異種金屬焊接

1、異種金屬焊接 異種金屬的焊接異種金屬的焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接的組合類型 按工程實際需要，組合是多樣的按工程實際需要，組合是多樣的 若按材料種類組合類型若按材料種類組合類型: 1)異種鋼的焊接。又稱異種黑色金屬的焊接。如異種鋼的焊接。又稱異種黑色金屬的焊接。如 珠光體鋼和奧氏體鋼組合的焊接等。珠光體鋼和奧氏體鋼組合的焊接等。 2)異種有色金屬的焊接。異種有色金屬的焊接。 如銅和鋁之間的焊接等。如銅和鋁之間的焊接等。 3)鋼和有色金屬的焊接。如鋼和鋁的焊接等。鋼和有色金屬的焊接。如鋼和鋁的焊接等。 目前異種材料焊接方面還有 金屬-陶瓷; 金屬塑料; 1 金屬-金屬間化合物. 異種金屬焊接

2、 異種金屬的焊接性異種金屬的焊接性 (1)物理性能差異帶來的焊接問題物理性能差異帶來的焊接問題 1)熔點熔點 熔焊時，兩種母材都須熔化，若兩者熔化溫度接近熔焊時，兩種母材都須熔化，若兩者熔化溫度接近 (相差相差100以內(nèi)以內(nèi))，通常的焊接方法和工藝都能順利進，通常的焊接方法和工藝都能順利進 行。兩者熔化溫度相差很大時，就會因它們?nèi)刍煌?。兩者熔化溫度相差很大時，就會因它們?nèi)刍煌?步，低熔點金屬過早熔化而發(fā)生流淌或者與高熔點金步，低熔點金屬過早熔化而發(fā)生流淌或者與高熔點金 屬產(chǎn)生未熔合。此外，熔點高的金屬凝固和收縮時，屬產(chǎn)生未熔合。此外，熔點高的金屬凝固和收縮時， 會使出處于部分凝固和薄弱狀

3、態(tài)的低熔點金屬產(chǎn)生應會使出處于部分凝固和薄弱狀態(tài)的低熔點金屬產(chǎn)生應 力，導致裂紋。力，導致裂紋。 異種金屬焊接 2)熱導率和比熱容熱導率和比熱容 兩種金屬熱導率和比熱容相差很大時，會導致熱兩種金屬熱導率和比熱容相差很大時，會導致熱 輸入失衡熔化不均和改變焊縫及其兩側的結輸入失衡熔化不均和改變焊縫及其兩側的結 晶條件。晶條件。 例如，熱導率高的金屬熱影響區(qū)寬，冷卻速度例如，熱導率高的金屬熱影響區(qū)寬，冷卻速度 快容易淬硬，而熱導率低的金屬則發(fā)生過熱?？烊菀状阌?，而熱導率低的金屬則發(fā)生過熱。 3)線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù) 線膨脹系數(shù)差別較大的異種金屬焊接在一起時，線膨脹系數(shù)差別較大的異種金屬焊接在一起時

4、， 由于彼此間冷卻收縮不一致，便會引起較大的由于彼此間冷卻收縮不一致，便會引起較大的 焊接應力，嚴重時能導致焊接裂紋。焊接應力，嚴重時能導致焊接裂紋。 異種金屬焊接 4)磁場作用磁場作用 有磁性金屬和無磁性金屬組合，當采用直流電 弧或電子束方法焊接時會因磁場的作用，使電 弧偏吹或電子束偏離其軸線(偏向磁鐵體一側)， 其后果是磁鐵體金屬熔化量過大，產(chǎn)生過分稀 釋，或無磁性金屬根部未熔合等缺陷。 異種金屬焊接 (2)異種金屬的相溶性異種金屬的相溶性 異種金屬之間能否進行焊接，決定于這兩種 金屬在焊接條件下它們合金元素之間的相 互作用。 當兩種金屬元素之間不但在液態(tài)而且在固 態(tài)下都互相溶解，能形成一

5、種新相固溶 體，那么這兩種金屬元素之間便具會了冶金 學上的“相溶性”，原則上是可以焊接的。 異種金屬焊接 合金元素之間相溶條件合金元素之間相溶條件: 兩者晶格類型相同兩者晶格類型相同(如同為體心立方晶格); 原子大小相近原子大小相近(即原于半徑相差不大); 元素周期表中位置相鄰元素周期表中位置相鄰(即電化學性質相差小)。 若同時能滿足這些條件，則能無限制地溶解、 所形成的固溶體稱無限固溶體。無限固溶體。 如果只是部分地滿足上述條件，則只能有限地溶 解，這樣的固溶體稱有限固溶體有限固溶體。 異種金屬焊接 當有限固溶體的溶質金屬量超過了溶解度(達飽和)， 就可能出現(xiàn)兩種情況： 在該固溶體中析出另一

