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摘要：在对中碳钢管的焊接过程中经常会存在问题，因为中碳钢管本身的焊接性较差，再加上运用的工艺方法出现问题，就会导致热裂纹出现。之所以出现热裂纹，可能是由于焊材中S、P等含量过高产生的影响，为了避免焊接时热裂纹产生，需要采取一定的措施来进行有效的改良，从而提高焊接的质量。
关键词：中碳钢管；焊接工艺；热裂纹；原因对策
前言：在实际的焊接实习过程中，对于中碳钢管的焊接经常出现裂纹的现象。焊接接头如果出现缝隙会成为最危险的焊接缺陷，会造成很大的危害，对于焊接的结构也会产生影响，导致事故的发生。
一、焊材化学实验分析
1.母材及焊材的化学成分进行分析
为了准确找到中碳钢管产生热裂纹的原因，需要对焊材本身进行处理与操作，了解焊材发生断裂的条件以及对相关材料的化学成分进行分析对比，才能更好的得出相关的结论。
首先，对于母材的化学成分进行细致分析，我们可以发现中碳钢管的化学成分中C含量达到了0.42%-0.5%，Si的含量达到了0.17%--0.37%，S含量为0.035%，Mn的含量为0.50%--0.80%。Ni的化学成分为0.2545%。为了对碳含量进行准确的计算，国际焊接协会推出了相关的计算公式。比如：C（E）=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15（%）。
利用这个公式可以准确的计算出中碳钢的CE比重。通常情况下，如果C（E）的成分大于0.6%，那么，它的淬硬倾向更强，这种材料在焊接过程中难度较大，需要提前对材料进行一系列的高温预热，并选用先进的工艺才能取得较好的效果。
其中焊材中焊条的化学成分中焊芯化学成分的C为0.2%，S为0.049%，P为0.045%。对于中碳钢管的化学成分以及焊条的化学成分具体数据来分析，我们可以发现钢管中含碳量非常高。焊条中焊芯的化学成分中硫和碳的含量是在规定的标准范围内的。虽然符合国家标准，硫、磷含量仍然偏高。碳含量也属于偏高比重。从化学成分我们也可以推断发现，在钢材进行焊接过程中如果碳、硫、磷的含量过高就会导致钢材产生热裂纹。
2.碳硫磷元素过高，溶入焊缝而造成焊缝热裂纹的原因
前面我们也发现中碳钢本身的含碳量是非常高的。而液-固相区间大，导致焊接金属的结晶温度区间在一定程度上也有所增大，进而提高了裂纹产生的几率。相图结晶温度区间越大，热裂纹产生的几率越大。之所以造成这种原因，是因为结晶区温度区间对于低熔点共晶体聚集有一定的影响，如果结晶温度区间增大，结晶液态薄膜会产生。
C、S、P是导致碳钢产生裂纹的主要元素，而结晶温度区间与溶质元素含量有一定的关系。我们可以举例说明当C=322，S=295，P=121.1时，我们可以发现它们的rf数值很高。当含量很低，结晶温度区间会有所增加。
S、P非常容易产生偏析并形成低熔点共晶体。对于中碳钢中元素偏析的系数计算为Ke=（1-Ko），S和P的Ko值为0.05和0.07，它们的Ko值是较小的，但是，由于Ko值越小偏析系数越大的原理，这就导致偏系数更加容易增大，导致偏析现象产生，加大了它们的危害。
再加上中碳钢管本身的碳含量就较高，这在一定程度上使得硫、磷的危害有所加剧，之所以这样说，是因为碳钢焊缝如果碳含量较少，那么焊缝的结晶引领相为δ，它可以溶解大量的S、P，从而减少偏析的产生，如果碳含量为0.16%，结晶引领相就会发生变化。发生变化后的结晶引领相对于S、P的吸收溶解是非常小的，这就加大了偏析的程度。
二、焊缝热裂纹原因
除了中碳钢管本身的化学成分含量影响之外，对于工艺的操作不当也会导致焊缝热裂纹的产生，比如坡口角度的大小以及焊缝的尺寸都会影响焊接的质量。通常情况下，如果坡口的角度过小，在25度左右，那么焊缝的成形系数就会变小，导致低熔点共晶体会在焊缝的中间聚集。其中，焊缝过长，焊缝的厚度过厚会导致约束力过大，约束力过大会影响残余应力，残余应力会导致热裂纹产生。根部间隙的预留过大会导致收缩应力增强，从而导致焊缝出现热裂纹。对于材料的选择也会影响热裂纹出现的几率，比如，有的碱性焊条如果抗裂性较差，焊接后没有进行保温都会导致热裂纹的产生。
三、实验方案
1.实验方案（1）--防止热裂纹的措施
通过调查发现了产生热裂纹的原因就需要针对这些情况来采取一定措施进行有效的弥补，从而提高焊接的质量。对此，我们可以重视焊条的选择，焊条必须符合国家应用标准，对于焊条的性质尽量选用碱性焊条来进行焊接，并且焊条需要具备较强的抗裂性，随后在350°左右进行烘干，从而提高焊缝金属脱磷脱硫的能力。
其次是对坡口面角度的控制，前面我们提到坡口角度如果在25°左右就会导致熔点聚集于焊缝中间。因此，我们可以将坡口面角度定位30°，这样可以增加融合比，减少焊件融入量。此外，在焊接之前需要对坡口面上的氧化皮以及周围的异物进行有效的清理，确保脱口面能够露出金属光泽，提高焊接的质量。焊接之前也需要对钢管进行预热，确保层间温度达到240°以上，焊接完成以后及时进行保温缓冷。
最后，对于焊接工艺的选择要重视参数的考虑，工艺参数不能过大。选择小电流来进行焊接，这样可以减少焊件融入焊缝金属中的比例。息弧后需要对弧坑进行填满，这样也可以避免弧坑裂纹的产生。利用这些方法进行操作后外观检测没有发现裂缝纹的产生，应用X射线探伤检验技术也仅仅发现了一些夹渣没有其它过大的缺陷。
2.实验方案（2）
利用TIG进行焊打底，随后做一系列的焊前准备，选择型号为ZX7-315的焊机，其中气体的氩气纯度必须大于99.5%，采用铈钨极。焊接工艺的艺术参数选择也要符合一定的标准，其中极性采用直流正极性，焊接电流为95~100A。基本的焊接清理以及焊接完后的保温缓冷都要进行操作。一系列焊接工艺操作完成之后我们可以发现，无论是外观检验还是X射线探伤检验发现焊接完后的材料没有任何缺陷。
结束语：
通过对焊材产生热裂纹原因的分析并利用两种方案进行实验我们可以发现，氩弧焊可以保证焊接的质量，它的应用效果更佳。采用CO2气保焊进行盖面，这种方法可以在此基础上提高一定的生产效率，满足焊接生产的需要，促进焊接手段的进一步发展与提高。
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