Углеродистая сталь прочна и очень долговечна. Будучи доступным материалом, углеродистая сталь выдерживает высокие нагрузки и обладает хорошей свариваемостью, что делает ее идеальным выбором для сварочных проектов.
Несмотря на широкое применение углеродистой стали, в процессе ее сварки многие инженеры и техники часто сталкиваются с рядом проблем, включая выбор материала, сложность сварочных процессов и контроль качества сварных соединений. От качества сварки напрямую зависит прочность и долговечность конечного продукта.
Именно поэтому мы хотим помочь вам этой статьей. Она углубит ваше понимание лучших методов сварки углеродистой стали. Это очень важно для повышения качества сварки и снижения рисков.
Что такое углеродистая сталь?
Углеродистая сталь - это сплав, состоящий в основном из железа и углерода, причем содержание углерода обычно варьируется от 0,05% до 2,1%. Благодаря своей превосходной прочности, долговечности и экономичности углеродистая сталь стала одним из наиболее часто используемых материалов в обрабатывающей промышленности.
Он не только широко используется в строительстве и инфраструктуре, но и играет важную роль в автомобилестроении и энергетике.
На современную углеродистую сталь влияет небольшое количество других легирующих элементов. К ним относятся марганец, кремний и хром. Их добавление позволяет улучшить механические свойства и свариваемость.
О сварной углеродистой стали
Тип углеродистой стали
Углеродистая сталь определяется как сталь с содержанием углерода менее 2,11% и содержащая небольшое количество Mn, Si, S, P, O, а железоуглеродистые сплавы с другими примесями называются углеродистыми сталями.
По содержанию углерода C(carbon) можно разделить на:
- Промышленное чистое железо-углерод с содержанием Wc<0,04% железо-углеродистый сплав;
- Низкоуглеродистая сталь - содержание углерода Wc<0.25% углеродистая сталь;
- Среднеуглеродистая сталь - содержание углерода 0,25%<Wc<0,60% углеродистая сталь;
- Высокоуглеродистая сталь - содержание углерода Wc>0.60% углеродистая сталь;
Сварочные процессы
Факторы, влияющие на процесс сварки
Чем выше содержание углерода, тем выше твердость, тем меньше свариваемость. Таким образом, метод сварки отличается для разного содержания углерода и должен быть скорректирован в зависимости от фактического.
Легирующие элементы: Присутствие легирующих элементов, таких как марганец или кремний, влияет на процесс сварки. Знание уровня примесных элементов поможет подобрать правильный метод сварки.
Другие легирующие элементы, фосфор, сера, кислород и азот, также влияют на свариваемость. Температура эвтектики железа и сульфида железа низкая (985 ℃). Поэтому во время горячей обработки эвтектика железа и сульфида железа уже расплавилась из-за температуры обработки, которая обычно составляет 1150~1200 ℃, что приводит к образованию трещин во время обработки, явление, известное как "термическое охрупчивание серы". Поэтому содержание S в стали должно строго проверяться. С другой стороны, сера также склонна вызывать пористость сварного шва.
Точки сварки
Перед сваркой можно принять следующие меры для уменьшения дефектов сварки и улучшения качества труб:
- Подогрейте перед сваркой и поддерживайте межканальную температуру во время сварки.
- Используются сварочные материалы с низким или ультранизким содержанием водорода.
- Непрерывно сваривайте весь шов, чтобы избежать прерывания.
- Начинайте дугу в канавке, избегайте ушибов основного материала и обращайте внимание на заполнение дугового колодца при гашении дуги.
- Не формируйте, не корректируйте и не собирайте при низких температурах.
- Максимально улучшите условия работы в холодное время года.
Технология сварки
Дуговая сварка
Дуговая сварка является наиболее распространенным методом сварки стальных труб. Ручная дуговая сварка подходит для мелкосерийного производства, а дуговая сварка под флюсом - для массового производства. Аргонодуговая сварка обычно используется в случаях, требующих высокого качества сварки, например, в пищевой и фармацевтической промышленности.
Сварка в газовой защите
Сварка в газовой защите в основном включает аргонодуговую сварку, аргонодуговую аргоновую сварку и аргонодуговую сварку в смешанном газе. Эти методы в процессе сварки используют защиту инертным газом для предотвращения загрязнения кислородом и азотом, тем самым улучшая качество сварных соединений.
Высокочастотная индукционная сварка
Высокочастотная индукционная сварка подходит для производства труб из углеродистой стали небольшого диаметра. Метод генерирует тепло с помощью высокочастотного тока, быстро нагревает трубу и сваривает ее. Этот метод сварки быстрый, эффективный и подходит для массового производства.
Другие соображения
Свариваемость углеродистой стали снижается с увеличением содержания углерода, так как сталь с более высоким содержанием углерода легко закаливается после быстрого охлаждения при температуре сварки.
После закалки сварной шов и зоны термического влияния легко подвергаются пластическому воздействию в результате снижения сварочного напряжения под действием трещин.
Поэтому при сварке углеродистой стали с высоким содержанием углерода следует обратить внимание на замедление скорости ее охлаждения.
Одним словом, при сварке углеродистой стали необходимо учитывать различное содержание углерода, чтобы принять соответствующие технологические меры.
При низком содержании углерода, например, в низкоуглеродистой стали, следует обратить внимание на предотвращение структурных ограничений и несбалансированных термических напряжений, вызывающих трещины; при высоком содержании углерода, например, в высокоуглеродистой стали, помимо предотвращения трещин, вызванных этими напряжениями, следует также обратить особое внимание на предотвращение трещин, вызванных закалкой.