李欢 刘明 于静
中车大连机车车辆有限公司钢结构分厂
摘要：在工业生产中，导致碳钢出现焊接裂纹的原因有很多，如工件材质、结构、焊接规范等，所以需要企业采取相应的预防措施，如做好焊前准备、采用适当的焊接材料等，这样才能减少诱因的产生，保证焊接工艺正常进行，有利于增强焊接质量。
关键词：碳钢；焊接裂纹；原因；预防措施
引言：随着工业化的逐步推进，碳钢的应用范围越来越广，碳钢的质量逐渐成为企业、用户重视的要点，所以为了增强质量，需要最大限度上避免出现焊接裂纹，为了达到该目的，需要仔细分析裂纹成因，通过合理的预防手段改进焊接工艺，这样才能满足质量要求。
1.引起碳钢焊接裂纹产生的原因分析
1.1工件材质的影响
在实际生产过程中，由于工件材料容易受到外部环境的影响，导致碳、磷、硫等杂质数量会不断攀升，这时导致出现裂纹的主要原因。并且，在碳弧气刨倒坡口时，由于环境的影响，导致碳含量逐渐升高，导致焊接局部会逐渐产生渗碳体结构，而该结构的硬性较低，这会导致架构不稳定，容易出现裂纹。
另外，随着科技的发展，工业上对压力容器进行改进，如加厚器壁等，使得低合金结构钢、高强度钢等钢材的适用范围越来越广，不过，虽然以上钢材的强度大，但是这些钢材的韧性下降，并且由于合金元素的含量逐渐升高，导致淬硬性较高，这就易于出现裂纹。在碳钢的焊接部分，如果在母材上存在分层、重皮等问题，这会成为产生裂纹的原因。比如，某厂房的水洗塔发生爆炸事故，经现场人员收集碎块检测后，发现碎块上存在诸多焊接裂纹，这些裂纹是由冬季低温环境和材质导致出现的脆性破坏。
1.2工件结构的影响
工件结构的影响主要发生在焊缝区域中，由于某些工件的刚性较高，而在焊接过程中会发生变形，这就与工件材质发生矛盾，继而生成内应力，致使出现裂纹。还有，有些压力容器的焊接结构不科学，如错边、角变形等，这些因素会导致接缝区域生成应力，随着应力的逐渐升高，导致边缘部分出现裂纹。另外，如果对工件结构没有采取相应的安全措施，易于出现安全风险，这会导致出现事故。
1.3焊接规范的影响
在裂纹出现的诸多因素中，焊接规范占有重要比例，因为人工操作的焊接易于出现错误，属于不稳定的因素，所以会占有大比例。在生产过程中，如果焊接使用的电流较大，会导致周边的温度快速升高，而温度越高会导致金属和焊缝区的温差越大，这会导致产生裂纹。从当前的焊接结构来看，虽然具有高强度、低种类、结构简易等特点，但是仍然会有部分焊接缺陷，如气孔、夹渣、未熔合等，这会削弱实际承载截面，产生拘束应力，随着应力越来越大，受到夹渣、气孔等缺陷的影响，导致应力分布不均，进而会导致缺陷处出现裂纹。
1.4焊接接头处拉伸残余应力的影响
在焊接过程中，如果存在诸多残余应力，并且没有对残余应力进行消除处理，这会对焊接设备造成一定程度的破坏，如果在压力容器中存在诸多焊接应力，加之产生的应力，经过重复加载后，会导致局部裂纹，进而会影响设备的正常运行。另外，如果碳钢上不存在焊缝，同样会产生裂纹，比如，在球形容器中，在装配的时候，由于环缝处在最后序列，而这时已成完成球形组装，结构的刚性较高，会导致出现错位问题，为了避免出现错边问题，通常会使用强制装配的方法，这会导致环缝中产生残余应力，进而会成为出现裂纹的因素。
还有，在低温、潮湿的环境中，如果焊接碳钢，在未采取相应的举措的情况下，不能有效地保证焊接质量，导致会产生诸多含氢量，并且经过淬硬组织等操作后，会将已经产生的裂纹延长，这会易于产生风险。
2.碳钢焊接裂纹的预防措施
2.1做好焊前准备
在展开焊接工艺之前，需要对碳钢进行清洁，如夹碳、夹渣、油污等，选择合适的预热温度，这会延缓焊缝的冷却速度。并且，可以扩散焊接熔池中的氢气，这会降低焊缝中存在的氢，同时可以起到延缓焊接区焊缝的冷区速度的作用，这会减少产生的温差应力。另外，需要改进预热温度的评定方法，可以通过工艺进行评定，如果焊接的周边环境的温度较低，一方面可以持续地提升预热温度，另一方面可以储蓄地拓展预热范围，通过该方法，能够增强控制力。并且，在处理纵缝时，需要预热整条焊缝。
2.2选择适宜的焊接材料
焊接材料会直接影响裂纹出现的几率，所以需要选择符合要求的焊接材料，为了更好地适应材质变化，需要使用恰当的焊条。在通常情况下，会使用焊条，该类型焊条的机械、抗裂性较好，能够较好地适应硫、磷、金属等杂质。不过，该类型焊条的可焊性较低，而裂纹常在第一道中产生裂纹，所以可以将焊条应用在第一道，将焊条应用在其他焊缝，这样既能够有效地控制裂纹的增长，又能够增强切削加工能力。
2.3制定科学的焊接工艺
在焊接过程中，焊接工艺不合理会直接影响焊接质量，所以需要采用科学的焊接工艺，增强焊接质量，如需要选择适当的刨倒坡口等，还有，需要调整不合理的焊接顺序，这会增强焊接变形的控制力。另外，需要选择适当的焊接电流，需要连续地焊接焊缝，如果出现中断情况，需要采取相应的保温措施，避免产生裂纹，待无裂纹后，才可继续进行焊接工艺。
2.4改进操作方式
在实际情况中，多数工厂会使用直线形运条的方法，但是该方法会导致熔池变窄，增长深度，这会易于形成凹陷弧坑，进而会成为裂缝形成的诱因。所以，可以用锯齿形运条代替，既可以拓展宽度，又可以提升强度，这会降低收弧的速度，通过回运填平弧坑。
结束语
综上所述，碳钢焊接是工业生产中常用的制造手段，但是在焊接过程中，容易出现多种问题，而导致这些问题产生的因素较多，这就需要提前对其进行预防，保证焊接工艺可以正常进行，这样才能有效地控制裂纹增长，进而可以提升焊接质量。
参考文献
[1]李志强.碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施[J].黑龙江科技信息,2017(05):87.
[2]王海龙.碳钢焊接件裂纹产生的原因及预防措施探析[J].科技经济导刊,2018,26(19):94.