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[摘 要]随着焊接的蓬勃发展，碳钢焊接裂纹在整个碳钢焊接是比较常见的，对焊接有着不良的影响，焊接裂纹是一种常见的危险缺陷，这种缺陷出现后果极有可能会使碳钢产品不达标甚至报废，在严重的情况下，还会引发焊接的安全事故，可见碳钢焊接裂纹的危害性十分大，对于整碳钢产品的应用产生不利影响。因此，需要专业人员在日常工作中发现碳钢焊接裂纹产生的原因，提前做好预防措施，只有全方面预防才能够保障整个碳钢焊接工作的顺利开展。
[关键词]碳钢焊接裂纹；原因；预防措施
中图分类号：TG441.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0266-01
引言：在焊接行业中，碳钢焊接裂纹是焊接过程中出现的裂纹，但是焊接属于金属结构之间和零件生产中的重要环节，焊接具有很多优点，例如工艺好、成本低和生产率高的特点，但是，焊接同样也存在着一定缺陷，裂纹就是其中之一，也是比较重要的缺陷，只有有效地控制好裂纹缺陷，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
通过实验现象克可知，可以得出碳钢焊接裂纹的主要特点如下几种：焊接裂纹主要出现在第一道焊接缝的连接处处，在这个位置一般会出现焊缝鱼鳞波纹，其中包括中间裂纹也包括 IanG 终端裂纹，外观主要表现为出锯齿形，主要形态表现的不明显。这主要原因是由液态转变为固态时所导致的，这种情况下会出现高温结晶的现象，这也属于一种结晶裂纹，其主要表现形式是表面会发蓝、发黑，全部呈现为氧化色彩，最后在开裂的时候，也不会出现金属拉裂的声响，这种裂纹又被成为热裂纹。
1.2 导致焊接裂纹的原因
1.2.1工件材质不达标。由于工件材质的化学成分具有不稳定性，随着含碳量、磷和硫一系列杂质的产生，焊接裂纹就会伴随着出现，因此这一系列杂质物也是导致焊接裂缝产生的重要原因。另外，就是使用碳弧气刨倒坡口，也会导致焊区的局部出现碳化的现象，到时裂纹出现，使得焊缝的局部形成珠光体，其最大特点就是脆性较大，就在整个结晶得環节中，特别容易产生裂纹。目前，我国石油化工行业的快速发展，压力容器也在发生着巨大变化，正在朝着厚壁的方向发展。在这种发展背景下，使得高强钢、合金钢和合金结构钢就会被广泛应用到各个领域当中。并且这些合金钢材的强度是极高的，但是却有着重大缺陷，特别是韧性较低的缺陷，由于一些合金钢材的合金元素较复杂，这样就导致了钢材的淬硬比较大，极容易会出现裂纹在这样钢材上。再加上焊接的影响区会出现几种现象，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焊接规范的具体标准。由于焊接有着温度高、升温快、电流过大等特点，焊缝区的周围和金属的周围具有较大温差等特点，并且冷却的速度也非常快，在产生热应力的过程中，就会出现裂纹的现象。而现代的压力容器基本上都是采用焊接工艺制造而成的，这一工艺有着结构设计简单、成本低、重量轻、强度高和省时等优点。但是焊接结构自身也会存在一定的不足，例如压力容器在焊接的过程中，一般焊接结构的内在缺陷会导致焊缝的实际承载截面出现削弱的情况，特别是周围还会出现残余应力和拘束应力，当集中凝力过大时，就会造成焊接缺陷，特别是缺陷处最容易出现开裂和裂纹，成为裂源。
1.2.3工件结构的影响。焊接的全生命周期，焊缝区容易出现焊接变形的等现象，但是由于工件的刚性较大，会出现较大的内应力，最终导致出现焊缝裂纹的现象。在日常生产中，焊接结构的裂纹就是一些压力容器爆炸事故的主要因素，主要是由角变形与错边导致的，这一不足会导致容器的焊接处结构不连续等一系列现象，最终使得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，出现裂纹就是不稳定因素，在日常生产中就会发生安全事故。
1.2.4焊接接头处拉伸残余应力。机械构件在制造的过程中，经常会存在着较大的参与应力，但是在后期的热处理中并没有将其消除，这些参与应力会间接或者是直接的使设备出现损坏，而且压力容器在较大的焊接压力的影响下，经过了反复的剪裁，压力容器的局部就会出现裂纹，最终导致设备出现损坏。有些焊接的残余应力达到所使用材料的强度，在没有应力的作用下，焊缝也会出现破裂，这种破裂是自然破裂。
2 预防措施
2.1 焊前做充足准备
在焊接之前，做好清理工作是十分重要的一步，总的来说就是将整个焊接全部分的灰尘清理干净，选用合适的焊前预热温度和预热范围，适当的温度可以有效降低焊缝冷却速度，加大氢从焊缝熔池向大气中扩散速度，使得焊缝中扩散氢含量逐渐减少，从而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。