6、種固溶體，從而形成兩相混 合物； 在該固溶體中析出金屬間化合物。 金屬間化合物的性質硬而脆，常稱脆性相，它不能用 于連接金屬，在焊縫金屬不希望出現(xiàn)這種組織。如果 在固溶體焊縫中出現(xiàn)了金屬間化合物，則接頭的塑性 和韌性下降.影響程度決定于它的類型，數(shù)量、形態(tài)及 其分布。 若焊縫中金屬間化含物越多，且在晶界上呈網(wǎng)狀 分布，則接頭的性能就越差。 異種金屬焊接 設法避免或控制金屬間化合物的形成，由于金屬間 化合物形成一般需要一定孕育時間，而且和溫度有 關。若能采用在較低的溫度下焊接或加熱時間很短， 就有可能不產(chǎn)生金屬間化合物。 所以異種金屬大多數(shù)的組合，選用固態(tài)焊接方 法比用熔化焊接方法更易實現(xiàn)。 兩

7、金屬在液態(tài)、固態(tài)都不相溶解，又不形成金 屬間化合物，則在液態(tài)時便會按比重分層，冷卻時 各自獨立結晶。這類的金屬組合是不能直接焊接的。 需要對這種金屬焊接時，只能尋找與這兩者都只有 相溶性的第三種金屬作中間層(過渡層)進行焊接。 判斷方法:相圖相圖 異種金屬焊接 按接頭組成歸納，分成三種組合類型按接頭組成歸納，分成三種組合類型 1)只有兩種不同金屬材料組合的接頭，可表只有兩種不同金屬材料組合的接頭，可表 示為示為“A十十B”.如銅與鋁摩擦焊；用純鎳焊條如銅與鋁摩擦焊；用純鎳焊條 焊補鑄鐵缺焊補鑄鐵缺; 2)由三種或三種以上不同金屬材料組合的接由三種或三種以上不同金屬材料組合的接 頭。頭。 3)復

8、合鋼板復合鋼板(即雙金屬即雙金屬)結構的接頭。結構的接頭。 典型的例子是以珠光體結構鋼為基層以奧氏典型的例子是以珠光體結構鋼為基層以奧氏 體不銹鋼為覆層的覆層的復合鋼板焊接接頭。體不銹鋼為覆層的覆層的復合鋼板焊接接頭。 異種金屬焊接 焊 縫 金 屬 的 稀 釋 (1) 稀 釋 率 計 算 異種金屬焊接 異種金屬焊接 (2)焊縫金屬化學成份平均含量計算 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬的焊接方法和焊接材料異種金屬的焊接方法和焊接材料 (1)焊接方法焊接方法 1)熔焊熔焊 稀釋率影響很大稀釋率影響很大. 焊條電弧焊的稀釋率可高達焊條電弧焊的稀釋率可高達30； 熔化極氣體保護焊約在

9、熔化極氣體保護焊約在1050范圍，其中范圍，其中 噴射過渡的稀釋率最大，而短路過渡最小；噴射過渡的稀釋率最大，而短路過渡最??； 埋弧焊熔深較大，其稀釋率在埋弧焊熔深較大，其稀釋率在1075變動變動; 若采用帶狀電極就可以降低。若采用帶狀電極就可以降低。 異種金屬焊接 在異種金屬熔焊中，經(jīng)常采用減少稀釋的方法 是堆 焊過渡層(又叫隔離層)法。 異種金屬焊接 2)壓焊壓焊 大多數(shù)壓焊方法是對母材加熱至塑性狀態(tài) 或不加熱，在一定壓力下完成焊接的，一般個 存在稀釋問題。其中冷壓焊、超聲波焊、擴散 焊等方法在接頭處溫度低，一般也不發(fā)生金屬 間化合物，這對異種金屬焊接很有利。如閃光 對焊、摩擦焊等，其結合

