焊接基础篇：钢材的焊接-低碳钢

0  引言

本文以普通碳素钢中的 Q235系类 ，优质碳素钢中的10钢、20钢，常用于制作无缝钢管；专用碳素钢中的20g 和20R用于制造中低压锅炉和容器。

1理论基础

低碳钢含碳量低、除冶炼时为脱氧加入的硅、锰外，不含其他合金元素，所以工艺焊接 性好，又有一定的强度、塑性及韧性，可以满足使用要求。

(1)低碳钢：一般而言塑性较好，没有淬硬倾向，对焊接加热及冷却不敏感，焊缝和热影响区 不易产生冷裂纹。

(2)正常情况焊前不需预热，不过对大厚度结构或在低温环境施焊的焊件，可根据现场环境湿度预热。

(3)平炉镇静钢杂质很少，偏析微小，很难形成低熔点共晶，所以对热裂纹不敏感。相对沸腾钢中杂质较多，产生热裂纹的可能性大.

(4)工艺选择不当，可能会让热影响区晶粒长大，出现魏氏组织，温度越高，热影响区在高温停留时间越长，晶粒长大越严重，钢的冲击韧性、断面收缩率下降越大。

(5)可采用交、直流电源，全位置焊接，工艺简单。

2 焊接方法

2.1手工电弧焊（手弧焊）：通过手工操作焊条和焊钳，利用焊条与焊件之间产生的电弧热熔化焊条和焊件，形成熔池，冷却凝固后形成焊缝。手工电弧焊灵活方便，适用于各种位置的焊接。多用于厚度小于30 mm 的构件的焊接。焊接规范的确定，主要考虑焊接过程的稳定、焊继成形的良好以及防止焊缝产生缺陷。对厚度为3 mm 的钢板，可以不 开坡口一次焊透。对于厚度较大的构件，必须开适当的坡口，以保证焊透。J506、J507等抗裂纹性能较好的焊条适用于中碳钢和某些低合金钢的焊接；而低碳钢焊接时，可选用J422、J502等焊条。焊接一般低碳钢构件用酸 性焊条、焊接重要的或裂纹敏感性较大的结构时，用低氢型碱性焊条。

2.2埋弧自动焊与二氧化碳气体保护焊：电弧在焊剂层下燃烧，利用自动送丝机构和焊丝均匀送进，在焊件上铺设焊剂层，焊丝末端与焊件之间产生电弧，电弧热熔化焊丝、焊剂和母材金属形成焊缝。埋弧自动焊生产效率高，焊缝质量稳定。埋弧焊时使用的焊剂应根据焊丝的种类和焊接要求来选择，常用的焊剂有HJ431、SJ101等。焊接一般结构时，焊丝可选 H08A.   配合 HJ430  或 HJ431 使用；焊接重要结构时，焊 丝选用H08MnA,   配合 HJ431 使用。

2.3二氧化碳气体保护焊  常用于低碳钢薄板结构的焊接。为了获得稳定的电弧，需要 采用较高的电流密度，但需控制电弧电压不能过高，否则，电孤燃烧特不稳定，并会引起大 量的金属飞溅和焊缝的机械性能降低。，一般为H08Mn2Si 。除选择适当的焊丝外，起保护作用 的二氧化碳气体纯度也很重要。若二氧化碳气体中氮和氢的含量过高，即使焊接时焊缝不被 氧化，焊丝向焊缝过渡的硅、锰足够，还是有可能在焊缝中出现气孔。所以，二氧化碳气体 中氮、氢含量必须符合规定要求。

3低碳钢焊接的工艺措施

低碳钢焊接时一般不需要预热，焊后也不进行热处理，即可获得优质接头。但由于施焊方 法和环境条件不同，钢材含碳量不同，结构尺寸和形式不同，必要时仍需采取一定的工艺措施：

(1)当焊件较厚，刚度较大，同时又要求接头的质量较高时，焊后往往要进行回火处 理，以消除焊接应力，改善焊接接头的组织与性能。

(2)当在低温下焊接，特别是焊接厚度大、刚度大的结构时，鉴子环境温度低、焊接接 头焊后冷却速度大，裂纹倾向相应增大，所以焊前应预热。如低碳钢管道焊接时，在-20℃ 下施焊，管厚小于16 mm 可以不预热；管摩大于16 mm 则要求预热100～200℃。

(3)电渣焊焊后必须进行正火处理，以改善焊接接头的组织和性能，保证焊接质量。

4.总结

焊接受到多重因素影响的过程，

焊接前准备：焊接前应彻底清理焊件表面的油污、铁锈等杂质，以减少焊接缺陷。

焊接参数：根据焊接方法和母材性质，选择合适的焊接电流、电压和焊接速度等参数，以确保焊接质量。

焊接环境：焊接环境应保持干燥、通风良好，避免在潮湿或恶劣环境下进行焊接。

焊后处理：焊接完成后，应对焊缝进行必要的清理和检查，以确保焊缝质量符合要求。对于重要的焊接结构，还需进行无损检测等进一步检验。

综上所述，低碳钢焊接方法多样，焊接材料选择丰富。在实际应用中，应根据具体情况选择合适的焊接方法和焊接材料，并严格遵守焊接工艺规程和操作规程，以确保焊接质量。