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适用于碳钢的焊接方法很多，如氧乙炔气焊，各种电弧焊方法，如焊条电弧焊、实心和药芯焊丝埋弧焊、实心和药芯焊丝C02气体保护电弧焊、富氩混合气体(Ar+少量CO2气体)保护电弧焊、自保护药芯焊丝电弧焊、等离子弧焊，非熔化极氩弧焊(TIG焊)和熔化极弧焊(MAG焊)、电渣焊、气电立焊、电阻焊、摩擦焊、钎焊、热剂焊，搅拌摩擦焊，高能束焊(如电子束和激光焊)等。几乎所有焊接方法都可以焊接碳钢。本期为大家总结了低碳钢的常用焊接方法和焊接工艺分析，希望能够对大家在低碳钢焊接过程中的焊接工艺制定提供帮助。1. 焊接性分析低碳钢因C、Mn、Si含量少，正常情况下焊接时，整个焊接过程不需要采取特殊的工艺措施，如不需要预热、控制层(道)间温度和后热，焊后也不必采取热处理改善接头热影响区和焊缝组织，其焊接热影响区不会因焊接而引起严重的硬化组织或淬火组织。但在少数情况下，低碳钢焊接性也会变差，焊接时出现困难，例如:低碳钢接头HAZ产生性能不合格几种情况：低碳钢接头的性能不合格主要表现为接头的弯曲性能不合格，焊接热影响区或焊缝的冲击性能不合格，焊接接头的强度不足，疲劳或腐蚀等性能不合格。市场上低碳钢由不同企业采用不同的方法冶炼，如电炉、小高炉、转炉。这些不同冶炼方法，尽管主要成分符合国家或行业标准，导致实际钢材中的S、P、N、0等含量出现明显差异而引起钢的焊接性变化或差异性明显。一旦低碳钢中的N含量过高，钢材的冷脆性增加，时效敏感性增大，导致焊接接头的韧性脆化。钢中S、P尽管达到国家标准的规定，但有时会出现S、P在钢中的局部偏聚，形成钢中局部S、P含量大大超过平均含量，此时，钢材的这一局部的冷脆和时效敏感性大，焊接时，这一局部偏聚区位于热影响区熔合线附近时，容易形成液化裂纹。当这一局部偏聚的S、P熔化进入熔池后，也会造成该熔池凝固后的焊缝中的S、P含增高，使这段焊缝的热裂倾向增大。母材成分合格，但如果C等元素含量接近上限时，在其他焊接条件相同条件下，一旦焊接冷却速度过快，如焊接环境温度变化，就有可能导致焊接热影响区出现脆硬组织，导致韧性降低或冷弯不合格，甚至有时产生裂纹。焊缝冲击性能不合格，与焊接材料的选择密切相关。一般情况下，酸性焊条所焊焊缝的冲击性能比同强度级别的碱性焊条所焊焊缝金属冲击性能低。若选用酸性焊条焊接的焊缝金属冲击性能达不到要求，可改用同强度级别的碱性焊条。碱性焊条所焊焊缝金属仍达不到要求，可改用其他焊接方法，如氩弧焊。焊接接头的强度过低，与焊缝金属强度过低或焊接热影响区的软化有关。焊缝金属强度过低，或因选择的熔敷金属的关系，或熔敷金属强度能达到要求，但熔敷金属的合金元素因参与熔池的脱氧冶金过程，参与脱氧的合金元素越多，将减少最后焊缝金属中的合金元素的量，有可能造成焊缝金属的强度降低。对于热轧或正火状态的低碳钢，一般不会因焊接造成热影响区强度下降。但对于控轧、或调质处理的低碳钢板，应注意因焊接造成的热影响区的软化区。反过来，若选用的焊接材料的熔敷金属强度过高，尽管强度过高，但会带来接头其他性能问题，如塑性低，疲劳寿命降低等。对于低碳钢，钢板的厚度增加时，焊接性也会发生变化。