10、面焊接時發(fā)生熔化， 但在頂鍛階段便把局部熔化的金屬或金屬間化 合物擠壓出去了。只有電阻點焊和縫焊的焊縫 上有熔核存在。 壓焊最大缺點是對焊接接頭 有一定要求。 異種金屬焊接 例如，電阻點焊、縫焊、超聲波焊等必須采用搭接接頭； 摩擦焊時工件之間要產(chǎn)生相對高速旋轉，至少有一個工 件能轉動：爆炸焊只適用于較大面積的連接等。壓焊的 應用范圍受到很大限制. 3)釬焊 是異種金屬常用的焊接方法。釬料與母材之間就 是異種金屬的焊接。其特點是兩母材都不熔化，熔化的 是熔點比母材低。 4)熔焊釬焊 這是一種為了解決異種 金屬間沒有相溶 性或易生成金屬間化合物時采取的一種焊接技術。實質 是在一個異種金屬接頭上對最

11、難焊接的金屬采取釬焊， 易焊接的金屬采取熔焊。簡易的作法是先釬焊，后熔焊。 ）擴散焊 異種金屬焊接 (2)焊接材料 對填充金屬的要求： 1)能夠承受母材的稀釋而不產(chǎn)生裂紋、氣孔、夾 雜物以及有害的金屬間化合物； 2)形成的焊縫金屬其組織和性能保持穩(wěn)定。在使用 條件下不會產(chǎn)生元素的遷移，脆性相析出等不良現(xiàn) 象； 3)具有與母村相適應的物理性能。如線膨脹系數(shù)介 于兩母材之間；熱導率和電導率盡可能相近等； 異種金屬焊接 4)所形成的焊縫金屬，在使用各條件下其強度和塑性 至少與兩母材中的一種相同；其耐腐蝕性能也應等于 或超過兩母材的耐蝕性能。 在具體選擇中遇到兩種母材熔化溫度相差很大時，宜 選擇常用于

12、焊接低熔點母材的哪種填充金屬。如果用 了高熔點填充金屬就可能受到低熔點母材的過分稀釋； 當兩母材線膨脹系數(shù)相差較大，除了選用線膨脹系數(shù) 介于兩母材之間的填充金屬外，也可以考慮選用具有 高塑性的填充金屬，緩解因溫度變化時所產(chǎn)生的熱應 力。 異種金屬焊接 黑色白色金屬焊接黑色白色金屬焊接 指非合金鋼或低合金鋼與不銹鋼之間的 連接。 珠光體鋼、鐵索體和鐵素體馬氏體鋼 以及奧氏體鋼； 奧氏體鐵素體鋼與奧氏體鋼。 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 (1)不同珠光體鋼的焊接 碳(或碳當量)是決定珠光體鋼在焊接時淬 火傾向的主要因素，一般按異種鋼中碳（或碳 當量)最小的鋼來選擇焊接材料。 對于與高溫

13、工作的鉻鉬耐熱鋼焊接時，為 了保證接頭的熱強性，則選用耐熱的焊接材料。 焊前是否預熱，視異種鋼中碳(或碳當量)最高 的鋼及厚度來決定。 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 (2)不同的鐵素體鋼和鐵素體不同的鐵素體鋼和鐵素體馬氏體鋼的焊接馬氏體鋼的焊接 這類鋼中含有強烈的碳化物形成元素鉻，且含量 較高。焊接時要防止焊接熔池受大氣作用，避免合金 元素氧化燒損，宜選用低氫型焊條。 當焊接純鐵素體鋼時，防晶粒過分長大使接頭韌 性下降。低碳的鐵素體鋼焊前可不預熱，但焊接線能 量應盡量低，層間溫度在100以下。含碳量較高的鐵 素體鋼其組織中有相當數(shù)量的馬氏體，焊接時要注意

14、 近縫區(qū)馬氏體脆化而引起裂紋。 通常是焊前須預熱，焊后立即高溫回火。也可以 采用奧氏體鋼焊縫。但這時焊縫金屬的強度大大低于 母材，須慎重。 異種金屬焊接 異種金屬焊接 (3)不同奧氏體鋼的焊接不同奧氏體鋼的焊接 各種奧氏體鋼無論如何組合，幾乎都可以用各種 焊接方法進行焊接。因為具有單相奧氏體組織的鋼在 任何溫度下不會發(fā)生相變，而且這種組織具有良好的 塑性和韌性。 目前仍以焊條電弧焊焊接不同奧氏體鋼組合的為多， 除了焊條電弧焊適應性強外，奧氏體鋼焊條的品種多， 能滿足不同組合的需要。它們主要是奧氏體的耐酸、 耐熱和熱強鋼之間組合的焊接。 異種金屬焊接 奧氏體鋼與鐵素體奧氏體鋼之間的焊接奧氏體鋼與

