Carbon steel is strong and very durable. As an affordable material, carbon steel can withstand high loads and has good weldability, making it an ideal choice for welding projects.
Although its applications are wide, many engineers and technicians often face a series of challenges in the process of welding carbon steel, including material selection, the complexity of welding processes, and the quality control of welded joints. Its welding performance is directly related to the strength and durability of the final product.
That’s why we want to help you with this article. It will deepen your understanding of the best practices for welding carbon steel. This is crucial for improving welding quality and reducing risks.
What is Carbon Steel?
Carbon steel is an alloy consisting mainly of iron and carbon, with carbon content usually ranging from 0.05% to 2.1%. Due to its excellent strength, durability and economy, carbon steel has become one of the most commonly used materials in the manufacturing industry.
It is not only widely used in construction and infrastructure, but also plays an important role in automobile manufacturing and the energy industry.
Modern carbon steel is affected by small amounts of other alloying elements. These include manganese, silicon, and chromium. Adding them can improve its mechanical properties and welding.
À propos de l'acier au carbone soudé
Carbon Steel Type
L'acier au carbone est défini comme un acier dont la teneur en carbone est inférieure à 2,11% et qui contient une petite quantité de Mn, Si, S, P, O, et des alliages fer-carbone avec d'autres impuretés appelés aciers au carbone.
En fonction de la teneur en C(carbone), on peut distinguer les catégories suivantes :
- Alliage industriel fer-carbone pur teneur Wc<0,04% fer-carbone ;
- Acier à faible teneur en carbone - teneur en carbone Wc<0.25% acier au carbone ;
- Acier à moyenne teneur en carbone - teneur en carbone 0,25%<Wc<0,60% ;
- Acier à haute teneur en carbone - teneur en carbone Wc>0.60% acier au carbone ;
Procédés de soudage
Welding Influencing Factors
Plus la teneur en carbone est élevée, plus la dureté est importante, moins la soudabilité est bonne. La méthode de soudage est donc différente selon la teneur en carbone et doit être ajustée en fonction de la situation réelle.
Éléments d'alliage : La présence d'éléments d'alliage, tels que le manganèse ou le silicium, a une incidence sur le processus de soudage. Connaître le niveau d'impureté des éléments peut aider à trouver la bonne méthode de soudage.
D'autres éléments d'alliage, le phosphore, le soufre, l'oxygène et l'azote, affectent également la soudabilité. La température eutectique du fer et du sulfure de fer est basse (985 ℃). Par conséquent, pendant le travail à chaud, l'eutectique du fer et du sulfure de fer a déjà fondu en raison de la température de traitement, qui est généralement de 1150~1200 ℃, ce qui entraîne des fissures pendant le traitement, un phénomène connu sous le nom de "fragilisation thermique du soufre". Par conséquent, la teneur en soufre de l'acier doit faire l'objet de tests rigoureux. D'autre part, le soufre a également tendance à provoquer la porosité des soudures.
Points de soudure
Avant le soudage, les mesures suivantes peuvent être prises pour réduire les défauts de soudage et améliorer la qualité des tuyaux :
- Préchauffer avant le soudage et maintenir la température entre les canaux pendant le soudage.
- Des matériaux de soudage à faible teneur en hydrogène ou à très faible teneur en hydrogène sont utilisés.
- Souder en continu l'ensemble de la soudure pour éviter toute interruption.
- Commencez l'arc dans la rainure, évitez de meurtrir le matériau de base et veillez à remplir le puits d'arc lors de l'extinction de l'arc.
- Ne pas former, corriger et assembler à basse température.
- Améliorer autant que possible les conditions de travail dans le froid.
Technologie du soudage
Arc Welding
Le soudage à l'arc est la méthode la plus couramment utilisée pour souder les tuyaux en acier. Le soudage à l'arc manuel convient à la production de petites séries, tandis que le soudage à l'arc submergé convient à la production de masse. Le soudage à l'arc sous argon est couramment utilisé dans les cas qui exigent une qualité de soudage élevée, comme dans les industries alimentaires et pharmaceutiques.
Gas shielded welding
Le soudage sous protection gazeuse comprend principalement le soudage à l'arc à l'argon, le soudage à l'arc à l'argon et le soudage à l'arc à gaz mixte. Ces méthodes de soudage utilisent une protection par gaz inerte pour éviter la pollution par l'oxygène et l'azote, améliorant ainsi la qualité des joints soudés.
Soudage par induction à haute fréquence
Le soudage par induction à haute fréquence convient à la production de tuyaux en acier au carbone de petit diamètre. Cette méthode génère de la chaleur grâce à un courant à haute fréquence, chauffe rapidement le tuyau et le soude. Cette méthode de soudage est rapide, efficace et adaptée à la production de masse.
Other Considerations
La soudabilité de l'acier au carbone diminue avec l'augmentation de la teneur en carbone, car l'acier à forte teneur en carbone se durcit facilement après un refroidissement rapide à la température de soudage.
Après durcissement, les zones de soudure et de chaleur sont facilement affectées par la plasticité de la diminution de la contrainte de soudage sous l'action de la fissuration.
Par conséquent, lors du soudage d'un acier à haute teneur en carbone, il convient de veiller à ralentir sa vitesse de refroidissement.
En bref, le soudage de l'acier au carbone doit être basé sur ses différentes teneurs en carbone pour prendre les mesures appropriées.
Les aciers à faible teneur en carbone, tels que les aciers doux, doivent veiller à prévenir les contraintes structurelles et les contraintes thermiques déséquilibrées causées par les fissures ; les aciers à forte teneur en carbone, tels que les aciers à haute teneur en carbone, doivent non seulement prévenir les fissures causées par ces contraintes, mais aussi accorder une attention particulière à la prévention des fissures induites par la trempe.