復(fù)合板焊接工藝全教材

1、復(fù) 合 鋼 的 焊 接 石油、化工、航海和軍工生產(chǎn)中廣泛使用復(fù)合鋼制造各類耐腐蝕設(shè)備。目前應(yīng)用較多的復(fù)合鋼是由較薄的不銹鋼與較厚的低合金鋼通過爆炸焊、軋制或堆焊等工藝方法制成的雙金屬板材。較厚的珠光體鋼部分為基層，基層多半由低碳鋼或低合金鋼組成，主要滿足復(fù)合鋼在使用中強(qiáng)度和剛度的要求。不銹鋼部分為復(fù)層，主要滿足復(fù)合鋼的耐蝕性等要求。隨著復(fù)合鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其焊接日益引起人們的關(guān)注。 1.復(fù)合鋼的基本性能 1.1復(fù)合鋼的力學(xué)性能 生產(chǎn)中應(yīng)用較多的復(fù)合鋼板是以不銹鋼、鎳基合金、銅基合金或鈦合金板為復(fù)層，低碳鋼或低合金鋼為基層，以爆炸焊、復(fù)合軋制、堆焊或釬焊方法制成的雙金屬板材。還可以采用電渣

2、焊生產(chǎn)大厚度（100150mm）的軋制復(fù)合鋼。通常復(fù)層只占復(fù)合鋼板總厚度的5%50%，一般為10%20%，最小實(shí)用厚度為1.5mm。復(fù)合鋼可以節(jié)約大量的不銹鋼或鈦等貴重金屬，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 碳鋼與不銹鋼（或鎳基合金、鈦等）用復(fù)合軋制或爆炸焊方法形成的復(fù)合鋼板，要求具有一定的拉伸、彎曲等力學(xué)性能。為了保證復(fù)合鋼板不失去原有的綜合性能，對基層和復(fù)層必須分別進(jìn)行焊接，焊接性、焊接材料選擇、焊接工藝等由基層、復(fù)層材料決定。 拉伸強(qiáng)度 復(fù)合鋼中的不銹鋼復(fù)層的力學(xué)性能比基層碳鋼優(yōu)良，抗接強(qiáng)度高于碳鋼。 復(fù)合鋼的拉伸強(qiáng)度（、）可用下式求出。 sb dbcbdc b dc 式中 碳鋼的抗拉強(qiáng)度，MPa；

3、 bc碳鋼的厚度，mm； c不銹鋼的抗拉強(qiáng)度， MPa； bd不銹鋼的厚度，mm。 d在實(shí)際設(shè)計(jì)中，美國在ASMF標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：復(fù)合鋼的整體厚度按基層碳鋼的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。日本有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)通常也按這種規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。 彎曲性能 測定復(fù)合鋼的彎曲性能時(shí)，可把不銹鋼復(fù)層放在外側(cè)，也可把碳鋼基層放 在外側(cè)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。無論采取哪種方法，都必須根據(jù)處于外側(cè)材料的彎曲試驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行，目的是為了判斷外側(cè)材料的性能。 如果把不銹鋼放在外側(cè)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，彎曲半徑按與復(fù)合鋼整體厚度相等的不銹鋼厚度彎曲試驗(yàn)所規(guī)定的半徑進(jìn)行彎曲，彎曲時(shí)外側(cè)必須不產(chǎn)生裂紋。在碳鋼為外側(cè)的彎曲試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按碳鋼整體厚度的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。 判斷復(fù)合鋼的

4、彎曲性能時(shí)，把不銹鋼放在內(nèi)側(cè)，當(dāng)不銹鋼的厚度為4.99.5mm時(shí)，半徑R可按復(fù)合鋼整體厚度的一半（R=/2）進(jìn)行彎曲。當(dāng)不銹鋼厚度9mm時(shí)，彎曲半徑R按等于復(fù)合鋼整體厚度（R=）進(jìn)行彎曲。通常規(guī)定三個(gè)試樣中至少一個(gè)試樣不能在彎曲處的 的分離現(xiàn)象。50%兩端有超過碳鋼與不銹鋼爆炸焊時(shí)，由于工藝參數(shù)不當(dāng)，有時(shí)在接合面交界處能產(chǎn)生硬化的合金層，當(dāng)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，這種合金層容易形成裂紋。因此，使用爆炸焊復(fù)合鋼制造承受彎曲載荷的結(jié)構(gòu)時(shí)，必須選用沒有硬化合金層的爆炸焊復(fù)合鋼。 1.2不銹復(fù)合鋼的種類與性能 不銹復(fù)層鋼板是由較厚的珠光體鋼（基層）和較薄的不銹鋼（復(fù)層）復(fù)合軋制而成的雙金屬板?；鶎佣酁樘间摶虻?/p>

5、合金鋼，復(fù)層多為1CR18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr23Ni28Mo3Cu3Ti等奧氏體不銹鋼，主要滿足耐蝕性能等要求。不銹鋼復(fù)層通常是在容器里層，厚度一般只點(diǎn)總厚度的10%20%。 我國生產(chǎn)的不銹鋼復(fù)合鋼板種類和力學(xué)性能見表1。目前應(yīng)用較多的是奧氏體系復(fù)合鋼板和鐵素體系復(fù)合鋼板。不銹復(fù)合鋼冷軋薄板和鋼帶寬度9001200mm、長度2000mm的允許偏差應(yīng)符合GB/T 708-1988的規(guī)定。成卷交貨時(shí)鋼卷頭、尾厚度不正常的長度分別不超過6000mm。不銹復(fù)合冷軋薄鋼板的厚度允許偏差見表2。不銹復(fù)合鋼板總厚度及其允許偏差見表3。 /m規(guī)復(fù)層復(fù)合鋼（基/MPa/MPa/MPa長

6、總厚寬Q235 1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9TiQ235 1Cr18Ni12Mo2T2153724(0Cr18Ni12Mo2Ti2Q235 1Cr115372420g 1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti6,8,1012,1420g 0Cr18Ni12Mo2T200100215,16152541(1Cr18Ni12Mo2Ti1220g 0Cr1152541212CrMo 0Cr11527412Q235 1Cr18Ni1541Q235 0Cr18Ni12Mo2T6,8,10Q235 1Cr18Ni12Mo2T12,1420g 1Cr18Ni9T15,16400140不低于基層鋼的

7、力學(xué)性16Mn 1Cr18Ni9T1518,2080018022,2416Mn 1Cr18Ni12Mo2T25,28,316Mn 0Cr13表2 不銹復(fù)合冷軋薄鋼板的厚度允許偏差 /mm復(fù)合鋼板厚度允許偏差 /mm復(fù)層厚度允許偏差公稱厚度/mm 級精度A級精度B 0.080.81.00.07 0.100.081.2 0.121.50.10不大于復(fù)層公稱 10%尺寸的0.140.122.0 0.160.132.5 0.170.153.0 注：不銹復(fù)合薄鋼板冷軋后進(jìn)行熱處理、酸洗或類似的處理加工，最后獲得適當(dāng)?shù)燃壍谋砻娲植诙取?表3 不銹復(fù)合鋼板總厚度及其允許偏差 410/mm復(fù)合鋼板總厚度 25

