Легко ли сваривать листы из низкоуглеродистой стали в промышленных целях

Что такое листовая низкоуглеродистая сталь и почему содержание углерода имеет значение

Листовая низкоуглеродистая сталь — это стальной лист с низким содержанием углерода, обычно от 0,05 % до 0,25 %. Именно низкое содержание углерода является основной причиной того, что листовая низкоуглеродистая сталь считается одним из наиболее свариваемых ферросплавов, применяемых в промышленном производстве. Для сварки сталей с более высоким содержанием углерода требуется предварительный подогрев, последующая термообработка сварного шва и специальные присадочные материалы, чтобы избежать образования трещин в зоне сварного соединения. Листовую низкоуглеродистую сталь, напротив, можно сваривать стандартными дуговыми методами без значительной тепловой подготовки, что делает её выбором «по умолчанию» для изготовления несущих конструкций, оснований станков и промышленных сборок общего назначения. Группа компаний Gaosteel поставляет листовую низкоуглеродистую сталь марок Q195 и Q235, которые соответствуют известным международным аналогам и широко применяются в строительстве и машиностроении.

Свариваемость марок Q195 и Q235

В китайской системе стандартов GB марки Q195 и Q235 являются двумя наиболее распространенными марками низкоуглеродистой стальной листовой стали. Содержание углерода в стали Q195 составляет приблизительно 0,06–0,12 %; эта сталь обладает превосходной формоустойчивостью и легко поддается сварке. Она подходит для изготовления легких конструкционных элементов, кронштейнов и корпусов, где высокая прочность на растяжение не является основным требованием. Содержание углерода в стали Q235 составляет приблизительно 0,12–0,22 %; она обеспечивает более высокую прочность на растяжение — около 375–500 МПа — и при этом сохраняет хорошую свариваемость при большинстве промышленных методов соединения. Обе марки можно сваривать методами ручной дуговой сварки покрытым электродом (SMAW), сварки плавящимся электродом в среде защитного газа (GMAW) и сварки порошковой проволокой (FCAW) без предварительного подогрева при температуре окружающей среды выше точки замерзания. При выборе между марками низкоуглеродистой стальной листовой стали покупателям, как правило, необходимо найти компромисс между простотой обработки и требованиями к несущей способности в конечном применении.

Распространенные методы сварки низкоуглеродистой стальной листовой стали

Листовая сталь обыкновенного качества хорошо поддается всем основным промышленным методам сварки. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами марок E6013 или E7018 обеспечивает надежное проплавление и защиту шва шлаком при монтажных работах на объекте, где важна мобильность оборудования. Сварка в среде защитного газа (GMAW) проволокой ER70S-6 с использованием углекислого газа или смеси защитных газов обеспечивает высокую скорость наплавки и чистый внешний вид шва при цеховом производстве изделий из листовой стали обыкновенного качества. Сварка порошковой проволокой (FCAW) с использованием флюсовой проволоки марки E71T-1 представляет собой практичный компромиссный вариант, обеспечивающий хорошее проплавление и более высокую скорость перемещения электрода по сравнению с ручной дуговой сваркой. Точечная контактная сварка и лазерная сварка также применимы для тонких листов стали обыкновенного качества толщиной менее 3 мм, когда требуется высокоскоростное соединение. Универсальность листовой стали обыкновенного качества при применении этих методов означает, что один и тот же марочный состав материала может использоваться на нескольких производственных линиях без изменения настроек сварочного оборудования, что упрощает закупку и снижает затраты на оснастку.

Рекомендации по сварке листовой стали обыкновенного качества в промышленных условиях

Хотя низкоуглеродистая сталь изначально легко поддается сварке, соблюдение устоявшихся передовых методов обеспечивает стабильное качество соединений в производственных условиях. Первым этапом является подготовка поверхности: удаление окалины, масла и ржавчины с поверхности листа из низкоуглеродистой стали путем шлифования или химической очистки перед сваркой. Конструкция соединения должна обеспечивать достаточный доступ для выбранного метода сварки; угловые швы предпочтительны для нахлесточных и тавровых соединений, а стыковые швы с соответствующей разделкой кромок — для соединений с полным проплавлением. Контроль температуры между проходами в диапазоне от 50 до 250 °C предотвращает чрезмерный тепловой ввод, который может вызвать деформацию тонких листов из низкоуглеродистой стали. Для листов марки Q235 толщиной более 20 мм рекомендуется легкий предварительный подогрев в диапазоне от 50 до 100 °C для снижения риска водородного растрескивания в соединениях с жесткими условиями закрепления. После сварки проводится контроль качества методами визуального осмотра и магнитопорошкового контроля для проверки наличия поверхностных и подповерхностных дефектов в соответствии с требованиями стандарта ISO 5817 или эквивалентного класса качества.