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，减小焊接残余应力。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
针对材质的变化，焊接时应该选择跟工作环境相适应的焊条，E5016 焊条就非常适合碳钢焊接，最大优点就是具有良好的机械性能和抗裂性能。可以有效适应材料因含碳t高而导致金属性能变化及硫、磷等杂质的影响。但 E5016 没有 E4303可焊性高，因此裂纹常常发生在第一道。一般使用焊接顺序就是先选择 E5016 焊条焊第一道，在使用 E4303 焊条焊以后各道焊缝。可以最大程度的避免裂纹的产生，又可保证生产率，又能增加焊缝金属切削加工性能。
2.4 选择合理的焊接规范
我国最常采用的就是 E5016 焊条，使用电流 150-160A 焊第一道；再采用E4303 焊条，使用电流 180-190A 焊以后各道焊缝。这样，随着电流逐步增大，焊接温度也在升高，但是温差小，降低结晶冷却速度，减小热应力，可以有效避免产生裂纹。
2.5 改进操作方式
最常见的就是直线形运条方式，最终会导致熔池窄而深。终端收弧突然，结果必然形成凹陷弧坑，以上都是产生裂纹的源于。所以，务必将直线形运条调整为锯齿形或月牙形运条，增加熔池宽度，强化焊缝强度；收弧要慢并回运一段，以填平终端弧坑。
3 结论
综上所述，焊接裂纹成为机械构件出现事故的重要因素，而焊接裂纹的产生也分很多种原因，主要是由于焊接工艺选择不正确、焊接技术差、选焊接材质不当、焊接强度不足等一系列因素造成，所以，有效提高机械构件设计、制造安装质量，首要任务就是控制好碳钢焊接裂纹情况的发生，消除或减少机械构件事故发生概率的关键步骤。需要企业严格执行有关机械构件的法规标淮，加强机械构件设计、制造、安装、检验以及使用管理工作，最大程度地降低碳钢焊接裂纹的发生概率，促进我国机械行业的健康发展。
参考文献
[1]王文群.碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施[J].中国科技财富，2008（05）：111-112.
[2]胡大永.奥氏体不锈钢压力容器焊接裂纹的产生原因及其预防[J].有色设备，2008（04）：19-21.
[3]赵小娜.焊接裂纹产生的原因及预防措施[J].科技传播，2013，5（20）：75-76.
[4]王小华.碳钢及碳锰钢埋弧焊纵焊缝终端裂纹原因分析及预防措施[J].中国锅炉压力容器安全，2005，21（03）：59-60.
[5]于立荣.低合金碳钢埋弧自动焊产生终端裂纹的原因及预防措施[J].压力容器，1992（06）：73-77.
[关键词]碳钢焊接裂纹；原因；预防措施
中图分类号：TG441.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0266-01
引言：在焊接行业中，碳钢焊接裂纹是焊接过程中出现的裂纹，但是焊接属于金属结构之间和零件生产中的重要环节，焊接具有很多优点，例如工艺好、成本低和生产率高的特点，但是，焊接同样也存在着一定缺陷，裂纹就是其中之一，也是比较重要的缺陷，只有有效地控制好裂纹缺陷，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
通过实验现象克可知，可以得出碳钢焊接裂纹的主要特点如下几种：焊接裂纹主要出现在第一道焊接缝的连接处处，在这个位置一般会出现焊缝鱼鳞波纹，其中包括中间裂纹也包括 IanG 终端裂纹，外观主要表现为出锯齿形，主要形态表现的不明显。这主要原因是由液态转变为固态时所导致的，这种情况下会出现高温结晶的现象，这也属于一种结晶裂纹，其主要表现形式是表面会发蓝、发黑，全部呈现为氧化色彩，最后在开裂的时候，也不会出现金属拉裂的声响，这种裂纹又被成为热裂纹。
1.2 导致焊接裂纹的原因
1.2.1工件材质不达标。由于工件材质的化学成分具有不稳定性，随着含碳量、磷和硫一系列杂质的产生，焊接裂纹就会伴随着出现，因此这一系列杂质物也是导致焊接裂缝产生的重要原因。另外，就是使用碳弧气刨倒坡口，也会导致焊区的局部出现碳化的现象，到时裂纹出现，使得焊缝的局部形成珠光体，其最大特点就是脆性较大，就在整个结晶得環节中，特别容易产生裂纹。目前，我国石油化工行业的快速发展，压力容器也在发生着巨大变化，正在朝着厚壁的方向发展。在这种发展背景下，使得高强钢、合金钢和合金结构钢就会被广泛应用到各个领域当中。并且这些合金钢材的强度是极高的，但是却有着重大缺陷，特别是韧性较低的缺陷，由于一些合金钢材的合金元素较复杂，这样就导致了钢材的淬硬比较大，极容易会出现裂纹在这样钢材上。再加上焊接的影响区会出现几种现象，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焊接规范的具体标准。由于焊接有着温度高、升温快、电流过大等特点，焊缝区的周围和金属的周围具有较大温差等特点，并且冷却的速度也非常快，在产生热应力的过程中，就会出现裂纹的现象。而现代的压力容器基本上都是采用焊接工艺制造而成的，这一工艺有着结构设计简单、成本低、重量轻、强度高和省时等优点。但是焊接结构自身也会存在一定的不足，例如压力容器在焊接的过程中，一般焊接结构的内在缺陷会导致焊缝的实际承载截面出现削弱的情况，特别是周围还会出现残余应力和拘束应力，当集中凝力过大时，就会造成焊接缺陷，特别是缺陷处最容易出现开裂和裂纹，成为裂源。
