王东 程林
中车大连机车车辆有限公司钢结构分厂
摘要：在对碳钢进行焊接时，如果出现焊接裂缝将会直接影响碳钢产品的合格性，甚至出现大规模报废的情况。因此，必须对碳钢焊接裂纹的原因进行剖析，并针对原因做好相对应的预防措施，以此来保证碳钢焊接工作得以有序进行。本文对碳钢焊接裂纹产生原因进行了具体的归类划分，并通过一些预防措施的提出，以此来实现提高机械构建质量的目的，供相关人士参考借鉴。
关键词：碳钢焊接裂纹；原因；预防措施
引言：随着碳钢产品的广泛应用，因此需要在产品流入市场之前就要做好严格的检查，而碳钢焊接出现裂纹，是导致安全事故发生的重要原因之一。如果在后续的检查过程中不够仔细，将不合格的碳钢产品流入市场，甚至会引发严重的安全事故。因此，要想使得在焊接过程中减少焊接裂纹的产生，就需要做好一系列健全的预防措施，以此来减少机械构建的事故发生率。
一、焊接裂缝产生原因
1.1裂纹形成特征
通过观察和得出焊接裂纹，主要分为中间和末端的裂纹。当高温使得碳钢熔化为液体时，在一定时间的冷却后会转化为固体形成一个锯齿形状，不过不太明显，在表面会有蓝黑的颜色。然而，在开裂时并不会发出金属裂纹的响声。因此，人们常常把这种现象称为热裂纹。
1.2裂纹产生因素
1.2.1工件材质影响
由于工件材料的组成成分不够稳定，所以在使用过程中，由于磷、硫等杂质的影响，会使得碳钢焊缝的裂纹增多。除此之外，碳弧气刨到坡口的方式会使得焊接区域增碳现象严重，同时会伴有渗碳体和珠光体结构的产生。在这一焊接过程中，极易生成裂缝，同时也使得碳钢的脆性增大。此外，随着一些合金钢低合金结构钢等的应用，虽然提供了更多的选择方式，但是不同的合金钢材仍具有一定的缺陷。这些合金钢材普遍存在着韧性低，并且具有低温冷脆性的现象。因此，在进行碳钢焊接时会更容易产生裂缝，碳钢报废的机率也会加大。此外，如果钢材本身就具有分层、褶皱等问题，也会在后续的焊接过程中形成裂纹。这些问题如果不及时地发现并解决，会在后续过程中引起严重的安全事故。
1.2.2工件结构影响
由于工件刚性较大，不易变形，因此在焊接过程中会产生一定的内应力，从而使得焊接裂纹增多。另外一些焊接的操作人员操作不够合理，也会引起压力容器产生裂纹，并进一步的引发爆炸事故，造成人员的伤亡和财产的损失。
1.2.3焊接规范影响
由于焊接时电流过大，温度上升较快，所以会导致焊接区域周边的温度差较大。因此迅速地冷却会产生热应力，从而引起焊接的裂纹。目前，由于焊接结构具有重量轻、结构设计简单、成本低等突出优点，所以大多数压力容器都会选择焊接结构。但是这就使得焊接本身的一些缺点，在压力容器中也得以体现，通常会表现出裂纹、气孔、咬边等现状。这些缺陷会导致压力容器周边产生残余应力和约束应力，久而久之，会造成开裂形成裂源。
1.2.4接头残余应力影响
在焊接过程中如果有焊接残余应力没有消除，将会直接或间接损害设备造成经济财产的损失。有时甚至在没有焊接的情况下，也会产生裂纹的情况，从而导致设备失效。例如：在球形容器中发现绝大多数裂纹的产生都与较大残余应力相关。由于在球形容器的焊接过程中环缝是最后环节，再加球壳易变形，所以难以避免错位的情况。有时为了减少球形容器的错边现象，会强制性的进行装配，从而使残余应力加大。当然，如果在空气湿度较大的地方进行焊接，也会使得焊接质量低下，从而使得焊缝出现较高的含氢量。
二、应对裂纹产生预防措施
2.1焊前做好充分准备
为了减少裂纹的产生应在焊接前应做好十足的准备。首先应对一些灰尘、油污、铁锈等做好清理，防止影响后续的焊接工作。在焊接之前应该进行适当地预热，以此来防止焊缝和周围焊接区域冷却速度过快。从焊接熔池中使氢气扩散到空气当中，能够保证在焊接过程中扩散氢含量得到降低。在选定预热温度时应根据具体的工艺来确定。对纵缝进行预热时不能够分段预热，应整条焊缝同时加热，以达到预热的目的。
2.2选择合适焊接材料
针对材质的变化，应选择合适的焊条进行焊接。例如：E5016能够适应一些金属杂质对高碳含量的影响，因此具有较好的抗裂和机械性能。而相较于E4303，E5016的可焊性稍微处于劣势。因此可以选择将E5016作为第一道焊条，之后再采用E4303进行焊接。通过这种方法选择合适的焊接材料，能够有效地避免裂纹产生，同时也能够保障焊接的生产效率。
2.3制定精确焊接工艺
要根据具体的工艺来确定合适的跑道坡口，从而可以有效地预防焊接裂缝的产生。同时也要注意制定合理的顺序，从而可以减少焊接较大残余应力的产生。此外，在对每条焊缝进行连接时，对焊接电流也需要进行合理选择不能随意终止，以防止裂纹出现。
2.4改进焊接操作方式
为了减少裂缝的产生，应将直线形运条改成月牙形或者锯齿形运条。由于直线型运条的方式会出现熔池窄而深的情况。因此，采用液压型或者锯齿形运条，可以有效地提升熔池的宽度，同时焊缝的强度也会有一定程度的提高。当然在焊接时要注意控制电流，电流缓慢的增加会使得温度前后差距较小，冷却结晶的速度也会随之减慢，这样也能够有效避免裂纹的产生。
结束语：
综上所述，碳钢焊接过程中如果产生大量的裂纹和气孔，会使得产品报废率提升，同时也给使用产品的工厂和企业造成严重的安全隐患。因此，相关技术人员需要提前掌握一些预防措施，以此来保证在碳钢焊接过程能够顺利进行，生产出质量合格的碳钢产品。
参考文献：
[1]郑芬. 焊接冷裂纹产生的原因及预防措施[J]. 卷宗, 2020, (2):335.
[2]牟世超, 于腾飞. 碳钢焊接裂纹产生的原因及预防措施[J]. 中国科技博览, 2017, (20):49-49.