15、鐵素體奧氏體鋼之間的焊接 在奧氏體異種鋼材之間焊接時，對焊接材料的選擇 首先必須考慮到奧氏體鋼焊接時在合金成分與最佳 含量略有出入情況下就容易產(chǎn)生裂紋這一重要因素。 焊接材料: 第一類屬于最常用的奧氏體鋼，鉻高于鎳，可以用 工藝性最好的奧氏體鐵素體焊接材料進行焊接； 異種金屬焊接 (例如lCrl8Nil0Ti，1Crl6Nil4M02，它們處在狀態(tài)圖中 A和B點)，則可以選用奧氏體鐵索體焊接材料。此時， 焊縫成分中的主要合金元素要比熔敷金屬中的相對少 些。所以在通常每材的焊接熔透深度下，就可以使焊 縫中保證具有奧氏體鐵索體組織。 第二類鋼奧氏體含量提高了，鎳的含量超過了鉻，因 而就不能再用奧氏

16、體鐵素體焊接材料進行焊接了。 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 舉例：電站用奧氏體鋼管異種鋼焊接研究現(xiàn)狀舉例：電站用奧氏體鋼管異種鋼焊接研究現(xiàn)狀 奧氏體不銹鋼與鐵素體型耐熱鋼異種金屬的焊接 研究， 近20 年來取得了較大的進展。隨著火力發(fā)電機 組容量和參數(shù)的提高, 電站鍋爐對流管束高溫段正越來 越多地選用奧氏體鉻鎳不銹熱強鋼， 從經(jīng)濟角度考慮， 其低溫段仍然沿用鐵素體型低合金鉻鉬耐熱鋼。因此, 火力發(fā)電機組中隨著各個部位工作溫度的不同, 相應地 需要使用各種不同化學成分和組織結構的鋼材, 必然會 遇到異種鋼的焊接問題。 近年來, 國內(nèi)、外多次發(fā)生異種鋼焊接接頭的斷裂 失效事故。異種鋼接

17、頭的早期失效是一個世界性的問 題, 即使采用鎳基材料, 接頭往往也達不到設計壽命。 異種金屬焊接 在我國, 電站鍋爐由于采用A/F 異種鋼接頭歷史比較短, 異種鋼早期失效的報導并不多,但也有一部分電廠的異 種鋼接頭在較短運行時間內(nèi)頻繁爆漏. 河南首陽山電廠300 MW 鍋爐過熱器SA 2132TP347H 與12Cr2MoVWV T iB 異種鋼接頭在168 h 試運行后1 個月內(nèi)連續(xù)3 次發(fā)生爆管。 異種鋼接頭高溫運行早期失效原因異種鋼接頭高溫運行早期失效原因 影響異種鋼接頭失效的因素很多, 失效的主要原因至今 還沒有形成統(tǒng)一的認識, 各國研究結果歸納如下: (1) 材料之間的熱膨脹系數(shù)差別

18、太大; (2) 由于碳遷移在低合金鋼側熱影響區(qū)產(chǎn)生脫碳帶; 異種金屬焊接 (3) 材料之間的蠕變不匹配; (4) 有害元素在熱影響區(qū)晶界偏析; (5) 鐵素體鋼熱影響區(qū)的蠕變脆性和回火脆性; (6) 熱影響區(qū)產(chǎn)生碳化物, 這種碳化物促使裂紋成核; (7) 在鐵素體鋼一側靠近焊縫界面產(chǎn)生氧化缺口, 減少了 有效截面積, 造成應力集中; (8) 鐵素體鋼焊縫界面附近貧鉻, 形成氧化缺口, 裂紋形 核擴展;缺口, 裂紋形核擴展; (9) 焊縫缺陷以及再熱裂紋; (10) 接頭存在殘余應力; 異種金屬焊接 (9) 焊縫缺陷以及再熱裂紋; (10) 接頭存在殘余應力; ( 11) 啟動、停機(加載、卸載