1.2.3工件结构的影响。焊接的全生命周期，焊缝区容易出现焊接变形的等现象，但是由于工件的刚性较大，会出现较大的内应力，最终导致出现焊缝裂纹的现象。在日常生产中，焊接结构的裂纹就是一些压力容器爆炸事故的主要因素，主要是由角变形与错边导致的，这一不足会导致容器的焊接处结构不连续等一系列现象，最终使得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，出现裂纹就是不稳定因素，在日常生产中就会发生安全事故。
1.2.4焊接接头处拉伸残余应力。机械构件在制造的过程中，经常会存在着较大的参与应力，但是在后期的热处理中并没有将其消除，这些参与应力会间接或者是直接的使设备出现损坏，而且压力容器在较大的焊接压力的影响下，经过了反复的剪裁，压力容器的局部就会出现裂纹，最终导致设备出现损坏。有些焊接的残余应力达到所使用材料的强度，在没有应力的作用下，焊缝也会出现破裂，这种破裂是自然破裂。
2 预防措施
2.1 焊前做充足准备
在焊接之前，做好清理工作是十分重要的一步，总的来说就是将整个焊接全部分的灰尘清理干净，选用合适的焊前预热温度和预热范围，适当的温度可以有效降低焊缝冷却速度，加大氢从焊缝熔池向大气中扩散速度，使得焊缝中扩散氢含量逐渐减少，从而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。
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，减小焊接残余应力。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
针对材质的变化，焊接时应该选择跟工作环境相适应的焊条，E5016 焊条就非常适合碳钢焊接，最大优点就是具有良好的机械性能和抗裂性能。可以有效适应材料因含碳t高而导致金属性能变化及硫、磷等杂质的影响。但 E5016 没有 E4303可焊性高，因此裂纹常常发生在第一道。一般使用焊接顺序就是先选择 E5016 焊条焊第一道，在使用 E4303 焊条焊以后各道焊缝。可以最大程度的避免裂纹的产生，又可保证生产率，又能增加焊缝金属切削加工性能。
2.4 选择合理的焊接规范
我国最常采用的就是 E5016 焊条，使用电流 150-160A 焊第一道；再采用E4303 焊条，使用电流 180-190A 焊以后各道焊缝。这样，随着电流逐步增大，焊接温度也在升高，但是温差小，降低结晶冷却速度，减小热应力，可以有效避免产生裂纹。
2.5 改进操作方式
最常见的就是直线形运条方式，最终会导致熔池窄而深。终端收弧突然，结果必然形成凹陷弧坑，以上都是产生裂纹的源于。所以，务必将直线形运条调整为锯齿形或月牙形运条，增加熔池宽度，强化焊缝强度；收弧要慢并回运一段，以填平终端弧坑。
3 结论
综上所述，焊接裂纹成为机械构件出现事故的重要因素，而焊接裂纹的产生也分很多种原因，主要是由于焊接工艺选择不正确、焊接技术差、选焊接材质不当、焊接强度不足等一系列因素造成，所以，有效提高机械构件设计、制造安装质量，首要任务就是控制好碳钢焊接裂纹情况的发生，消除或减少机械构件事故发生概率的关键步骤。需要企业严格执行有关机械构件的法规标淮，加强机械构件设计、制造、安装、检验以及使用管理工作，最大程度地降低碳钢焊接裂纹的发生概率，促进我国机械行业的健康发展。
参考文献
[1]王文群.碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施[J].中国科技财富，2008（05）：111-112.
[2]胡大永.奥氏体不锈钢压力容器焊接裂纹的产生原因及其预防[J].有色设备，2008（04）：19-21.
[3]赵小娜.焊接裂纹产生的原因及预防措施[J].科技传播，2013，5（20）：75-76.
[4]王小华.碳钢及碳锰钢埋弧焊纵焊缝终端裂纹原因分析及预防措施[J].中国锅炉压力容器安全，2005，21（03）：59-60.
[5]于立荣.低合金碳钢埋弧自动焊产生终端裂纹的原因及预防措施[J].压力容器，1992（06）：73-77.