碳素结构钢的焊接缺陷有哪些

更新时间2018-06-09 11:39:54

碳素结构钢焊接概述        

 一、低碳钢的焊接    

 1．低碳钢的焊接特点     

（ 1）低碳钢的含碳量，含其它合金元素较少，因而焊接性好。几乎适于用各种焊接方法进行焊接，一般不需采用特殊工艺措施即可得到优质的焊接接头。     

（ 2）选用填充金属时应考虑母材金属的稀释，应保证接头与母材等强度。     

（ 3）当母材含碳量偏高，或母材、焊接材料成分（如S、P）不合格时，焊接时有可能产生热裂纹，应调整焊缝成型系数或采用碱性低氢焊条加以防止。     

（ 4）一般不需要预热，但如板厚及构件刚度较大或焊接环境温度较低，仍需考虑预热。例如焊接母材板厚大于30mm，焊接温度低于－10℃，需要预热100－150℃，如试验时发现焊道下裂纹，还应采用后热处理去除接头中的氢。     

（ 5）有的低碳钢，以回火或调质状态供货，应采用碱性低氢焊接材料或低氢焊接工艺焊接这类钢，以使焊缝和热影响区的韧性大致与母材相同，焊接线能量不要太大，预热与层间温度不应过高，以免晶粒过于粗大影响韧性。有时还用后热处理来恢复塑性、超导韧性。    

 二、中碳钢的焊接     

 1．中碳钢的焊接特点     

中碳钢由于含碳量较高，有较大的淬硬倾向，焊接性比低碳钢差。其主要焊接特点是：   （1）热影响区易产生低塑性、高硬度的淬硬组织   含碳量越高，板厚越大，淬硬倾向越大。当焊接工件的刚性大，或所选择的焊接材料与工艺规范不当，则易在淬硬区产生冷裂纹。      

（2）易产生热裂纹   由于母材含碳量较高，焊接时有一部分母材会溶化到焊缝中去，使焊缝增碳，加之硫等杂质的影响，易在焊缝中引起热裂纹，在弧坑处更为敏感。     

（3）气孔   由于含碳量高，会增加对气孔的敏感性，因此对焊接材料要求脱氧性好，烘干和坡口清理要求严格。此外，接头的塑性韧性及疲劳强度不高。    

 2．中碳钢的焊接工艺      

（1）焊条   选用抗冷裂纹和热裂纹能力较强的碱性低氢焊条，如E5015（结507），E6015－D1（结607）等。如不要求焊缝与母材等强，则可选强度较低的碱性低氢焊条。如E4316（结426），E4315－D1（结427）等。这类焊条的塑性好，抗热裂纹和冷裂纹能力更强。      

对于一些不重要的结构件，也可选用非碱性低氢焊条。如采用钛铁矿型或钛钙型焊条，但需要控制好预热温度,尽量降低母材的稀释率减少焊缝中的含碳量，也有可能得到合格的焊接接头。      

在工件不允许预热的特殊情况下，可选用铬、镍奥氏体不锈钢，如E0－19－10－16（奥102），E0－19－10－15（奥107），E1－23－13－16（奥302），E1－23－13－15（奥307）或奥707（Cr17Mn13MoN不锈钢），焊条等。此类焊条塑性好，焊前不预热也不易产生冷裂纹，但应采用小电流，多层焊。由于这类焊条成本高，一般不宜采用。      

（2）预热   大多数中碳钢焊前应预热以降低冷却速度，控制近缝区马氏体的形成，降低淬硬倾向，以有效地防止冷裂纹的产生。此外，预热还可以改善接头的塑性，减少焊接残余应力。预热温度根据碳当量、接头厚度、结构刚性和焊条类型及焊接规范而定。例如碳当量达到0.45-0.60%时，则建议预热温度在100－200℃之间。        

（3）为减少热裂纹和消除气孔，采用U型坡口，也可用V型坡口，以降低母材熔化比。坡口附近的油、锈应去除干净。      

（4）用小直径焊条，小电流慢速度焊接第一层焊缝以防止出现裂纹，焊条进行400℃，2h烘干。     

（5）锤击焊缝减少残余应力。      

（6）采用直流反接，焊接电流较低碳钢小10%－15％。      

（7）焊后要注意保温缓冷，条件允许时应进行整件消除应力回火处理。如不可能，则可在焊后将接头温度维持在比规定预热温度稍高一些的温度下保温后热（2－3h/25mm），使氢从接头区扩散出去，以防止出现冷裂纹。     

三、高碳钢的焊接       

由于含碳量高，焊接性差，淬硬性强，因此焊缝与热影响区的裂纹敏感性大。应采用低氢焊接工艺，要求100℃或更高些的预热温度与层间温度，以防止在焊缝与热影响区中出现脆性的高碳马氏体。对于高碳钢焊件（特别对于板厚较大的构件）建议均采用焊后消除应力处理。在许多应用场合，可选用低合金钢焊接材料，此时应防止母材的增碳。      高碳钢一般用于制作高硬度与耐磨的零部件。应在退火条件下焊接这类钢，然后热处理。例如修复断裂的高碳钢零、部件前，如条件许可，建议先将修复进行退火。