19、) 產(chǎn)生的溫度、應力循環(huán); (12) 熱膨脹裝配不合理、振動和自重產(chǎn)生的系統(tǒng)內(nèi)部 應力; (13) 超溫、超載。 上述諸多因素中, 由于組織、性能的差異而產(chǎn)生的失效 是應考慮的主要方面, 一些外在因素是值得注意的“后 天”因素。 異種金屬焊接 異種鋼接頭失效機理異種鋼接頭失效機理 異種鋼接頭的失效機理是一個至今尚未完全弄清楚的問 題, 焊接研究人員都試圖從微觀組織上說明失效機理, 但 看法有許多分岐。 (1) 低合金鋼側距熔合線1 至2 個晶粒的原始奧氏體晶界 上形成裂紋并擴展產(chǎn)生失效。這種模式在不銹鋼填充金 屬的異種接頭中比較普遍, 也偶見于鎳基填充金屬。 (2) 運行中沿熔合線寬帶狀碳化物

20、形成裂紋和擴展并導 致失效, 這種模式在鎳基填充材料的異種鋼接頭中比較 普遍。 (3) 焊縫中低合金鋼界面外壁形成氧化缺口并擴展而導 致失效。 異種金屬焊接 在奧氏體焊縫的異種鋼的失效接頭中, 可以看到晶間斷 裂的特征 , 這說明已涉及到高溫晶界滑移的蠕變孔洞的 變形機理。在低應力的情況下, 蠕變孔洞在原始奧氏體 的晶界上形核, 并且聚集長大, 最后導致蠕變損傷。 異種鋼焊接接頭由于發(fā)生碳遷移, 形成碳濃度梯度的 起伏, 即通常所說的脫碳層和增碳層, 其物理和化學性能 受到很大影響。因此, 對碳遷移現(xiàn)象的研究引起了廣泛 的重視。 碳遷移是異種鋼接頭運行中的一個重要現(xiàn)象, 越過 焊縫界面的碳遷移

21、被認為是影響接頭壽命的一個重要因 素。采用鎳基填充金屬雖然可有效地抑制碳遷移, 但也 同樣存在著碳遷移現(xiàn)象; 在鐵素體中使用穩(wěn)定化元素對 阻止碳遷移是有效的, 但不容易采用, 而且對長期運行也 不完全有效。 異種金屬焊接 異種有色金屬焊接 鋁與銅的焊接 鋁與銅可以用熔焊、壓焊和釬焊，其 中以壓焊應用最多。 鋁和銅能形成多種由金屬間化合物為主的固溶體相， 其中有A1Cu2、A12Cu3,A1Cu、A12Cu等。 鋁銅合金中含銅量在12一13以下時，綜合性能 最好。因此，熔焊時應設法控制焊縫金屬的鋁銅合金 中銅的含量不超過這個范圍，或者采用鋁基合金。 異種金屬焊接 鈦與鋁的焊接 異種金屬焊接 異種

22、金屬焊接 鈦銅的焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 鋼與有色金屬的焊接 鋼與鋁及其合金的焊接 (1)焊接性 1)兩者熔點相差大，同時達到熔化很困難； 2)熱導率相差23倍，同一 熱源很難加熱均勻； 3)線膨脹系數(shù)相差約1.42倍，在接頭界面兩側必然產(chǎn)生 熱應力,無法通過熱處理消除： 4)鋁及鋁合金表面受熱能迅速生成氧化，給金屬熔合造 成困難。 異種金屬焊接 異種金屬焊接 擴散焊 為了防止接合界面產(chǎn)生金屬間化合物,最好焊前在 鋼表面電鍍上銅、鎳中間層。 異種金屬焊接 鋼與銅及其合金的焊接 鋼與銅焊接性較好，因為銅與鐵不形成脆件化合物， 相互間有一定溶解度，晶格類型相同，晶格參數(shù)相近。

23、 但由于兩者熔點、熱導率、線膨脹系數(shù)等熱物理性能 差別大，給熔焊工藝帶來許多困難。 主要是銅一側熔合區(qū)易產(chǎn)生氣孔和母材晶粒長大：由 于存在低熔點共晶和較大熱應力，故有裂紋傾向；鋼 一側熔合同經(jīng)常發(fā)生液態(tài)鋼向銅晶粒之間滲透導致形 成熱裂紋。 銅與鋼用摩擦焊、擴散焊、爆炸焊等固態(tài)焊均能獲得 優(yōu)良的焊接接頭。 異種金屬焊接 攪拌摩擦焊異種材料焊接 目前國內(nèi)外進行較多的是各種鋁及鋁合金攪拌摩 擦焊技術的研究，關于異種金屬，尤其是銅與鋁 的攪拌摩擦焊的研究較少，文獻中還未發(fā)現(xiàn)鋁合 金與鋼的焊接。但這類材料的焊接在電力、汽車 工業(yè)中有較大的應用需求。主要研究鋁合金與純 銅、鋁合金與低碳鋼的對接接頭、丁字接