8、111516 2630 6031 9%總厚度允許偏差8%7%6%5%不銹復(fù)合鋼板表面的質(zhì)量特征如下。 級表面 鋼板兩面允許有深度不大于鋼板厚度公差之半，且不使鋼板小于允許最小厚度的一般的輕微麻點(diǎn)、輕微劃傷和輥印。 級表面 鋼板表面允許有深度不大于鋼板厚度公差之半，且不使鋼板小于允許最小厚度的下列缺陷。正面：一般的輕微麻點(diǎn)、輕微劃傷、凹坑和輥印。反面：一般的輕微麻點(diǎn)、局部的深麻點(diǎn)、輕微劃傷、壓痕或凹坑。鋼板兩面超出上述范圍的缺陷允許用砂輪清除，清除深度正面不得大于鋼板復(fù)層厚度之半，反面不得大于鋼板公差。 不銹復(fù)合鋼冷軋薄鋼板的力學(xué)性能應(yīng)符合基層材料相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)基層材料選用深沖拉延鋼時(shí)，力學(xué)

9、性能應(yīng)符合表4的規(guī)定。在彎曲部分的外側(cè)允許產(chǎn)生裂紋，復(fù)合界面不允許分層。 表4 不銹復(fù)合鋼冷軋薄鋼板的力學(xué)性能 伸 性 能拉 復(fù)層為奧 氏體不銹鋼 28 27/%伸長率10復(fù)層為鐵 素體不銹鋼 18 17彎曲角 彎 冷 能性 基層抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 鋼號/MPa 度d=2（內(nèi)彎、外彎試驗(yàn)結(jié)果s/MPa b ） 49008Al350345 180o 不得有分層、裂紋、折斷 36551010Al360 180o不得有分層、裂紋、折斷 注：復(fù)層為0Cr13鋼時(shí)，力學(xué)性能按復(fù)層為鐵素體不銹鋼的規(guī)定。 基層為其他鋼號時(shí)，冷軋復(fù)合薄鋼板的力學(xué)性能按基層牌號相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。為復(fù)合鋼板總厚度。 不銹復(fù)合鋼板

10、標(biāo)準(zhǔn)中沒有彎曲試驗(yàn)規(guī)定時(shí)，可不做彎曲試驗(yàn)；如需求方要求做時(shí)，彎曲直徑d=4。對稱型復(fù)合鋼板任做一個(gè)彎曲試驗(yàn)、非對稱型復(fù)合鋼板進(jìn)行冷彎試驗(yàn)時(shí)，復(fù)層厚度大的面在外側(cè)。 復(fù)合鋼板的接頭設(shè)計(jì)1.3 復(fù)合鋼板焊接接頭設(shè)計(jì)必須考慮便于分別對基層、復(fù)層及過渡層焊接施工和避免或減少焊接第一焊道時(shí)被稀釋的問題。圖1為不銹鋼復(fù)合鋼板、銅及銅合金復(fù)合鋼板對接接頭的常用坡口形式。 鈦及鈦合金或鋁及鋁合金復(fù)層冶金相容性差。因此在接頭設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量避免或減少基層為鈦及鈦合金或金屬熔入復(fù)層金屬。所以在接頭構(gòu)造上與不銹鋼復(fù)合鋼板有較大區(qū)別。圖2 鋁及鋁合金復(fù)合鋼板對接接頭的常用坡口形式。 對接接頭盡可能采用X形坡口雙面焊。同時(shí)

11、考慮過渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。當(dāng)焊接位置受限，必須單面焊時(shí)，可采用單面V形坡口。 2.鈦鋼復(fù)合板的焊接 采用鈦鋼復(fù)合板可以大大擴(kuò)展鈦的應(yīng)用范圍和降低結(jié)構(gòu)件的造價(jià)，許多國家已經(jīng)掌握這種復(fù)合板的生產(chǎn)技術(shù)。我國已經(jīng)采用爆炸成形以及爆炸軋制技術(shù)來生產(chǎn)制造這種復(fù)合板并取得良好效果。 鈦鋼復(fù)合板的分類及性能2.1 目前，生產(chǎn)鈦鋼復(fù)合板最適宜的方法是爆炸成形。也有同時(shí)采用兩種工藝來生產(chǎn)鈦鋼復(fù)合板的：先爆炸成形，然后再進(jìn)行軋制。在真空條件下軋制鈦鋼復(fù)合板比最初采用的真空釬焊工藝更便宜。 鈦鋼復(fù)合板和鈦不銹鋼復(fù)合板用于制造在腐蝕環(huán)境中承受一定壓力、溫度的塔、罐、槽等工程結(jié)構(gòu)。鈦鋼復(fù)合板的分

12、類見表5。鈦鋼復(fù)合板的力學(xué)和工藝性能見表6。鈦不銹鋼復(fù)合板的分類見表7。鈦不銹鋼復(fù)合板的力學(xué)和工藝性能見表8。 表5 鈦鋼復(fù)合板的分類 號代 種 類 B0類00類：用于過渡接頭、法蘭等高結(jié)合強(qiáng)度且不允許不結(jié)合區(qū) B1爆炸鈦鋼復(fù)合板類1存在的復(fù)合板 B22類1 2BR1類1 爆炸軋制鈦鋼復(fù)合板 體等BE2類2類：將鈦材作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)或特殊用途的復(fù)合板，如管板等類：將鈦材作為耐蝕設(shè)計(jì)，而不考慮強(qiáng)度的復(fù)合板，如筒 注：爆炸鈦鋼復(fù)合板以“爆”字漢語拼音第一個(gè)字母B表示，爆炸軋制鈦鋼復(fù)合板以BR表示。 表6 鈦鋼復(fù)合板的力學(xué)和工藝性能 拉伸試驗(yàn) 剪切強(qiáng)度b/MPa 彎曲試驗(yàn) 類復(fù)合0 抗拉強(qiáng)度彎曲直徑d/

13、mm 其他類復(fù)合板 彎曲角/(伸長率/ ) 板/MPa b復(fù)層基或大于倍時(shí)取不夠2內(nèi)彎時(shí)按基層標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)彎180，外彎由復(fù)中材合料標(biāo)準(zhǔn)138 196 B 倍，外彎時(shí)為復(fù)合板厚度的合材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 23規(guī)方較低一的倍 定值注：復(fù)合鋼板抗拉強(qiáng)度按式（7-1）計(jì)算。 B表7 鈦不銹鋼復(fù)合板的分類 代 類分 類途用 種 號0 用于過渡接頭、法蘭等高結(jié)合強(qiáng)度且不允許不結(jié)合區(qū)存在的某些特殊用途B0 類1爆炸鈦不 鈦材參與強(qiáng)度設(shè)計(jì)的復(fù)合板，或復(fù)合板需進(jìn)行嚴(yán)格加工的結(jié)構(gòu)件，如管板等B1 類銹鋼復(fù)合板2 將鈦材作為耐蝕設(shè)計(jì)，不參與強(qiáng)度設(shè)計(jì)的復(fù)合板，如筒體等B2 類注：爆炸鈦鋼復(fù)合板以“爆”字漢語拼音第一個(gè)字母B表示