Листовая сталь низкоуглеродистая по сравнению с альтернативами с более высоким содержанием углерода для сварных конструкций

При выборе стали для сварных промышленных конструкций сравнение низкоуглеродистой листовой стали с аналогами среднего или высокого содержания углерода с точки зрения свариваемости является прямолинейным. Листовая сталь среднего содержания углерода (0,25–0,60 % углерода) требует контроля температуры предварительного подогрева, применения сварочных материалов с низким содержанием водорода и зачастую термообработки после сварки для предотвращения образования мартенсита в зоне термического влияния. Листовая сталь высокого содержания углерода (более 0,60 % углерода) в целом считается непригодной для сварки в строительных целях без специализированных металлургических процедур. Низкоуглеродистая листовая сталь позволяет избежать всех этих осложнений, поэтому строительные нормы, такие как AWS D1.1 и EN 1090-2, прямо разрешают применение марок, эквивалентных Q195 и Q235, для сварных строительных соединений без дополнительных квалификационных испытаний. Для большинства промышленных цехов по изготовлению изделий низкоуглеродистая листовая сталь остаётся наиболее экономически выгодным и технологичным материалом для сварных сборок.

Контроль качества и выбор поставщика

Закупка листовой стали обыкновенного качества для сварных промышленных применений требует систематической проверки поставщиков. Покупателям следует убедиться, что дистрибьютор стали предоставляет сертификаты испытаний прокатного стана, подтверждающие химический состав, предел прочности при растяжении и относительное удлинение в соответствии с заявленной маркой стали. Компания Gaosteel Group, имеющая сертификат ISO 9001 и обладающая 15-летним опытом производства, выдаёт прослеживаемые сертификаты на каждую поставку листовой стали обыкновенного качества марок Q195 или Q235. Кроме того, необходимо проверить соответствие допусков по размерам (толщине, ширине и плоскостности) стандартам на стальные листы ASTM, JIS или EN, применимым в юрисдикции вашего проекта. Запросите представительные образцы для проведения испытаний на изгиб и квалификации технологии сварки на конкретной партии листовой стали обыкновенного качества до заключения контракта на оптовую закупку. Эти меры защищают от получения материала, не соответствующего техническим требованиям, что может привести к дефектам сварных швов, дополнительным затратам на переделку и задержкам в реализации проекта.

В: Легко ли сваривать листовую сталь обыкновенного качества марки Q235 без предварительного подогрева?

A: Да. Листы из низкоуглеродистой стали марки Q235 с содержанием углерода от 0,12 до 0,22 % можно сваривать без предварительного подогрева при температуре окружающей среды выше 0 °C с использованием стандартных процессов ручной дуговой сварки покрытыми электродами (SMAW), сварки в среде защитного газа плавящимся электродом (GMAW) или сварки порошковой проволокой (FCAW). Для толстых деталей толщиной более 20 мм в напряжённых соединениях рекомендуется лёгкий предварительный подогрев до 50–100 °C.

В: Какой сварочный электрод следует использовать для листов из низкоуглеродистой стали?

О: Электроды типа E7018 с низким содержанием водорода для ручной дуговой сварки покрытыми электродами (SMAW) и сплошная проволока ER70S-6 для сварки в среде защитного газа плавящимся электродом (GMAW) являются наиболее распространёнными вариантами для листов из низкоуглеродистой стали марок Q195 и Q235. Оба обеспечивают достаточное соответствие по пределу прочности при растяжении и хорошую пластичность для конструкционных швов.

В: Как проверить свариваемость партии листов из низкоуглеродистой стали перед покупкой?

О: Запросите у поставщика образцы листов и проведите квалификационные испытания технологического процесса сварки в соответствии со стандартом AWS D1.1 или ISO 15614. Выполните визуальный контроль, испытания на изгиб, а при необходимости — макроисследование поперечного сечения сварного шва для подтверждения отсутствия трещин в зоне термического влияния.