24、頭和搭 接接頭的攪拌摩擦焊工藝及其組織、性能，為這 種新型技術在異種金屬的焊接中的應用提供技術 依據(jù)。 異種金屬焊接 選用厚度為2-5mm, LF 6鋁合金、Ti合金 板、 低碳 鋼板，焊前用丙酮清洗工件表面油污，在自制攪拌 摩擦焊設備上進行鋁合金純銅、鋁合金低碳鋼 焊接工藝試驗。鋁合金純銅采用對接接頭、丁字 接頭、鋁合金、低碳鋼采用搭接接頭。 攪拌摩擦焊的工藝參數(shù)主要有攪拌頭對工件施 加的壓力、攪拌頭旋轉速度、攪拌頭沿焊縫方 向的移動速度即焊接速度，其中攪拌頭對工件 施加的壓力大小對焊縫成形影響較大。 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 a)該試驗條件下，選

25、用恰當?shù)暮附庸に噮?shù)能實現(xiàn)鋁合 金、純銅、鋁合金、鋼等異種金屬的攪拌摩擦焊連接， 且接頭的組織、性能優(yōu)良。 ） 焊接工藝參數(shù) 的匹配是保證接頭致密性和決定組 織、性能的關鍵因素，在高的攪拌頭旋轉速度 下能實 現(xiàn)高速焊接。 異種金屬焊接 c） 異種金屬攪拌摩擦焊接頭的渦流 ，異種金屬攪 拌摩擦焊接頭的渦流狀交迭區(qū)，反映了攪拌摩擦焊 過程中接頭金屬發(fā)生了塑性流動，接頭局部點硬度 的突變表明有新物質生成。對鋁合金、純銅接頭進 行 射線物相分析表明其為型金屬間化 合物。 d) 用攪拌摩擦焊方法焊接容易形成金屬間化合物的 異種材料時，對于薄板，形成良好焊縫成形的規(guī)范 參數(shù)范圍較寬，對于厚板，形成良好焊縫

26、成形的規(guī) 范參數(shù)范圍較窄。 異種金屬焊接 銅鋼異種金屬材料的焊接工藝 圖1 為某型塔類壓力容器筒體與接管組焊的局 部結構示意圖。該容器筒體采用銅鋼復合板材料 接管采用紫銅(用15 厚的T2 卷制而成)材料。殼體與 接管的組焊焊縫不但要保證密封作用,而且還有力學性 能及耐腐蝕性能等方面的要求。在接管與殼體組焊時, 存在銅鋼異種金屬材料的焊接及銅銅同種金屬材 料焊接方面的技術問題。 異種金屬焊接 (1) 過渡層金屬的基 本要求: 1) 它能夠起到金屬過 渡層的作用,并應該保 證在組裝焊接時,對紫 銅接管不預熱便可以 進行焊接;2) 過渡層金 屬必須耐設備工作介 質的腐蝕;3) 能夠比較 容易地與殼

27、體過渡層 金屬與紫銅材料很好 地焊接而不產(chǎn)生焊接 缺陷;4) 能夠比較容易 地實現(xiàn)與焊縫金屬的 焊接。 異種金屬焊接 4) 能夠比較容易地實現(xiàn)與焊縫金屬的焊接。 (2) 過渡層金屬的基本要求: 能夠與殼體復合層金屬(紫銅) 及基層金屬(鋼) 很好地 焊接而不產(chǎn)生焊接缺陷; 2) 具有足夠的強度; 3) 能夠比較容易地實現(xiàn)與焊縫金屬的焊接。 (3) 焊縫金屬的基本要求:焊縫金屬的選擇應考慮它與兩 側過渡層金屬焊接的工藝可行性。在生產(chǎn)中,過渡層 金屬選擇T227 電焊條; 過渡層金屬選擇了B30 焊 絲;焊縫金屬靠近殼體內(nèi)表面(即復合層紫銅與過渡層 金屬的焊縫) 選擇了T227 電焊條。焊縫金屬靠

