碳素结构钢的焊接

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《焊接技术手册》第530页（1410字）

1．低碳钢的焊接

低碳钢的含碳量≤0．25%，可焊性良好，一般不需要特殊的措施。低碳钢弧焊工艺应保证接头与母材等强度，接头应具有较低的脆性转变温度，避免超标的焊接缺陷，以提高结构的工作可靠性。

低碳钢弧焊焊缝金属中的含碳量一般均低于母材。焊缝依靠提高硅、锰的含量和弧焊所具有的较高的冷却速度而达到与母材等强。冷却速度过大会使塑性及韧性下降，但对单层焊焊缝脆性转变温度无明显影响。焊缝的冷却速度取决于母材的板厚、焊接工艺参数及施焊温度。厚板单层角焊缝、多层角焊缝或多层对接焊的最后一层，如冷却速度过大，焊缝机械性能会有明显的变化。因此，厚板单层角焊缝的焊角尺寸不得过小，多层焊应尽量连续焊完最后一层，表面缺陷的补焊焊缝应具有正常的焊缝尺寸，长度不能过短，必要时应局部预热100～150℃等。多层焊焊缝的脆性转变温度比单层焊低些。

低碳钢弧焊焊缝的抗热裂性能好，但当母材的含碳量接近上限时(0．21%～0．25%)，对角焊缝、对接多层焊的第一道、要求焊透的单层单面焊缝及大间隙对接焊的第一道焊缝应在工艺上避免窄而深的焊缝，否则可能会产生热裂纹。采用碱性低氢型焊条有利于避免产生热裂纹。

低碳钢电弧焊的各种规范对热影响区的性能无明显影响，但应避免线能量过大，以免接头过热。

大刚度低碳钢结构在严寒天气施焊时，应适当考虑焊前预热。

沸腾钢含氧量较高，钢板中心有着明显的偏析带，焊接时易产生裂纹，厚板焊接还有层状撕裂倾向，其时效倾向性也较大，焊接接头的脆性转变温度较高，故一般不宜用作承受动载荷或在严寒下工作的重要焊接结构。

2．中碳钢的焊接

中碳钢的含C量在0．25%～0．50%之间，其焊接性较差，易产生淬硬组织和冷裂纹，热裂纹倾向较大，常须预热和后热。焊接接头的塑性和抗疲劳强度均较低。尽可能选用低氢型碱性焊条，不要求等强时，尽量选用强度等级低的焊条。在不允许预热时，可采用铬镍不锈钢焊条，例如E0－19－11－16(A102)、E1－23－13－16(A302)等。施焊时，均应使用小电流、慢焊速及多层焊。

预热可降低热影响区的淬硬倾向，防止冷裂，可改善焊接接头的塑性，减小焊后残余应力。但在大刚度的大型结构上局部预热不当，可能会增大热应力。

在大型结构焊补时，如预热有困难时，则可采用碱性低氢型焊条不预热施焊，但必须从操作技术上采取适当措施，例如将工件置于立焊或半立焊位置，焊条作横向摆动，摆动幅度为焊条直径的5～8倍。这种相当于短焊道连续多道多层焊的操作方法，可使母材热影响区的任何－点都能在短时间内多次重复受热，取得相当于预热和保温的效果，不产生淬硬组织，避免冷裂纹的产生。碳钢的焊接工艺可参考表10－6。

表10－6 碳钢的焊接工艺