鳞波纹，包括中间裂纹也包括IanG终端裂纹，主要呈现出锯齿形，但是并不明显。这是由液态转变为固态时所形成的的，这时会出现高温结晶的现象，也是一种结晶裂纹，表面会发蓝、发黑，呈现为氧化色彩，在开裂的时候，不会出现金属拉裂的声响，又被叫做热裂纹。
1.2 导致焊接裂纹的原因
1.2.1 工件材质
工件材质的化学成分是极其不稳定的，随着含碳量、磷和硫等一些杂志的增加，焊接裂纹就会极其频发的出现，因此这些杂志也是导致焊接裂缝产生的原因之一。除此之外，使用碳弧气刨倒坡口，极容易会导致焊区的局部出现碳化等现象，这样焊缝的局部就会形成珠光体，而且脆性较大，在整个结晶的过程中，极有可能会产生裂纹。伴随着石油化工行业的快速发展，压力容器也在发生着一系列的变化，正在朝着厚壁。高压和大型的方向发展（建议改为铁路行业），在这样的情况下，高强钢、合金钢和合金结构钢就会得到广泛的应用。这些合金钢材的强度是极高的，但是却有着韧性较低的缺陷，有些合金钢材的合金元素较多，这样就导致了钢材的淬硬倾向较大，这样钢材就极容易会出现裂纹。焊接的影响区也有着钢材母材分层、重皮和折叠的现象，会够成裂纹源，产生裂纹。
1.2.2 焊接规范的影响
焊接有着升温快、电流过大、温度高的特点，焊缝区的周围与金属的周围有着温差大的特点，而且冷却的速度也较快，在产生热应力的情况下，就会出现裂纹。而现代的压力容器大多数都是利用焊接工艺制造的，这一工艺有着结构设计简单、成本低、重量轻、强度高和省时的特点。但是焊接结构自身也有着一些缺陷，压力容器在焊接的过程中，会将焊接结构的内在缺陷也带入到相应的容器中，尤其是在焊接的接头处，会出现未熔合、裂纹、咬边、夹渣和气孔等现象，这样就会导致焊缝的实际承载截面出现削弱等现象，周围还会出现残余应力和拘束应力，这些应力会集中，越集中，对于焊接越不利，使得缺陷处最容易择先开裂，成为裂源。
1.2.3 工件结构的影响
焊接的过程中，焊缝区一定会出现焊接变形的现象，而工件的刚性较大，会产生较大的内应力，出现焊缝裂纹的现象。有些压力容器爆炸事故就是由于焊接结构的裂纹导致的，主要是由角变形与错边导致的，这一缺陷会导致容器的焊接处出现结构不连续等现象，导致了焊接的边缘出现一系列的裂纹，这一缺陷会导致接缝处边缘的应力过于集中，如果出现一些不安全因素，就极有可能会出现安全事故。
2 预防措施
2.1 最好焊前准备
对于焊接之前，一定要做好清理的工作这是焊接必须要做的，也就是说要将整个焊接部位的灰尘、夹碳、夹渣、铁锈和油污清理干净，选用适当的焊前预热温度和预热范围。适当的预热温度降低了焊缝冷却速度，可使氢更易从焊缝熔池向大气中扩散，减少了焊缝中扩散氢含量，并且可以降低焊接区的温度梯度和焊缝的冷却速度，减少过硬马氏体的含量，减小温差应力。预热温度应通过工艺评定来确定，预热范围一般为坡口两侧三倍左右。当环境温度低时还应增大预热温度和预热范围。对纵缝应整条焊缝同时预热，不能分段预热。
2.2 制定合理的焊接工艺
刨倒坡口对焊接质量影响很大，选择合适的刨倒坡口可以大大减少焊接裂纹的产生。另外还要选择合理的焊接顺序。当采用合理的顺序焊接时，整台机器将同时对称地收缩或膨胀，这样能控制焊接变形，減小焊接残余应力。还有就是焊接电流的合理选择。每条焊缝宜采用连续焊接，不得随意中断，如因故中断时，应根据工艺要求采用保温措施，以防止产生裂纹。再次施焊前，应确认无裂纹后方可按原工艺继续焊接。
2.3 选择适宜的焊接材料
针对于材质的变化，应该选择相对应的焊条，E5016焊条（建议采用ER50-6焊丝）其具有良好的机械性能以及抗裂的性能。能适应的材料因含碳t高就会导致金属性能的变化和硫、磷等杂质对其的影响。但E5016比E4303可焊性有点稍差，而裂纹的主要发生在于第一道。应该，选择E5016焊条焊第一道的，用E4303焊条焊以后各道的焊缝。就这样，既可能够避免裂纹产生的概率，又可能够保证生产率与焊缝金属的切削加工的性能。
2.4 选择合理的焊接规范
通过采用E5016焊条，电流150-160A焊的第一道；用E4303焊条，电流180-190A焊以后的各道焊缝。就这样，电流逐步的增大，温度逐步的升高，温差小，结晶冷却的速度慢，热应力变小，则能够避免产生的裂纹。
结束语
对于焊接的裂纹就是机械的构件发生事故的主要因素之一，而且焊接裂纹的产生主要就是由于焊接工艺的不对、焊接的质量差、选材的不当、强度的不足等原因造成的，因此要提高机械构件的设计、制造安装的质量，就是消除以及减少机械的构件事故发生几率的关键。应严格的执行有关的机械构件法规的标淮。加强机械构件的设计、制造、安装、检验和使用管理的工作，降低碳焊接的裂纹产生的几率。
参考文献
[1] 郭秀荣，毕欢，舒慧.E级钢焊接裂纹的产生原因及预防措施[J].热加工工艺，2012，13：178-179+182.
[2] 汤岚清.合成氨转化炉高温炉管失效方式的实验研究[D].北京化工大学，2012.
[3] 许有肖.Mg/Al填丝GTAW焊接接头区组织性能研究[D].山东大学，2012.