20碳钢与316l不锈钢异种钢的焊接

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1、万方数据26广东造船2005年第3期20#碳钢与316L不锈钢异种钢的焊接关键词：碳钢不锈钢焊接潘正军(广船国际有限公司)—埠—-一翮吾随着社会进步及经济发展，近几年世界航运业对船舶的需求量越来越大，造船业乘此良机，在产品类型、新材料应用、新工艺实施等方面也取到了良好的进展。其中，不锈钢作为一种具有强度高、塑性好、耐腐蚀性好等优点的材料，在船舶产品建造过程中的应用范围不断扩大，也使其与碳钢、合金钢等异种材料的焊接机会越来越多。本文针对我公司船舶产品在建造过程中遇到的20#碳钢管与316L纯奥氏体不锈钢进行对接焊的情况，从两种材料的焊接性能分析着手，选择

2、正确的焊接方法，确定了准确的焊接工艺参数，通过焊接工艺评定试验，最终使这两种异种材料的焊接在生产中得到成功的应用。二材料性能20撑碳钢属于优质碳素结构钢，含碳量较低，并具有良好的机械性能和加工性能，一般以正火状态供货，可焊性能好，广泛应用于构件、钢板、管道等。我公司在船舶建造中的液压管一般使用温度和压力均不太高，且在无腐蚀介质中使用，因此大量选用了20#碳钢的无缝管，此类20#碳钢管是在正火状态下经冷拔成型，并经过热处理的优质碳素结构钢。316L不锈钢是属于纯奥氏体不锈钢中的一种超低碳不锈钢，它是在高铬不锈钢中添加适当的镍而形成的具有奥氏体组织的不锈钢

3、，由于含有较高的镍、铬、钼等合金元素，能够使金属表面形成一层不溶解于某些介质的坚固的氧化薄膜(钝化膜)，使金属与外界介质隔离而不发生化学作用，使其具有很好的耐腐蚀性能、抗氧化性能，并具有塑性、韧性和较好的机械性能、加工性能与焊接性能，目前在石油、化工、船舶等行业中得到广泛应用。我公司目前建造的船舶中，在一定腐蚀介质下工作的管道大量选用了经冷轧成型并经过固溶、酸洗处理的316L不锈钢管。三异种材料焊接性能分析l异种金属焊接的特点两种不同材料能否直接形成焊接连接，决定于构成该两种材料的原子或分子问的相互作用力的强弱，简单来讲，在液态和固态都形成无限互溶的两

4、种金属能够便利地形成性能良万方数据2005年第3期广东造船27好的焊接连接；液态无限互溶、固态有限互溶的两种金属也能够形成焊接连接，不过其性能与两种金属闯的组织过渡状况相关而有好坏之分；形成金属问化合物或间隙化合物中闾相的两种合金，也是可以形成焊接连接的，其接头性能大半受到此种化合物脆性的影响；如果两种金属在液态或固态都完全不互溶，或者溶解度极微小，则不能形成真正的焊接连接。一般来讲。只要采取恰当的焊接手段、精细的工艺措施，加上选用理想的焊接材料，可以说绝大部分异种材料是可以焊接连接的。2异种金属焊接的主要问题在可能形成焊接的前题下，特别要在熔焊条件下

5、获得一个实际可用的焊接接头，还存在许多问题要重视。(1)熔点的差异。当两种金属的熔点相差很大时，由于晶界的扩散系数不同，易造成焊过热区的焊缝性能降低，同时熔点低的金属易流失、蒸发和合金元素的大量烧损，难以获得满意的焊接接头。(2)线膨胀系数的差异。当一种线膨胀系数大的金属与另一种线膨胀系数小的金属焊接成复合结构时，由于其冷却时收缩率不同，易造成焊缝或热影响区产生裂纹，甚至还会导致焊缝与母材金属剥离。(3)热导率和比热容的差异。金属的热导率和比热容影响到被焊材料的熔化、熔池的形成、焊接区温度场和焊缝凝固结晶，当两种金属在这方面差异很大时，可使被焊材料熔化

6、不同步，熔池形成和金属结合不良，导致焊缝结晶条件变坏，焊缝性能和成形不良。(4)电磁性的差异。当两种金属电磁性相差很大时，易造成焊接时焊接电弧偏弧或者电弧燃烧不稳定现象，造成焊缝成形变坏。(5)形成脆性化合物。异种黑色金属焊接可能会形成某些金属间的化合物，其中有的很脆，对焊接接头的力学性能影响很大，往往会降低焊缝的塑性和韧性。(6)焊接接头难以达到母材金属性能。为了实现异种金属的焊接性，往往选用塑性较好的焊接材料，以避免焊缝金属开裂或脆化，但可能会降低焊接接头的强度，因此，为保证异种金属焊接接头具有良好的综合使用性能，经常不得不放弃或降低一些次要性能指

7、标要求。四20#碳钢与316L不锈钢异种钢的焊接1焊接性能分析20#碳钢与316L不锈钢在物理性能方面，如热导率、线膨胀系数等方面有较大差异，要想获得满意的焊接接头，就必须从焊接性能分析着手，正确选择焊接方法、焊接材料和焊接工艺。20#碳钢与316L不锈钢异种钢的焊接时，焊缝金属平均成分由两种不同类型的母材同填充金属混合所组成，由于20#碳钢只含有少量的合金元素，如果它溶入焊缝金属的份额增大，则会冲淡焊缝金属的合金浓度，因此20#碳钢与316L不锈钢焊接时，为减少焊缝裂纹，保证焊接接头的性能，希望母材在焊缝金属中所占质量比要小，即稀释度小一些且要求熔合

8、比稳定，力求由焊接材料来主控焊缝金属的成分和组织，以得到理想的奥氏体+铁素体双相组织，避免出现