14、。 表8 鈦不銹鋼復(fù)合板的力學(xué)和工藝性能 拉伸試驗(yàn) 剪切試驗(yàn) 分離試驗(yàn) 彎曲試驗(yàn) 抗拉強(qiáng)度伸長率b/MPa 大于基層或復(fù)合/ 剪切強(qiáng)度類0 b/MPa 197 分離強(qiáng)度 彎曲角) t/MPa /(274 內(nèi)彎180， 外彎由復(fù)合彎曲直徑內(nèi)彎時(shí)按基層標(biāo)準(zhǔn)，夠2倍時(shí)取1381類材料標(biāo)準(zhǔn)中較低B 材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)時(shí)為復(fù)合板厚度的 一方的規(guī)定值1382類 定d/mm外倍 注：復(fù)合鋼板抗拉強(qiáng)度按式（7-1）計(jì)算。 B 鈦鋼復(fù)合板焊接工藝特點(diǎn)2.2 鈦鋼復(fù)合板的復(fù)層（鈦）厚度一般為1.53.0mm，基層厚度為820mm。鈦復(fù)層和鋼基層之間如果不加入中間金屬層，經(jīng)加熱后會(huì)產(chǎn)生脆性層，使鈦鋼復(fù)合板的層間結(jié)合強(qiáng)度降低

15、。因此，可在鈦與鋼之間加入V、Nb或者V Cr等中間合金層。 通過加入各種中間金屬層軋制的鈦鋼復(fù)合板加熱工藝對界面抗拉強(qiáng)度的影響見表9。 由表可見，加入V作為中間層的效果最好。加雙金屬中間層（V Cu或Nb Cu）的結(jié)果并不好。因?yàn)镃u的熔點(diǎn)低，會(huì)形成低熔點(diǎn)共晶體，從而使鈦鋼復(fù)合板的焊接工藝變得更復(fù)雜。 表9 鈦鋼復(fù)合板加熱工藝對界面抗拉強(qiáng)度的影響 抗拉強(qiáng)度/MPa 鈦鋼復(fù)合板 100h 450無中間層265 0.5h 221 800 5h 10h 157 196 272 277 176 178 加V中間層 加Nb中間層 225 294 100 加V Cu201 208 中間層194 206

16、加Nb Cu中間層 219 140 189 181 50h186274167225203 鈦鋼復(fù)合板的焊接主要采用以下兩種工藝：焊縫上加蓋板，見圖3(a)；加中間層，見圖3(b)。 采用第一種焊接工藝時(shí)（在焊縫上加蓋板），對接接頭處的強(qiáng)度性能主要靠基層鋼焊縫來保證，而加蓋板的目的是用來防止侵蝕性介質(zhì)腐蝕焊接接頭。在焊縫和蓋板之間填加的地、填充材料，通常是 Ag（Ag與Ti熔合得很好）或熔點(diǎn)較低的銀釬料，也可以填充環(huán)氧樹脂型聚合物。加填充材料的目的是為了提高接頭的抗腐蝕性能。焊縫可以是如圖4(a)所示的單面焊縫，也可以是如圖4(b)所示的雙面焊縫。 焊接鈦鋼復(fù)合板的第二種工藝是在鈦復(fù)層的坡口中鑲

17、入一層很薄的難熔金屬襯片（見，TIG）焊接鈦鋼復(fù)合板的復(fù)層時(shí)，采用鎢極氬弧焊（）圖1b,如厚度0.1mm的鈮箔或鉬箔等。填加鈦焊絲，鈦絲直徑取決于鈦鋼復(fù)合板的復(fù)層厚度及坡口形式。鎢極電弧在鈦絲和鎢極之間燃燒，不要使電弧直接作用在鈮箔上，焊槍應(yīng)沿著鈦絲移動(dòng)，鈦絲熔化后即形成鈦鋼NbNb的熔點(diǎn)高，鎢極電弧又不直接作用在鈮箔上，所以只有很少部分復(fù)合板的焊縫。因?yàn)?熔化，防止了鈦與鋼的相互熔合，可以有效地防止脆性相的形成。 鈦鋼復(fù)合板焊接實(shí)例2.3 。）（厚度8mm基層為低碳鋼TA2（厚度2mm）， 被焊母材鈦鋼復(fù)合板，復(fù)層為工業(yè)純鈦。3mm進(jìn)行焊接，鎢極直徑采用鎢極氬弧焊（TIG）0.1mm焊接工藝

18、 用厚度的鈮箔作為中間層，焊12V170A，焊接電壓10填加鈦焊絲，鈦絲直徑4mm。焊接工藝參數(shù)為，焊接電流160818mm13.3cm/min，噴嘴直徑。用氬氣作為保護(hù)氣體，保護(hù)熔池的氬氣流量為接速度 。34L/min10L/min，在冷卻過程中保護(hù)焊縫的氬氣流量為，基層金屬的抗397MPa387通過上述工藝獲得的鈦鋼復(fù)合板焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為。在拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，焊接接頭首先在鈮箔與鈦復(fù)層的界面上斷裂，然后431MPa拉強(qiáng)度為426 在鋼基層上破斷。這說明鈦復(fù)層的塑性比低碳鋼基層的塑性差。）等侵蝕性溶液中，耐SOHC1用上述工藝焊接的鈦鋼復(fù)合板接頭在鹽酸（）、硫酸（H42，鈦在硫酸中的腐蝕速訂為

19、0.13mm/a與復(fù)層金屬的耐蝕性實(shí)際上沒有差別。蝕性良好，例如， 。而鈦鋼復(fù)合板焊接接頭的腐蝕速率為0.15mm/a采用鈦鋼復(fù)合板焊接工藝時(shí)，首先要引起注意的是，對基層（鋼基體）主要是熱影響 區(qū)淬硬問題，對復(fù)層（鈦）主要是脆化問題。 3.不銹復(fù)合鋼的焊接 不銹復(fù)合鋼板基層和復(fù)層交界處的焊接屬異種鋼焊接，焊接性主要取決于復(fù)層和基層的物理性能、化學(xué)成分、接頭形式及填充金屬種類。焊接低碳鋼（或低合金鋼）與不銹鋼的復(fù)合鋼板時(shí)，容易產(chǎn)生高溫結(jié)晶裂紋、延遲裂紋和脆化問題。 不銹復(fù)合鋼板的加工特點(diǎn)3.1 不銹復(fù)合鋼板在焊接之前，一般經(jīng)過下料切割成零件，坡口加工以及熱成形、冷成形加工等。 （1）復(fù)合鋼板的切