28、近殼 體外表面(即過渡層金屬與過渡層金屬的焊縫) 選 擇了B30 焊絲。 B30 (白銅) 的焊接, 異種金屬焊接 復合鋼板焊接的一般原則 為了保證復合鋼板不因焊接而失去原有優(yōu)良 的綜合性能，通常都是對基層和覆層分別進 行焊接，即把復合鋼扳接頭的焊接分為；基 層的焊接、覆層的焊接和基層與覆層交界處 過渡區(qū)的焊接三個部分。工藝就和單獨地焊 接這兩類材料的工藝相同。 異種金屬焊接 焊接方法和焊接材料 (1)焊接方法 鑒于基層有力學性能要求，所以基本上都是采用焊 接性能較好的結構鋼，如碳鋼和普通低合金鋼等作基 層材料，其厚度相對較厚。一般采用焊條電弧焊、埋 弧焊和CO2氣體保護焊； 不銹鋼的復合鋼板

29、做覆層的焊接常用焊條電弧焊和氬 弧焊； 銅、鋁等為覆層的復合鋼板焊接，應選擇電弧功率較 高的惰性氣體保護焊，如He和Ar混合氣體保護焊、He 弧焊等。 異種金屬焊接 (2)焊接材料 焊接材料，務必保證接頭具有預期所需要的力學 性能， 般按等強度原則來選. 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 焊接接頭設計 異種金屬焊接 異種金屬焊接 焊 接 工 藝 要 點 異種金屬焊接 2)焊接基層時，應防止覆層的過熱和熔化，最好采用 低氫的焊接工藝。 3)可以用碳弧氣刨、鏟削或磨削法進行清根，焊過渡 層前必須清除清根坡口內(nèi)任何殘留。 4)焊接過渡層時，應盡員減小稀釋率。 5)焊接表面層時，焊縫表面應平整

30、、形成美觀。 6)需要焊后熱處理消除焊接殘余應力，最好在焊完基 層焊縫后進行，然后焊過渡層，再焊覆層。選擇熱處 理工藝時應考慮下列因素，基層與覆層熱處理工藝參 數(shù)上的差異；對覆層耐蝕性能的 異種金屬焊接 影響；基層和覆層界面間元素擴散是否會產(chǎn)生脆性相， 導致復合鋼板性能惡化；熱處理冷卻過程產(chǎn)生殘余應 力，導致覆層產(chǎn)生應力腐蝕開裂等。對覆層噴丸處理 也有利于降低應力。 7)當不銹鋼復合鋼板總厚度達10mm時，在不影響接 頭力學性能和耐蝕性前提下采用與焊接覆層相同的填 充金屬焊接整個接頭，可能更經(jīng)濟。 異種金屬焊接 不銹復合鋼板的焊接舉例不銹復合鋼板的焊接舉例 三峽工程金屬結構部分,有過水部件的埋

31、件、鋼襯、排 沙底孔、深孔、輸水廊道及反弧門等部件,采用了 = 24mm 和= 34mm 二種規(guī)格的不銹復合鋼板,復層 均為4mm ,基層分別為20mm 和30mm 的高強度低合金 鋼和碳鋼。由于不銹復合鋼板的復層具有不銹鋼的優(yōu) 越性能,其耐磨性、抗腐蝕性好,其強度主要靠基層的碳 鋼和低合金鋼獲得。 在焊接方法上采用了手工電弧焊和埋弧自動焊 異種金屬焊接 異種金屬焊接 復層、基層的焊接特點復層、基層的焊接特點 為了保證不銹復合鋼板不失去它原有的綜合性能,對于 復層和基層應分別進行焊接?；鶎优c基層的焊接采用 與基層材質相應的焊條或焊絲,其焊接工藝與相應的珠 光體鋼相同;復層與復層的焊接采用與復層

32、材質相應的 焊條或焊絲,其焊接工藝則與相應的不銹鋼相同。 過渡層異種鋼焊接特點過渡層異種鋼焊接特點 基層與復層交界處的焊接即所謂“過渡層”的焊 接,屬于異種鋼的焊接,有其特殊的工藝問題。 如果焊材或焊接規(guī)范選擇不當,往往因基層焊接時熔化 不銹鋼復層使得合金元素滲入而導致碳鋼基層嚴重脆 化,甚至產(chǎn)生裂紋。 異種金屬焊接 在不銹鋼復層焊接時,會造成焊縫嚴重稀釋,降低其 塑性及晶間耐腐蝕性能。因此在焊接不銹復合鋼的 過渡層時,要使用含鉻、鎳當量高的奧氏體填充材料, 并保證焊縫金屬有一定量的鐵素體組織,以提高其抗 裂性,使過渡層即使受到基層碳鋼的稀釋,也不會出 現(xiàn)馬氏體淬硬組織,同時也應采用合適的焊接