一方面，在钢厂生产厚板时，因连铸或模铸坯厚度规格有限，导致生产不同厚度钢板的压缩比差异过大。在压缩比变化过大时，会造成钢板表面至心部性能差异过大，尤其是冲击性能和塑性。由于钢板的性能检验时，通常在钢板厚度1/4处取样，而通常不检验钢板1/2处性能。这样，对钢板性能合格的厚钢板，因焊接时，心部与其他部位的性能差别太大，而导致弯曲性能不合格。严重时，因心部组织的致密度不够，在厚度方向上施加应力过大或产生的焊接应力作用下，甚至会形成因组织致密度不足，冲击吸收功低而产生撕裂现象。这种撕裂现象与通常的因沿不同偏析带存在硫化物或氧化物造成的层状撕裂不同。因此对于低碳钢厚板，尤其是特厚板，应关注其钢材心部性能及其与其他部位的性能差异。焊缝中产生热裂纹的原因和情况。从成分上看，低碳钢焊缝产生热裂纹原因主要是所用焊接材料的熔敷金属的S、P含量偏高，或熔敷金属S、P含量达到要求，但低碳钢母材的S、P含量平均偏高，或存在局部偏聚。对于前者，应选用熔敷金属的S、P含量低的焊接材料，对于后者，应停止使用。低碳钢焊接热影响区产生冷裂纹，应从焊接热影响区淬硬组织、接头拘束度和焊缝中的含氢量等角度分析，并采取相应的措施防止和解决。低碳钢焊接热影响区出现热裂纹情况主要是与母材中局部存在S、P偏聚及其与氧化物形成低熔点的复合相有关。2. 焊接工艺要点低碳钢作为焊接性优良钢种，许多焊接方法均可适用于焊接低碳钢。如药皮焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、CO2气体保护焊、弧焊、气焊、电阻焊、等离子弧焊、钎焊等。焊接方法确定后，此种焊接方法对应的焊接材料种类即确定。对低碳钢焊接材料，一般根据其强度和结构的重要性，选用相配套的焊接材料。所选用或实际使用的焊接材料，应首先保证焊接接头最小强度不低于母材最小抗拉强度要求下限。此处应先根据熔敷金属的最低强度级别与母材最小抗拉强度要求相匹配。但焊后焊缝金属的实际强度与母材强度的关系，与熔敷金属和母材金属C、Mn、Si含量差异有关。熔敷金属的合金元素最终进入焊缝中的数量，与参与脱氧的合金元素数量有关，参与脱氧的合金元素越多将减少最后焊缝金属中的合金元素的量，有可能造成焊缝金属的强度低于母材。对于重要的低碳钢结构，选择焊接材料时还应考虑熔敷金属的塑性和冲击韧度要求。选用原则是应使焊接材料熔敷金属的塑性或冲击性能指标尽量达到或接近母材的塑性或冲击性能最低要求。按照力学性能选择和确定好焊接材料后，应按焊接材料制造厂推荐要求，在焊接材料使用前严格保管焊接材料，并在使用前按要求，进行必要的烘干，尤其是碱性焊条和烧结焊剂，在使用中还应注意防潮。焊接参数选择原则，在保证焊接过程稳定的条件下，在焊接热输入和焊接效率之间寻求平衡。降低接头热输入，在满足接头等强条件下，尽可能提高焊接热影响区的冲击性能和塑性。焊接时，一般不需要预热、控制层(道)间温度和后热，焊后也不必采取热处理改善接头热影响区和焊缝组织。对于超过一定厚度的低碳钢板，在焊接环境温度过低时，应考虑适当预热。此时，预热温度的选用原则应符合有关规程。当焊态接头性能试验不合格时，如接头的弯曲性能不合格，焊缝或焊接热影响区的硬度超过技术要求指标，也可以考虑用焊后热处理(退火或正火等)的办法恢复接头性能。