20、割 不銹復(fù)合鋼板總厚度在12mm以下時(shí)，主要是采用機(jī)械剪斷和冷沖壓加工等方法。加工時(shí)，復(fù)合層必須向下，而碳鋼基層向上，不可損傷復(fù)層表面和結(jié)合處。在基層鋼和復(fù)層鋼都較厚的情況下，可采用等離子切割和氧乙炔火焰切割。在用氧乙炔火焰切割時(shí)，要注意以下問題。 所采用的噴嘴直徑應(yīng)當(dāng)比同一厚度鋼板稍大一些。 切割時(shí)應(yīng)先從基層鋼板一側(cè)開始，氧壓應(yīng)是同等厚度鋼板切割時(shí)氧壓的一半，特別當(dāng) 基層鋼板較薄時(shí)更要低些。不銹鋼復(fù)合板氧乙炔火焰切割的速度要比切割低碳鋼時(shí)的速度慢（見表10）。 表10 不銹鋼復(fù)合板氧乙炔火焰切割的工藝參數(shù) 總厚度 復(fù)層厚度 切割速度 氧壓 噴嘴直徑 工件與噴嘴噴嘴角度 復(fù)合板/mm /MPa

21、 /mm /mm /cn.min-1 距離/mm /(o)1.51.642.580.2451538.550.27525不銹復(fù)合1.2.02.50.3435030.01001.046.090.08028蒙乃爾復(fù)合103031.00.19631.510如果復(fù)合鋼板較厚，氧乙炔火焰不能切割時(shí)，應(yīng)采用等離子弧切割。等離子弧切割時(shí)，一般都從復(fù)層開始，即復(fù)合層在上面一側(cè)開始切割，切割速度和切口質(zhì)量比氧乙炔火焰切割時(shí)高。 （2）復(fù)合鋼板的成型加工 不銹復(fù)合鋼板的成型加工，應(yīng)盡可能實(shí)行常溫冷態(tài)彎曲成型，不可在滾床或壓床進(jìn)行急劇彎曲，要施行逐段的緩慢成型加工。加工過程中復(fù)層表面不可有油污，不可導(dǎo)致傷痕。 一般化

22、工容器和原子能裝置結(jié)構(gòu)，所用的復(fù)合鋼板在焊接之前常需要加熱成型加工。在熱成型的加工過程中應(yīng)注意加工之前應(yīng)清除工件表面上的油污及雜物；加熱要保持弱性焰，注意避免還原性焰產(chǎn)生增碳現(xiàn)象。熱加工后，對于低碳鋼基層可以空冷，對低合金鋼的基層要進(jìn)行保溫緩冷。不銹復(fù)合鋼板加熱成型的溫度范圍見表11。 表11 不銹復(fù)合鋼板加熱成型的溫度范圍 基 層不銹鋼復(fù)層加熱其他復(fù)層加熱 低碳鋼850700950750，實(shí)際加熱到 低合金高強(qiáng)鋼 實(shí)際加熱到 800850 ，實(shí)際加熱到950750珠光體耐熱鋼9095為了避免晶間腐蝕，應(yīng)可能選用有穩(wěn)定劑的不銹鋼95900 焊接性特點(diǎn)3.2 （1）奧氏體系復(fù)合鋼的焊接性 奧氏體

23、系復(fù)合鋼板是指基層是低碳鋼或低合金鋼，復(fù)層是奧氏體不銹鋼的復(fù)合鋼板。復(fù)合鋼板焊接時(shí)，復(fù)層和基層分開各自進(jìn)行焊接。焊接中的主要問題在于基層與復(fù)層交接處的過渡層焊接。焊接這類復(fù)合鋼板時(shí)主要存在以下幾個(gè)問題。 焊縫容易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋 結(jié)晶裂紋是熱裂紋的一種形式。焊縫金屬在結(jié)晶過程中冷卻到固相線附近的高溫時(shí)，液態(tài)晶界在焊接應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂紋。影響結(jié)晶裂紋的因素主要有兩個(gè)。 稀釋率的影響 焊接奧氏體復(fù)合鋼板時(shí)，由于基層鋼板的含碳量高于復(fù)層，復(fù)層受基層的稀釋作用，使焊縫中奧氏體形成元素減少，含碳量增多，焊縫結(jié)晶時(shí)易產(chǎn)生微裂紋。 結(jié)晶區(qū)間的影響 奧氏體鋼結(jié)晶溫度區(qū)間很大，熔池結(jié)晶時(shí)在枝晶的晶界上存在S、P、

24、Si等低熔點(diǎn)共晶物呈現(xiàn)薄膜狀，這種液態(tài)薄膜在拉伸應(yīng)力作用下易產(chǎn)生裂紋。 若焊接材料選擇不合適或焊接工藝不恰當(dāng)，不銹鋼焊縫就可能嚴(yán)重稀釋，形成馬氏體淬硬組織；或由于鉻、鎳強(qiáng)烈滲入珠光體鋼基層而嚴(yán)重脆化，產(chǎn)生裂紋。因此，焊接過渡層時(shí)，要使用含鉻、鎳量較多的焊接材料，保證焊縫金屬含一定量的鐵素體組織，以提高抗裂性，使之即使受到基層的稀釋，也不會(huì)產(chǎn)生馬氏體淬硬組織；同時(shí)，也應(yīng)采用合適的焊接方法和焊接工藝，減小基層一側(cè)熔深和焊縫的稀釋。 熱影響區(qū)容易產(chǎn)生液化裂紋 復(fù)合鋼焊接時(shí)，奧氏體鋼熱影響區(qū)由于受焊接熱循環(huán)影響，低熔點(diǎn)雜質(zhì)被熔化，在焊接應(yīng)力作用下產(chǎn)生液化裂紋。焊接時(shí)，熱影響區(qū)受熔池金屬的熱膨脹作用產(chǎn)生

25、壓縮應(yīng)力，當(dāng)電弧移開后，隨著溫度的降低，壓縮應(yīng)力變拉伸應(yīng)力。之后，熱影響區(qū)晶界上存在的低熔點(diǎn)共晶物的液膜被拉開產(chǎn)生裂紋。這種裂紋是由于奧氏體系復(fù)合鋼板的熱影響區(qū)晶界受焊接熱循環(huán)作用，低熔點(diǎn)共晶物液化產(chǎn)生的，所以稱為液化裂紋。如果晶界析出物的熔點(diǎn)高，即使受焊接熱作用瞬時(shí)產(chǎn)生液態(tài)膜，但在壓縮應(yīng)力作用下已完成結(jié)晶，當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)槔鞈?yīng)力時(shí)晶界已不存在液態(tài)膜了，所以也就不產(chǎn)生裂紋。 防止奧氏體系復(fù)合鋼板焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋和液化裂紋的主要措施為：正確制定焊接工藝，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；合理選擇填充材料。 熔合區(qū)脆化 焊接奧氏體系復(fù)合鋼板時(shí)，熔合區(qū)出現(xiàn)脆化的原因有如下幾個(gè)。 a.結(jié)構(gòu)鋼焊條的影響 用E430

26、3或E4315焊條焊接基層鋼板時(shí)，由于熱作用使復(fù)層鋼板 局部熔化，合金元素滲入焊縫。在熔合區(qū)附近狹小區(qū)域中，攪拌作用不充分而產(chǎn)生馬氏體組織，使熔合區(qū)硬度和脆性增加。 b.不銹鋼焊條的影響 用E347-16或E347-15焊條焊接復(fù)層鋼板時(shí)，容易熔化基層鋼板， 使焊縫金屬成分稀釋，焊縫金屬為奧氏體 馬氏體組織，使塑性和耐蝕性降低，而熔合區(qū)的脆性明顯增加。 c.碳遷移的影響 焊接時(shí)碳由低Cr的基層鋼板（碳鋼或低合金鋼）向高Cr的不銹鋼復(fù) 層焊縫金屬擴(kuò)散遷移，因此在基層和復(fù)層的交界形成高硬度的增碳層和低硬度的脫碳層，引起熔合區(qū)的脆化或軟化。 為了防止碳的遷移，可在基層和復(fù)層之間采用“隔離焊縫”（也稱

