关于低碳钢的焊接性与焊接缺陷的分析

徐创伟

南通建工集团股份有限公司江苏南通226000

摘要：针对低碳钢的焊接性与焊接缺陷，进行了相应的分析，提出了焊接质量把控的要点，共享给相关人员参考。首先，论述了什么是低碳钢。其次，分析了低碳钢的焊接性。最后，提出了把控焊接质量的策略。焊接作业的质量如何直接影响着低碳钢的应用性能，因此深度分析此课题，提出行之有效的控制策略，有着重要的意义。

关键词：低碳钢；焊接性；焊接缺陷

近年来，我国焊接技术不断发展，形成了具有现代化特点的焊接技术，对焊接工艺的操作和焊接参数的确定，提出了相应的要求。若想要利用焊接技术，提升产品的焊接性能，需要针对其焊接性以及常见焊接缺陷，进行相应的分析最终确定。现结合课题的具体研究，进行低碳钢的焊接性与焊接缺陷的分析。

1低碳钢的概述

使用的低碳钢属于钢铁材料，为碳素钢的一种。因为材料含碳量大约为25%，加之强度很低、质地比较软，所以被称作为软钢。一般来说，低碳钢包括大多数普通碳元素结构的钢铁和某些具有优质碳素结构的钢铁。上述钢铁不需要加工便能够直接应用，因为加热后冷却便利极易成型，因此可运用多样化方式成型。低碳钢的焊接性较好，被广泛的应用。

2低碳钢的焊接性的分析

按照厚度划分，低碳钢板大致划分为厚板（厚度大于6mm）、中厚板（厚度范围为3-6mm）、薄板（厚度小于3mm）。从低碳钢材料的使用来说，其之所以具有较好的焊接性，主要和其采用的焊接方法以及焊接材料，有着紧密的联系。基于此，分析低碳钢材料的焊接性时，要围绕焊接工艺和材料等入手。现以范伟等学者的低碳钢薄板焊接性能研究，进行如下分析[1]。

2.1焊接工艺参数确定

从低碳钢焊接作业的角度来说，完成焊接设备以及焊接材料的准备后，要设计焊接工艺方案，为后续作业的开展提供依据。在确定焊接参数时，要做好认真对待，最大程度上保证焊接作业的质量。学者研究设定的焊接参数如下（部分参数）：1）厚度0.5mm。电流40A；电压15V；速度25mm/min；气流量5L/min；矫正电压35V。2）厚度1mm。电流42A；电压16V；速度38mm/min；气流量5L/min；矫正电压40V。3）厚度1.5mm。电流45A；电压18V；速度45mm/min；气流量6L/min；矫正电压55V。4）厚度为2mm。电流55A；电压19V；速度55mm/min；气流量6L/min；矫正电压60V。此研究以常用碳钢板为对比材料，展开相应的分析。

2.2焊接性能测定

组织开展低碳钢焊接作业时，确定焊接工艺参数之后，还需要开展焊接材料的焊接性分析，以此保证焊接的质量。学者针对低碳钢焊接工艺的应用，测试材料的焊接性，获得表1结果。

表1低碳钢材料性能分析结果

2.3金相组织分析

分析低碳钢的焊接性时，获得焊接材料的使用结果之后，需要组织开展金相分析，为后续焊接作业的开展提供支持，保证焊接技术的应用效果。

3低碳钢的焊接缺陷及其把控策略

3.1低碳钢的焊接缺陷

3.1.1裂纹

从焊接质量来说裂纹缺陷具有较大的危害，其包括热裂纹和冷裂纹以及层状撕裂等。若出现此缺陷，很容易降低焊缝的强度，使得裂缝的末端位置出现尖锐缺口，引发应力集中的情况，最终造成焊接结构产生开裂问题。以热裂纹为例，其在高温条件下产生。当碳含量跨越0.2同时硫含量跨越0.3时，开展焊接作业时极易产生热裂纹。若想实现对热裂纹的有效防范，可以采取提高焊缝成型稀疏的方式，积极推广应用低碳焊接原材料等，实现对其的有效防范。

3.1.2气孔

低碳钢焊接作业中，对于管道的焊接，极易产生的质量问题为气孔。究其原因，主要包括材料烘干不足以及油污因素等，使得气孔缺陷出现。在焊接作业时受到高温作用，熔融金属会产生各类气体，气体的溶解度随着温度参数的减小而变小，结晶时少量气体没有逸出来，使得金属内部产生气泡气孔。常见的气孔包括氢气孔以及CO气孔。

3.1.3夹渣

低碳钢一般选手工电弧焊或手工氩弧焊。低碳钢焊接中产生的夹渣缺陷，主要指的是焊缝和融合区之间的杂物。夹渣的存在极易使得焊缝金属的性能降低，增加了热裂纹以及层状撕裂缺陷产生的风险。常见的夹杂物包括氧化物和硫化物以及氮化物，不同的夹杂物存在形式差异。其中，氧化物夹渣以二氧化硅为主；硫化物夹渣以硫化锰以及硫化铁为主；氮化物夹渣以Fe4N为主[2]。

3.1.4未熔合

低碳钢焊接作业出现的未熔合缺陷，主要指的是焊道和母材之间没有全熔化结合部分，或者焊道之间没有全熔化结合部分。产生未熔合的原因包括焊接热输入比较低，电弧产生偏吹等，主要出现在焊接坡口侧壁以及层间位置。

