低碳钢焊接特点和焊接缺陷分析

低碳钢焊接特点和焊接缺陷分析

李津,孙勇政,李海明

大港油田公司第五采油厂 天津市 300280

摘要：低碳钢焊接是现阶段焊接工艺发展以及应用逐步完善技术形式。在保证焊接工艺质量的同时方能够更好的促进焊接工艺的发展，从而提高焊接工艺具有应用效果。因此，本文主要对低碳钢的焊接性与焊接缺陷进行了简要的分析，希望可以为相关人员提供一定的参考。

关键词：低碳钢；焊接性；焊接缺陷

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。
  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。

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。
  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。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。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。

结语：随着我国现代焊接技术的发展，对焊接工艺的操作和焊接参数的确定提出了新的要求。为了通过实施焊接工艺来提高机电产品的焊接性能，应进一步加强对低碳钢的可焊性和缺陷的研究。

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.