27、過渡層）。生產(chǎn)中常選用含Nb的鐵素體焊條在基層鋼板上焊接“隔離焊縫”，然后用奧氏體鋼焊條焊接復(fù)層，最后用結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接基層。這種工藝措施可有效地防止碳的遷移，避免在熔合區(qū)附近出現(xiàn)脫 碳層和增碳層，從而減小了熔合區(qū)的脆化，使復(fù)合鋼板的焊接接頭具有較高的強(qiáng)度和韌性。（2）鐵素體系鋼的焊接性 焊縫易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋 焊接鐵素體復(fù)合鋼板時(shí)，焊縫金屬產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的原因和防止 措施，與焊接奧氏體復(fù)合鋼板時(shí)基本相同。 焊接接頭易產(chǎn)生延遲裂紋 延遲裂紋是焊接接頭冷卻到室溫并在一定時(shí)間后才出現(xiàn)的 焊接冷裂紋，多產(chǎn)生在熱影響區(qū)。焊接鐵素體系復(fù)合鋼板產(chǎn)生延遲裂紋的影響因素有：焊接接頭區(qū)出現(xiàn)脆硬組織；焊縫金屬中有明顯的擴(kuò)

28、散氫聚集；焊接接頭剛度大；有明顯的焊接應(yīng)力。延遲裂紋有潛伏期，用不同的填充材料焊接時(shí)，延遲裂紋的潛伏期和裂紋數(shù)目不同，試驗(yàn)結(jié)果見表12。因此，焊縫延遲裂紋檢驗(yàn)不能焊后立即進(jìn)行。 表12 鐵素體復(fù)合鋼板焊后延遲裂紋潛伏期的試驗(yàn)結(jié)果 焊 條 牌號 14 常用不銹復(fù)合鋼板焊接材料的選用表 型號 預(yù)熱溫度/ 焊 后 24h 48h 裂 紋 數(shù) 目70h 120h 340h G302 E430-16 G307 E430-15 G202 E410-16 不預(yù)熱 50 不預(yù)熱 0 0 4 1 1 2 0 19 17 2 0 0 2 0 50 2 0 0 E410-15 G207 100 0 0 0 0 0

29、0 為了防止產(chǎn)生延遲裂紋，應(yīng)采取下列措施。 焊條要充分干燥 選用的焊條要放置在通風(fēng)處儲(chǔ)藏，嚴(yán)禁焊條受潮或雜亂無章地堆放。 施焊前焊條要烘干 焊條烘干可去除水分和氫，如采用G302或G307焊條，焊前在100以上烘干；采用G202或G207焊條，焊前在50以上烘干，焊后就不產(chǎn)生延遲裂紋。 嚴(yán)格遵守操作規(guī)程 焊接鐵素體復(fù)合鋼板的操作規(guī)程應(yīng)根據(jù)板厚、接頭形式及技術(shù)條 件的要求制定。 焊接程序3.3 （1）復(fù)合鋼板的焊接方法 焊接方法應(yīng)根據(jù)復(fù)合鋼板材質(zhì)、接頭厚度、坡口尺寸及施焊條件等確定。目前焊接復(fù)合鋼常用手工電弧焊，也可用氬弧焊、埋弧自動(dòng)焊或氣體保護(hù)焊。為了減小熔合比，可用雙絲埋弧焊。實(shí)際生產(chǎn)中常用

30、埋弧自動(dòng)焊焊接基層，用手工電弧焊和氬弧焊焊接復(fù)層和過渡層。 為了保證復(fù)合鋼板不失去原有的綜合性能，基層和復(fù)層必須分別進(jìn)行焊接?；鶎拥暮附庸に嚺c珠光體鋼相同，復(fù)層的焊接工藝與相應(yīng)的不銹鋼（或鎳基合金、鈦及鈦合金等）相似，只有基層與復(fù)層交界處的焊接是屬于異種金屬的焊接。 （2）復(fù)合鋼焊接的坡口形式 復(fù)合鋼板下料時(shí)要特別注意，如果采用氧乙炔切割時(shí)，復(fù)層應(yīng)向下，熱影響區(qū)約為610mm。等離子弧切割時(shí)，復(fù)層應(yīng)向上，熱影響區(qū)約為0.51mm。壓縮弧等離子切割的熱影響區(qū)最小或幾乎沒有。無論采用哪種方法下料，焊前都必須打磨接口處，使接口平整并除去切割的熱影響區(qū)部分。 焊接坡口的形式，一般盡可能采用V形或X形坡

31、口雙面焊。先焊基層，然后焊過渡層，最后焊復(fù)層（見圖5）。這樣的焊接順序是為了保證復(fù)合鋼焊接接頭具有良好的耐腐蝕性能。當(dāng)焊接現(xiàn)場的位置不允許作上述順序的焊接時(shí)，可采用V形坡口單面焊。無論是單面焊還是雙面焊時(shí)，都應(yīng)考慮過渡層的焊接特點(diǎn)，并盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。單面焊時(shí)應(yīng)盡量保證復(fù)層中不溶入或少溶入基層成分。 VI形坡口，較厚的復(fù)層鋼板可采用復(fù)合鋼板接頭設(shè)計(jì)和坡口形式見表13。薄件可采用聯(lián)合形坡口。也可以在接頭背面一小段距離內(nèi)進(jìn)行機(jī)械加工，去掉復(fù)UVX形、和形、U形、），以確保焊條一道基層焊道不受復(fù)層金屬過大的稀釋，以致脆化基層珠光6層金屬（見圖 。體鋼的焊縫金屬。復(fù)合鋼板焊接角接頭形式見圖

32、7 形坡口雙面焊。先焊基層，再焊過渡層，最后焊復(fù)層，以保證焊接接頭具一般盡可能采用X有較好的耐蝕性。同時(shí)考慮過渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。當(dāng)因焊接形坡口單面焊，先焊復(fù)層，再焊過渡層，最后焊基層。V位置限制只可采用單面焊時(shí)，可采用 焊接時(shí)盡量使復(fù)層中少溶入基層成分。 ）復(fù)合鋼焊接材料的選用（3焊接材料選擇不合適，不銹鋼焊縫就可能嚴(yán)重稀釋，形成馬氏體淬硬組織。由于鉻、鎳強(qiáng)烈滲入珠光體鋼基層而嚴(yán)重脆化，產(chǎn)生裂紋。因此焊接過渡層時(shí)，為了減少基層對過渡層焊縫的稀釋作用，要選用含鉻、鎳當(dāng)量較高的焊接材料，施焊時(shí)采用小電流，降低熔合比，保證焊縫金屬含有一定量的鐵素體組織，以提高抗裂性，且之

