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.
Informazioni sull'acciaio al carbonio saldato
Carbon Steel Type
Si definisce acciaio al carbonio l'acciaio con un contenuto di carbonio inferiore a 2,11% e contenente una piccola quantità di Mn, Si, S, P, O, e leghe ferro-carbonio con altre impurità chiamate acciai al carbonio.
In base al contenuto di C (carbonio) possono essere suddivisi in:
- Contenuto industriale di ferro-carbonio puro Wc<0,04% lega ferro-carbonio;
- Acciaio a basso tenore di carbonio - contenuto di carbonio Wc<0,25% acciaio al carbonio;
- Acciaio al carbonio medio - contenuto di carbonio 0,25%<Wc<0,60% acciaio al carbonio;
- Acciaio ad alto tenore di carbonio - contenuto di carbonio Wc>0,60% acciaio al carbonio;
Processi di saldatura
Welding Influencing Factors
Maggiore è il contenuto di carbonio, maggiore è la durezza, minore è la saldabilità. Pertanto, il metodo di saldatura è diverso a seconda del contenuto di carbonio e deve essere regolato in base alla situazione reale.
Elementi di lega: La presenza di elementi di lega, come il manganese o il silicio, influisce sul processo di saldatura. Conoscere il livello di impurità può aiutare a trovare il giusto metodo di saldatura.
Anche altri elementi di lega, fosforo, zolfo, ossigeno e azoto, influiscono sulla saldabilità. La temperatura eutettica del ferro e del solfuro di ferro è bassa (985 ℃). Pertanto, durante la lavorazione a caldo, l'eutettico del ferro e del solfuro di ferro si è già fuso a causa della temperatura di lavorazione, che è generalmente di 1150~1200 ℃, con conseguenti cricche durante la lavorazione, un fenomeno noto come "infragilimento termico dello zolfo". Pertanto, il contenuto di S nell'acciaio deve essere rigorosamente testato. D'altra parte, lo zolfo tende anche a causare la porosità della saldatura.
Punti di saldatura
Prima della saldatura, è possibile adottare le seguenti misure per ridurre i difetti di saldatura e migliorare la qualità del tubo:
- Preriscaldare prima della saldatura e mantenere la temperatura intercanale durante la saldatura.
- Vengono utilizzati materiali di saldatura a basso o bassissimo contenuto di idrogeno.
- Saldare continuamente l'intera saldatura per evitare interruzioni.
- Iniziare l'arco nella scanalatura, evitare di ammaccare il materiale di base e prestare attenzione a riempire il pozzo dell'arco quando si spegne l'arco.
- Non formare, correggere e assemblare a basse temperature.
- Migliorare il più possibile le condizioni di lavoro a freddo.
Tecnologia di saldatura
Arc Welding
La saldatura ad arco è il metodo più comunemente utilizzato per saldare i tubi in acciaio. La saldatura ad arco manuale è adatta alla produzione di piccoli lotti, mentre la saldatura ad arco sommerso è adatta alla produzione di massa. La saldatura ad arco ad argon è comunemente utilizzata in occasioni che richiedono un'elevata qualità di saldatura, come nell'industria alimentare e farmaceutica.
Gas shielded welding
La saldatura schermata da gas comprende principalmente la saldatura ad arco di argon, la saldatura ad arco di argon e la saldatura ad arco di argon a gas misto. Questi metodi nel processo di saldatura utilizzano una protezione di gas inerte per prevenire l'inquinamento da ossigeno e azoto, migliorando così la qualità dei giunti saldati.
Saldatura a induzione ad alta frequenza
La saldatura a induzione ad alta frequenza è adatta alla produzione di tubi in acciaio al carbonio di piccolo diametro. Il metodo genera calore attraverso una corrente ad alta frequenza, riscalda rapidamente il tubo e lo salda. Questo metodo di saldatura è rapido, efficiente e adatto alla produzione di massa.
Other Considerations
La saldabilità dell'acciaio al carbonio diminuisce con l'aumentare del tenore di carbonio, perché l'acciaio con un tenore di carbonio più elevato si indurisce facilmente dopo un rapido raffreddamento alla temperatura di saldatura.
Dopo la tempra, la saldatura e le zone termiche sono facilmente influenzate dalla plasticità della diminuzione delle sollecitazioni di saldatura sotto l'azione della cricca.
Pertanto, quando si salda acciaio al carbonio ad alto contenuto di carbonio, è necessario prestare attenzione a rallentare la velocità di raffreddamento.
In breve, la saldatura dell'acciaio al carbonio deve basarsi sul suo diverso contenuto di carbonio per adottare le misure di processo appropriate.
Gli acciai a basso tenore di carbonio, come gli acciai dolci, devono prestare attenzione a prevenire i vincoli strutturali e le sollecitazioni termiche sbilanciate causate da cricche; gli acciai ad alto tenore di carbonio, come gli acciai ad alto tenore di carbonio, oltre a prevenire le cricche causate da queste sollecitazioni, devono prestare particolare attenzione a prevenire le cricche indotte dalla tempra.