不锈复合钢的焊接

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1、不锈复合钢的焊接(转贴）不锈复合钢是由不锈钢和低碳钢或低合金钢两种材料复合而成。这两种组元之间的热物理性能、化学成分和组织上存在较大差异，性能也有很大的差别。焊接时不但要保证接头具有满足要求的力学性能，而且还要保证接头仍具有复层钢板的综合性能，防止焊缝金属的耐腐蚀性、抗裂性和导电性的降低。一般情况下应对基层、复层分别进行焊接，焊接材料、工艺等应分别按照基层、复层来选择，并应注意焊接顺序。基层和复层界面附近的焊接属于异种金属的焊接，大多数情况下需要焊接过渡层。1．中厚板的焊接1．1焊接性不锈复合钢板的焊接过程存在以下几个问题。①由于Cr、Ni元素在焊接过程中部分被烧损

2、，使焊缝中的Cr、Ni含量降低，影响复层的耐蚀性。②由于基层焊缝对复层焊缝的稀释作用，将降低复层焊缝中的铬镍含量，增加复层焊缝的含碳量，易导致复层焊缝中产生马氏体组织，从而降低焊接接头的塑性和韧性，并影响复层焊缝的耐腐蚀性。马氏体组织易在焊接或设备的运行中导致裂纹，使接头过早失效。③基层焊接时易于熔化不锈钢复层，使得合金元素掺入而导致碳钢基层焊缝金属严重硬化和脆化，其过渡层硬化带的厚度可达2.5mm，该硬化带对冷裂纹极为敏感，易于产生裂纹。④焊接复层时，基层中的碳易于进入复层中，使复层的抗腐蚀性能和基层的强度降低。⑤13由于不锈复层较基层具有低的热导率（仅为基层的1

3、/2）和较大的线膨胀系数（为基层的1.3倍），因而焊接过渡层时会产生较大的焊接变形及应力，导致焊接裂纹的产生。因此，一般在基层和复层间加一过渡层。即对于不锈复合钢的焊接分三部分进行：基层的焊接、复层的焊接及过渡层的焊接。基层的焊接和复层的焊接属于同种材料焊接，过渡层的焊接则是异种材料焊接。不锈复合钢焊接质量的关键是基层与复层交界过渡层的焊接，也是复合板焊接难度较大的区域。1．2不锈复合钢板的焊接工艺（1）坡口1)坡口形式及尺寸复合钢板常采用的坡口形式及尺寸见表1。厚度较小时，采用I形坡口；厚度较大时，可采用V形、U形、X形或V-U结合形坡口。尽可能采用X形或V-U结

4、合形坡口；采用V形或U形坡口时，为了防止复层金属向基层焊缝中渗透，脆化基层焊缝，应去除接头附近的复层金属，见图1。表1复合钢板常用的坡口形式及尺寸图1去掉复层金属的复合钢板焊接坡口形式焊接角接接头时，采用如图2所示的坡口。对于角接接头，无论复层位于内侧还是外侧，均应先焊接基层。复层位于内侧时，焊接过渡层以前应先从内部清理基层焊根。复层位于外侧时，也应对最后的基层焊道进行清理，然后再焊接过渡层。图2复合钢板角接接头的坡口形式2)13坡口加工方法一般先用气割或等离子切割来下料，然后用砂轮或机加工设备制作坡口。如果复层为不锈钢时，当复层厚度超过整个板材厚度的30％时，可采

5、用等离子切割，易获得光滑的断面。对于精度要求不高的坡口，用砂轮加工即可满足要求。对精度要求较高的坡口，必须进行机械加工。为保证焊缝的焊接质量，必须用砂轮机磨除坡口部位的渗碳层。采用等离子切割时要求复层应朝上，用氧乙炔切割时复层应朝下。要求加工后坡口表面光滑，不得有裂纹和分层。（2）焊接工艺要点1)基层的焊接基层的材料一般采用低碳钢或低合金钢，其焊接性能较好，焊接工艺已经成熟。可根据焊接接头与母材等强原则选择焊接材料。需要注意的是，当复层奥氏体不锈钢对腐蚀较敏感时，焊接基层钢板时预热及层间温度应保持在适宜的低温下，以防止复层过热。基层焊接完毕后，应先进行外观检查。焊缝

6、表面不得存在裂纹、气孔和夹渣等缺陷，然后进行X射线探伤检查。无损探伤合格后，应将基层焊缝表面打磨平整，使其表面略低于基层金属表面。2)过渡层焊接焊接过渡层时，要在保证熔合良好的前提下，尽量减少基材金属的熔入量，以减少焊缝的稀释率。过渡层焊接完毕后，应采用超声波或渗透着色的方法进行无损检验。焊接时应注意以下几点。①选择铬镍含量高的双相铬镍不锈钢焊条，这样即使过渡层受到基层稀释，也可避免在熔敷金属中产生马氏体组织。②13为减少基层对过滤层的稀释，应尽量采用较小的焊接电流、较大的焊接速度，以减少焊缝的稀释率。③采用焊缝稀释率较小的焊接方法。④由于双相组织具有优良的抗腐蚀性

7、能和抗裂纹性能，可根据基层成分、焊缝稀释率，由舍夫勒组织图确定过渡层焊接材料。⑤严格控制层间温度。另外，为了保证复合板的各项性能，对于过渡层覆盖范围以及过渡层的厚度均有一定要求：过渡层焊缝金属的表面应高出界面0.5～1.5mm，基层焊缝的表面距离复合层的距离要控制在1.5～2.0mm；过渡层的厚度应控制在2～3mm内；过渡层焊缝金属必须完全盖满基层金属，如图3(a)所示。采用图1所示的坡口时很难进行控制，这是因为：①在实际生产过程中焊工在施焊过程中，往往分辨不清基层与复层的界面，容易将碳钢焊条焊到复层不锈钢上，使接头产生马氏体组织，出现裂纹等缺陷；②依靠手工操作