33、即使受到基層的稀釋，也不會(huì) 產(chǎn)生馬氏體淬硬組織。但焊接殘余應(yīng)力大，）焊條，Cr25-Ni13系（A302基層也可全用當(dāng)復(fù)合板度小于25mm時(shí)，然后用鋼焊25mm時(shí)，可先用純鐵焊條焊一層過渡層，消耗不銹鋼焊條多。當(dāng)復(fù)合板厚度大于 條焊接基層。表中列出了基層、復(fù)層和過渡層焊接推薦采常用不銹復(fù)合鋼板焊接材料的選用見表14用的焊條類型。這些焊條是根據(jù)復(fù)合鋼板基層、復(fù)層的性能要求而選定的。不銹復(fù)合鋼雙面 。焊和埋弧焊時(shí)焊接材料的選用見表15復(fù)合鋼的組合 基 層 過 E309-16(E1-23-13-16) 渡 層 復(fù) 層 Q235 0Cr13 E4303 E308-16(E0-19-10-16) E43

34、15,E4316 E309-15(E1-23-13-15) E308-15(E0-19-10-15) 16Mn 0Cr13 E5003,E5015 E309-16(E1-23-13-16) E347-16(E0-19-10Nb-16) 15MnV 0Cr13 E5016 E5515-G E309-15(E1-23-13-15) E347-15(E0-19-10Nb-15) 12CrMo 0Cr13 E5515-B1 E309-16(E1-23-13-16) E347-16(E0-19-10Nb-16) E309-15(E1-23-13-15) E347-15(E0-19-10Nb-15) Q2

35、35 1Cr18Ni9Ti E4303 E309-16(E1-23-13-16) E347-16(E0-19-10Nb-16) E4315,E4316 E309-15(E1-23-13-15) Q235 0Cr18Ni9Ti E347-15(E0-19-10Nb-15) E5003,E5015 16Mn 1Cr18Ni9Ti E309-16(E1-23-13-16) E347-16(E0-19-10Nb-16) E5016 16Mn 0Cr18Ni9Ti E309-15(E1-23-13-15) E347-15(E0-19-10Nb-15) E5515-G 15MnV 1Cr18Ni9Ti E

36、4303 E309Mo-16 E318-16 Q235 Cr18Ni12Mo2Ti （E0-18-12Mo2Nb-16） E4315,E4316 （E1-23-13-Mo2-16） E5003,E5015 16Mn 0Cr18Ni12Mo2Ti E309Mo-16 E318-16 E5016 15MnV 0Cr18Ni12Mo2Ti （E1-23-13-Mo2-16） （E0-18-12Mo2Nb-16） E5515-G 注：括號內(nèi)為GB/T 983-1985型號。 表15 不銹復(fù)合鋼雙面焊和埋弧焊時(shí)焊接材料的選用 焊弧手工電弧焊 埋 復(fù)合鋼板 劑焊焊 牌 號絲型 號 HJ431E4302,E

37、4315Q235H08A,H08J422,J427 H08Mn2SiA,H08AE5003,E5015J422,J427 HJ43120g20、 H08MnAJ507E5515-G 基層 H08MnAJ502, E5003, 09Mn2 HJ431J507H08Mn2SiA16MnE5015 H10Mn2E5515-G15MnTiJ557 E309-16,E309-15A302,A307 HJ260 層H00Cr29Ni12TiAl過 渡 E309Mo-16A312 E308-16,E308-151Cr18Ni9TiA102,A107 H0Cr19Ni9Ti HJ260E347-16,E347

38、-150Cr18Ni9TiA132,A137 H00Cr29Ni12TiAl E316-16,E316-150Cr13A202,A207 復(fù)層 H0Cr18Ni12Mo2Ti E316-16,E316-15Cr18Ni12Mo2TiA202,A207 HJ260H0Cr18Ni12Mo3Ti E318-16A212Cr18Ni12Mo3Ti H00Cr29Ni12TiAl復(fù)合鋼板的基體和復(fù)層分別選用各自適用的焊接材料進(jìn)行焊接。關(guān)鍵是接近復(fù)層的過渡層部分，必須考慮基層的稀釋作用，應(yīng)選用Cr、Ni含量較高的奧氏體填充金屬來焊接過渡層部分，以免出現(xiàn)脆硬組織。復(fù)合鋼板的基層較薄時(shí)（如總厚度不大于8mm

39、），可以用奧氏體焊條或填充金屬焊接復(fù)合鋼的全厚度，這時(shí)更需考慮基層材料的稀釋作用。 當(dāng)復(fù)合鋼板的厚度小于25mm時(shí)，基層也可全用E309-16等焊條，但焊接殘余應(yīng)力稍大些，消耗不銹鋼焊條多。當(dāng)復(fù)合鋼板的厚度大于25mm時(shí)，可先用鐵素體焊條施焊一層過渡層，然后再用碳鋼焊條焊接基層。復(fù)合鋼單面焊焊接材料的選用見表16。 表16 復(fù)合鋼單面焊焊接材料的選用 焊 手工電弧焊弧復(fù)合鋼0Cr18Ni9TE308-16,E308-1A102,A101Cr18Ni9T復(fù)E308A000Cr1F過渡最初兩層HJ43H08E430J42Q235,2基層 (有過渡層) 20g J422,J502 E4303,E50

40、03H08A 16Mn J507 E5015,E5515-GJ507,J557 E5015H08MnA H08MnA 15MnTi 20,20g 基層 16Mn )(無過渡層 15MnTiJ607 A302 A307H10Mn2E6015-G HCr25Ni13E309-16 H00Cr29Ni12TiAlE309-15 （4）復(fù)合鋼的焊接工藝 根據(jù)復(fù)合鋼板材質(zhì)、接頭厚度、坡口尺寸及施焊條件等確定焊接工藝，通常選用手工電弧焊、埋弧焊、氬弧焊、CO氣體保護(hù)焊等。目前常用氬弧焊焊接復(fù)層，用埋弧焊或手工電弧2焊焊接基層。 焊接順序 復(fù)層鋼的焊接順序?yàn)椋合群富鶎?，再焊過渡層，最后焊復(fù)層（見圖以保證焊接

41、接頭具有良好的耐蝕性。同時(shí)還應(yīng)考慮過渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。角接接頭無論復(fù)層位于內(nèi)側(cè)或外側(cè)，均先焊接基層。復(fù)層位于內(nèi)側(cè)時(shí)，在焊復(fù)層以前應(yīng)從內(nèi)角對基層焊根進(jìn)行清根。復(fù)層位于外側(cè)時(shí)，應(yīng)對基層最后焊道進(jìn)行修光。焊接復(fù)層時(shí)，可先焊過渡層，也可直接焊復(fù)層，這要根據(jù)復(fù)合鋼板厚度而定。為了防止第一道基層焊縫中熔入奧氏體鋼，可預(yù)先將接頭附近的復(fù)層金屬加工掉一部分。過渡層高溫下有碳擴(kuò)散過程發(fā)生，在交界區(qū)形成了高硬度的增碳帶和低硬度的脫碳帶，使過渡層形成了復(fù)雜的金相組織狀態(tài)，造成復(fù)層鋼板焊接困難。 焊接工藝要點(diǎn) 焊前正確裝配，是關(guān)系到接頭質(zhì)量的關(guān)鍵。焊前裝配應(yīng)以復(fù)層為基準(zhǔn)， 防止錯(cuò)邊量過大，