33、方法和 焊接規(guī)范,即盡可能小的焊接線能量,使碳鋼基層一側 熔深較淺,減少焊縫金屬的稀釋和縮小碳鋼基層合金 化。 異種金屬焊接 不銹復合鋼板的焊接工藝不銹復合鋼板的焊接工藝 焊接方法焊接方法 不銹復合鋼板目前采用較多的是手工電弧焊,基層可 選用手工電弧焊或埋弧自動焊,復層和過渡層多應用 手工電弧焊,也可用氬弧焊,但為了提高焊接速度,一般 以手工電弧焊較合適,由于手工電弧焊熔合比小,而且 方便靈活,不受工件形狀的限制。 焊接材料焊接材料 一般來說基層、復層和過渡層應選用三種不同型號的 焊條或焊絲,但在生產(chǎn)中為避免多種焊條混用,可選用 兩種規(guī)格型號的焊條,即基層焊條、復層和過渡層焊 條,以過渡層為依

34、據(jù)。雖然過渡層焊材要求比復層高, 即Ni 、Cr 含量高,價格貴些,但在實際生產(chǎn)中復層焊材 與過渡層焊材相同. 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 異種金屬焊接 不銹復合鋼板焊接注意事項不銹復合鋼板焊接注意事項 (1) 不銹復合鋼板的下料應采用等離子切割(氧乙炔 塊割無法進行) 或刨邊機進行。坡口加工以刨邊為主, 等離子切割為輔,坡口采用對稱的X 型、V型、角接采 用K型。 (2) 組裝以復層為準,防止錯邊過大,影響復層質量。點固 焊應在基層進行,禁止碳鋼或低合金鋼焊材在高合金的 復層或焊縫上施焊,嚴防用錯焊條。 (3) 復層表面坡口兩側100mm 范圍內(nèi),應涂上白堊粉,以 防飛濺粘附。

35、 異種金屬焊接 (4) 基層焊完后焊過渡層前應使基層與過渡層留有1 - 2mm 的高度,焊接過渡層時選擇規(guī)范應使熔合比最小, 線能最小。 (5) 控制層溫,基層低合金200 ,過渡層和層應控制 60 80 為宜。 (6) 加強中間檢查工序,如定位焊后,焊過渡層前,焊復層 前及全部焊完后,都要進行檢查,嚴格按工藝要求進行, 方能保證產(chǎn)品質量。 小結小結 不銹復合鋼板的復層選用高強度、耐腐蝕、抗磨損強 度高的雙相不銹鋼?；鶎拥母邚姸鹊秃辖鸾Y構鋼具有 一定的強度和剛度。焊接質量的要求也更高,必須選擇 最優(yōu)的方案、最佳的焊接規(guī)范,才能保證產(chǎn)品質量。 異種金屬焊接 (1) 不銹復合鋼板先焊基層,可先用手

36、工電弧焊或埋弧自動 焊(平焊) ,在焊接過程中需要嚴格控制基層與過渡層的間距, 即焊過渡層前基層留有1 - 2mm的余量,否則影響焊縫質量, 造成基層脆化、開襲或復層降低塑性和耐腐蝕性。 (2) 不銹復合鋼板復層和過渡層的選擇材是一項關鍵技術, 生產(chǎn)單位偏向按過渡層要求選材,這項工作必須與生產(chǎn)不 銹復合鋼板廠家合作進行。施工單位還需從經(jīng)濟上進行比 較,通過工藝評定最后選定。 (3)熟悉過渡層和復層的焊接規(guī)范及焊接工藝. 不銹復合鋼板的焊接具有碳鋼、低合金鋼和不銹鋼的焊接、 異種鋼焊接的特點、焊接方法、焊接工藝,而且還需重點 掌握不同型號異種鋼的焊接特點、技術和工藝,更必須認 真、仔細的焊接好過渡層和復層焊縫,只有這樣才能保證 產(chǎn)品質量。 異種金屬焊接 異種鋼焊接技術在檢修中的應用 在大型化工設備的焊接檢修中, 經(jīng)常會遇到一些材質 不明或某些低合金高強度鋼設備缺陷的焊接難題, 此類 焊接技術關鍵是選用焊接材料和制定有效的焊接工藝措 施。設備現(xiàn)場檢修中, 因缺乏熱處理設備或工件厚度較 大, 無法實施預熱和焊后熱處理的工藝要求。能否在無 預熱、無焊后熱處理工藝措施保障的前提下, 選用不同 材質的焊接材料進行異