3.2把控措施

3.2.1焊接材料

从低碳钢焊接作业实际来说，若想实现对质量的把控，必须要加大材料质量的把控，实现对低碳钢焊接缺陷的有效预防，保证焊接作业质量的同时，强化对成本的控制。基于此，开展管道焊接作业前，要做好焊接材料的采购和验收以及存放等的严格把控。选择焊接作业材料时，需要结合母材和焊接作业的实际情况选择，保证材料的抗拉强度和力学性能相符。使用的焊条类型很多，要结合实际情况选择。在选择焊接材料时，要做好化学成分以及机械性能等的分析，保证其能够到达工艺要求，质量证明书可以达到标准要求，若需要可以组织开展材料性能复验[3]。在焊接作业现场的材料，必须要规范存放，做好湿度和温度等的把控。入库环节需要组织相关人员开展材料质量检验，保证材料合格之后再整理入库，同时需要做好标记以及分类存放。在使用材料之前要做好相应的记录，材料施工结束后回收焊条，对其进行烘干处理。需要注意的是，每条焊条的烘干次数不可以超过2次。

3.2.2焊接环境

从低碳钢焊接质量的把控角度来说，焊接环境为重点把控内容。一般来说，焊接作业环境的温度控制如何，直接影响着焊接材料以及焊接件的使用效果，若环境温度小于低碳钢焊接材料实际需要的温度极限值，那么按照焊接工艺要求需要预热[4]。同时要做好风速以及湿度的把控，遇到特殊天气，那么要按照天气预报信息，做好相应的防范措施。若焊接作业环境没有达到规范要求，则要停止低碳钢焊接作业。若设置了防风设施，风速还是超出现规定值，那么不可以开展低碳钢焊接作业。或者电弧1m内的相对湿度超过90%，并且焊接件表面潮湿等，也不可以开展低碳钢焊接作业。

3.2.3焊接工艺

低碳钢焊接作业的开展，焊接技术人员要根据自身的业务能力和焊接作业条件以及元件参数要求等，优选低碳钢焊接作业方法。目前来说，多选择熔化极气体保护焊接法和钨极氩弧焊作业法等，来保证低碳钢焊接工艺达到加工以及产品制造的标准。因为不同接头影响区域差异，偶见近似于淬火的情况，所以焊接时可以省去焊接后热处理。如果低碳钢焊接作业中选择了电渣焊焊接方法，那么运用回火处理抵消此方法线能量大所造成的不利影响[5]。低碳钢焊接作业人员要具有较强的创新意识，积极总结过往的焊接工作经验，综合运用低碳钢焊接方法，高质量完成焊接作业任务。当确定低碳钢焊接工艺后，要合理选择焊丝和焊剂等，为后续工作的开展提供保障。除此之外，若想避免低碳钢焊接作业问题的发生，比如未焊透等，在运用低碳钢焊接技术时，要做好焊缝错变量的把控。举例来说，焊接厚度参数相同的低碳钢材料时，如果板材的厚度没有超过20mm，那么对错变量的控制，以板材厚度1/8为依据，保证错变量不超过5mm。若板材的厚度超过20mm，对于错变量的控制，要以板材厚度的1/6为依据，做好相应的控制。严格按照低碳钢焊接工艺参数的设计，做好全过程焊接作业的质量把控，避免质量缺陷的出现[6]。

3.2.4焊接检验

从低碳钢焊接质量的把控实际来说，焊接检验为核心内容。一般来说，焊接检验工作包括焊接前的检验、焊接过程的检验、焊接作业后的检验。开展焊接作业前，主要围绕文件资料检查和编制检查计划等工作开展，看是否能够达到焊接作业规范。焊接过程的检验，围绕焊接参数和工艺运用等开展，检查是否可以达到作业要求。低碳钢焊接后的检验，主要检查焊缝的形式以及尺寸等。当发现低碳钢焊接缺陷时，要及时组织返修处理，做好质量的有效把控[7]。

4结束语

综上所述，低碳钢焊接作业的开展，若想要实现对质量的有效把控，必须要做好全过程的把控。在焊接作业前做好低碳钢焊接性的分析，同时掌握常见缺陷的产生原因，提出相应的防范措施，避免焊接质量问题的发生。焊接作业时，严格按照技术要点加以把控，实现对焊接操作全过程的质量和效益把控。

参考文献：

[1]范伟，杜明.关于低碳钢的焊接性与焊接缺陷的分析[J].湖北农机化，2019（09）：54.

[2]徐国建，张国瑜，李午红，杭争翔，邱晓杰.低碳钢与铝合金异种金属搭接激光-滚轮焊接[J].沈阳工业大学学报，2019，41（02）：154-158.

[3]刘建波.浅谈低碳钢管道焊接缺陷产生的原因及措施[J].冶金与材料，2018，38（06）：143-144.

[4]马海超.高压水除磷管道弯头更换的焊接工艺[J].价值工程，2018，37（24）：131-132.

[5]上官芸娟.紫铜和低碳钢异种材料焊接工艺研究[J].世界有色金属，2018（07）：214-215+217.

[6]陶小培，晁松杰.等离子与电弧复合焊接低碳钢的工艺研究[J].漯河职业技术学院学报，2018，17（02）：43-45.

[7]黄须强，王大伟，修世超.AISI304/低碳钢真空扩散焊接头组织和性能[J].东北大学学报（自然科学版），2017，38（12）：1759-1763.