42、影響復(fù)層的焊接質(zhì)量。首先必須保證工件裝配的間隙，2mm，保證不錯(cuò)邊。錯(cuò)邊量過大將直接影響過渡層和復(fù)層的焊接質(zhì)量。筒體件裝配焊縫的錯(cuò)邊量允許值見表17。 表17 筒體件裝配焊縫的錯(cuò)邊量允許值 縱縫錯(cuò)邊量/mm環(huán)縫錯(cuò)邊量復(fù)層厚度/mm 0.522.5 1.035裝配時(shí)的點(diǎn)固焊在基層鋼上進(jìn)行，點(diǎn)焊焊縫不可產(chǎn)生裂紋和氣孔，否則應(yīng)鏟去重焊。點(diǎn)焊所用焊條及工藝參數(shù)與生產(chǎn)時(shí)用的相同。嚴(yán)禁用碳鋼或低合金鋼焊接材料在高合金復(fù)層上施焊，并防止用錯(cuò)焊條，把過渡層焊條焊到復(fù)層上。用碳鋼焊條在復(fù)層一側(cè)施焊時(shí)，應(yīng)對復(fù)層表面（坡口兩側(cè)各150mm范圍）涂覆白堊粉保護(hù)，已經(jīng)粘上的飛濺顆粒必須仔細(xì)清除掉。不銹鋼復(fù)層不可有劃傷或

43、污染。 先焊基層，第一道基層焊縫不應(yīng)熔透到復(fù)層金屬，以防焊縫金屬發(fā)生脆化或產(chǎn)生裂紋。基層鋼焊接時(shí)，仍按基層鋼常規(guī)焊接電流施焊。對于過渡層的焊接，為了減少母材對焊縫的稀釋率，在保證焊透的條件下，應(yīng)盡量采用小電流焊接。 基層焊完后，用碳弧氣刨、鏟削或磨削法清理焊根，經(jīng)X渡層，最后將復(fù)層焊滿。要盡量減少焊縫的稀釋，采用小直徑焊條和窄焊道；自動(dòng)焊時(shí)，采用擺動(dòng)焊絲或多絲焊以減小熔合比，盡量采用直流正接。焊過渡層焊縫時(shí)，必須蓋滿基層焊縫，且要高出基層與復(fù)層交界線約1mm，焊縫成形要平滑，不可凸起，否則需用手砂輪打磨掉。Q235 1Cr18Ni9Ti復(fù)合板焊接的工藝參數(shù)見表18。 復(fù)合鋼板焊接的工藝參數(shù)18

44、 Q235 1Cr18Ni9Ti表工電弧焊，其HJ43用埋弧HJ43HJ26）一般對接接頭1./m1.1.射線探傷合格后，才能焊接 條 焊 焊條直徑焊縫層次 牌號 1 號型 /mm 3 基層2J427 3 E309-16(E1-23-13-16)4A302過渡層 E4315 4 4 4 E309Mo-16(EE1-23-13Mo2-16復(fù)層A3125 4焊接小直徑復(fù)合鋼管時(shí)，第一層焊道應(yīng)采用鎢極氬弧焊，然后用焊接第二層。原子能反應(yīng)堆球形壓力容器是由大厚度雙層鋼構(gòu)成，施焊過程中先焊內(nèi)部不銹括號內(nèi)為GB/T 983-1985 的型號。 鋼復(fù)合層，再焊一層鐵素體過渡層，最后用低合金鋼焊條填滿基層焊縫

45、。根據(jù)工作條件選用結(jié)構(gòu)材料時(shí)，應(yīng)使奧氏體焊縫與珠光體鋼熔合區(qū)中的擴(kuò)散層降低到最小程度。這一點(diǎn)對于在高溫和有腐蝕性介質(zhì)中工作的構(gòu)件以及焊后需要進(jìn)行回火處理的大型構(gòu)件來說尤其重要。在很多情況下，焊接構(gòu)件的允許工作溫度應(yīng)低于珠光體鋼的使用溫度。產(chǎn)生擴(kuò)散過渡層或引起擴(kuò)散過渡層變寬。為了防止擴(kuò)散層的生成和變寬，可采用含碳化物形成元素的珠光體焊條進(jìn)行焊接，或在焊接坡口處用由于熔合區(qū)化學(xué)成分、組織性能的不均勻性以及基層、復(fù)層兩種鋼熱導(dǎo)率的差異，可能 焊接電焊接電/2122161921314221415E309-1等奧氏體焊條 焊后熱處理3.4 不銹復(fù)合鋼熱處理時(shí)，在復(fù)合鋼交界面上會(huì)產(chǎn)生碳元素從基層向復(fù)層的擴(kuò)

46、散，并隨溫度升高，保溫時(shí)間增長而加劇。結(jié)果在基層一側(cè)形成脫碳層，在不銹鋼一側(cè)形成增碳層，使其硬度增高，韌性下降。脫碳層一側(cè)軟化，強(qiáng)度降低?；鶎优c復(fù)層的熱膨脹系數(shù)相差很大，在焊接加熱、冷卻過程中，在鋼板的厚度方向上會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力在復(fù)層的不銹鋼表面上形成拉伸應(yīng)力，成為設(shè)備使用過程中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂等事故的原因，不可忽視。 在不銹復(fù)合鋼的焊接接頭中，既不進(jìn)行復(fù)層的固溶處理，一般也不進(jìn)行消應(yīng)力熱處理。但是，在極厚的復(fù)合鋼的焊接中，往往要求采取中間退火和消除應(yīng)力熱處理。消除焊接殘余應(yīng)力的熱處理最好在基層焊完后進(jìn)行，熱處理后再焊過渡層和復(fù)層。如需整體熱處理時(shí)，選擇熱處理溫度時(shí)一考慮對復(fù)

47、層耐蝕性的影響、過渡層組織不均勻性及異種鋼物理性能的差異。熱處理溫度一般為450650（多數(shù)情況下是選擇下限溫度而延長保溫時(shí)間）。 奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性，但是焊接接頭存在拉應(yīng)力的情況下，容易引起應(yīng)力腐蝕裂紋。因此必須設(shè)法使其表面殘余拉應(yīng)力減小。減小不銹復(fù)合鋼表面殘余應(yīng)力的方法有如下幾種。 退火處理 可以減小不銹復(fù)合鋼表面的殘余應(yīng)力，但是在不銹復(fù)合鋼中，焊接接頭的不銹鋼一側(cè)和碳鋼一側(cè)的物理化學(xué)和力學(xué)性能有很大差異，即奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼大得多，在退火后的冷卻過程中會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以退火并不能達(dá)到完全消除不銹鋼殘余拉伸應(yīng)力的預(yù)期效果。但在相當(dāng)高的溫度下退火時(shí)，由于焊縫金屬在常溫下

48、的屈服應(yīng)力降低，使不銹鋼部分的殘余拉伸應(yīng)力有一定的降低。另外，退火可以消除基層部分的殘余應(yīng)力。 借助變形法消除應(yīng)力 對于存在殘余拉伸應(yīng)力的焊接結(jié)構(gòu)件，從外部施加拉伸變形（以彈性變形的大小為限），則存在殘余拉伸應(yīng)力的地方會(huì)引起塑性變形而使殘余應(yīng)力降低。從實(shí)際效果看，通過應(yīng)用變形法達(dá)到減輕雙層不銹復(fù)合鋼容器上不銹鋼部分的殘余應(yīng)力是可行的。 噴丸處理 采用噴丸處理雙層復(fù)合鋼的不銹鋼部分，使材料表面造成殘余壓縮應(yīng)力， 從而防止應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。 4.銅鋼復(fù)合鋼板的焊接 銅鋼復(fù)合鋼板的焊接特點(diǎn)4.1 銅鋼復(fù)合鋼板常用脫氧銅或無氧銅作復(fù)層。鋼和銅在高溫時(shí)的晶格類型、晶格常數(shù)和原子半徑等都很接近，這對焊接

49、是有利的。但是熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)等物理性能差異較大，給焊接造成一定的困難。 鋼與銅的線膨脹系數(shù)相差較遠(yuǎn)，而且銅鐵二元合金的結(jié)晶溫度區(qū)間很大，故在焊接時(shí)容易產(chǎn)生熱裂紋。銅對鐵的表面活性高，液態(tài)銅或銅合金有可能向其所接觸近縫區(qū)的鋼表面內(nèi)部滲透，使鋼的近縫區(qū)形成滲透裂紋。實(shí)踐證明，含Ni、Al、Si銅合金的焊縫金屬對鋼的滲透較少，而含Sn的青銅則滲透嚴(yán)重。此外，鋼的組織狀態(tài)也對滲透裂紋有重要影響。液態(tài)銅能浸潤奧氏體而不能浸潤鐵素體，所以單相奧氏體鋼比奧氏體鐵素體雙相鋼更易發(fā)生滲透裂紋。 銅鋼復(fù)合鋼板焊接工藝4.2 銅和鋼鎳合金復(fù)層的最好焊接方法是氣體保護(hù)焊。銅復(fù)層厚度大于3.2mm時(shí)，推薦預(yù)熱

50、溫度不小于150，用直徑小于1.6mm的銅焊條焊接。復(fù)層較薄時(shí)，若采用預(yù)熱，則先去除一部分過渡層后再焊復(fù)層，以控制復(fù)層焊縫因稀釋帶入的鐵量，保證耐蝕性。復(fù)層厚度小于2.3mm時(shí)，應(yīng)在鋼上小心地熔敷一層銅，再用后傾焊法的半自動(dòng)MIG焊，電弧直接作用在熔池上，而不作用在鋼上，使第一層焊道的含鐵量小于5，以防止熱裂紋和滲透裂紋。 銅鋼復(fù)合板過渡層的焊接材料可按表19選取。銅鋼復(fù)合鋼板對接時(shí)的坡口形式及尺寸見表20。表中后兩種是先焊復(fù)層后焊基層的坡口形式。 表19 銅鋼復(fù)合板過渡層的焊接材料 基層材 料 材 層 復(fù) 料硅青銅銅 鋁青銅 TcuSnB(T227)磷青銅 或ENiCu-7 ENiCu- 7

51、TcuAl(T237)HSCuAl(HS213) HSCuSn(HS212 )TcuAl(T237) HSCuAl(HS213)HSCuAl(HS213TCuAl, )ENiCu-7 TcuAl(T237)TcuAl(T237) 低合金TCuAl,TcuSnB(T227) HSCuSn(HS212HSCuAl(HS213ENiCu-7 鋼HSCuAl(HS213HSCuSn(HS212) )注：括號內(nèi)為焊條牌號或焊絲代號。 白 5.復(fù)合滲鋁鋼的焊接 滲鋁鋼管具有優(yōu)異的抗高溫氧化性和耐蝕性，可代替人格昂貴的不銹鋼和耐熱鋼，大大提高石化設(shè)備的使用壽命，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在美、日、英、德等工業(yè)

52、發(fā)達(dá)國家滲鋁鋼被廣泛應(yīng)用于石油、化工和電力等工業(yè)部門中。但是，滲鋁鋼管的焊接問題多年來一直阻礙著滲鋁鋼的推廣應(yīng)用。滲鋁鋼管的焊接有其復(fù)雜性，不同的滲鋁工藝（如熱浸鋁法、固體粉末法、噴滲法等），滲鋁鋼管的焊接性能差異極大。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)不同滲鋁鋼的性能特點(diǎn)制定相應(yīng)的焊接工藝。 滲鋁鋼的特性5.1 滲鋁鋼是碳鋼和低合金鋼經(jīng)過滲鋁處理，在鋼材表面滲入鋁元素，形成0.20.5mm鐵鋁合金層的新型復(fù)合鋼鐵材料。滲鋁鋼具有優(yōu)異的抗高溫氧化性和耐蝕性，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。與原來未滲鋁的鋼材相比，滲鋁鋼可明顯地提高抗氧化性的臨界溫度約200以上，在高溫HS介質(zhì)中的耐蝕性可提高數(shù)十倍以上。 2近年來，滲鋁鋼也

53、開始在我國一些產(chǎn)業(yè)部門（如電力、石油化工、汽車工業(yè)等領(lǐng)域）得到應(yīng)用，并已顯示出優(yōu)越性。我國對滲鋁鋼焊接的研究大多是針對熱浸滲鋁鋼的焊接，熱浸滲鋁工藝生產(chǎn)的滲鋁鋼滲層中Al、Fe含量，顯微硬度及主要相組成見表21，滲層深度變化對滲鋁層中的Al含量及顯微硬度的影響如圖8所示。 表21 熱浸滲鋁鋼滲層中Al、Fe含量，硬度及主要相組成 距表層的距離 顯微硬度 主要相組成/% Fe含量區(qū)域 Al/% 含量/MH m /Al2O3 36.6 表層0 180 64.0 240 34.0 12 66.0 FeAl Fe3Al 18 32.7 490 68.1 滲鋁層外層 630 24 820 29.2 32

54、 70.4 740 55 26.5 73.2 Fe2Al5 FeAl Fe3Al 690 68 滲鋁層中層FeAl Fe3Al 614 80 588 110 80.6 18.8 -Fe(Al) 130 89.2 10.8 Fe3Al 423 滲鋁層 91.0 392 160 8.1 固溶體1-Fe(Al) 滲鋁層180 290 97.8 1.4 與母材交界固溶體 99.2 0.3 鐵素體270 190 熱浸滲鋁鋼在工件表面存在脆性外表層，該脆性層主要是含Al較高的Fe-Al化合物脆性相，如Fe2Al5相（54.71%Al）等。由于脆性外表層的存在，使?jié)B鋁鋼的焊接性變差，在焊接過程中極易產(chǎn)生裂紋。對熱浸滲鋁鋼及時(shí)進(jìn)行退火處理對減少脆性外表層有利，但完