不锈复合钢板的焊接

[摘 要]通过分析不锈钢复合板的焊接性，制定了不锈复合钢板的焊接工艺措施，比较全面地总结了不锈钢复合板的焊接技术要求。

[关键词]不锈复合钢板 焊接性 焊接工艺 焊接要求

中图分类号：TV547.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0002-01

前言

不锈钢复合板是由覆层（不锈钢）和基层（珠光体钢）复合轧制而成的双金属，由覆层保证耐蚀性能，由基层满足结构的强度和刚性的要求，这样可以节约大量不锈钢，具有良好的经济价值。不锈钢复合板由于具有良好的综合性能和价格优势，在石油化工、食品工业等领域得到日益广泛的应用。

一、不锈复合钢板的焊接性分析

不锈复合钢板的焊接，为珠光体钢与奥氏体不锈钢两种母材的异种钢焊接，这两种材料的热物理性能、化学成分和金相组织上均存在较大差异，焊接过程中可能会出现以下问题：

1.由于Cr、Ni元素在焊接过程中部分被烧损，使得焊缝中的Cr、Ni含量降低，影响覆层的耐腐蚀性【1】

2.由于基层焊缝对覆层焊缝的稀释作用，降低焊缝中的Cr、Ni含量，增加覆层焊缝的含碳量，使基层焊缝的Cr、Ni含量增大，易导致基层焊缝中形成脆硬的马氏体组织，容易产生裂纹，影响焊缝强度。[2]

3.基层焊接时可能熔化不锈钢覆层使得合金元素掺入而导致基层焊缝金属严重硬化和脆化，易于产生裂纹。

二、焊接工艺措施

由于不锈复合钢板特殊的焊接性，一般在焊接不锈复合钢时在基层与覆层之间增加一过渡层，这是不锈钢复合板焊接的主要特点。复层焊缝和基层焊缝之间，以及复层焊缝与基层母材交界处宜采用过渡焊缝。基层和复层的过渡层焊接是不锈钢复合板焊接的关键。

1.焊接方法的选择

焊接不锈钢复合板时，基层大都采用焊条电弧焊。对于直径大、厚度大的不锈钢复合板产品，基层也可以采用埋弧焊。基层采用埋弧焊的优越性是多方面的：生产效率高、焊缝质量优、表面成形美观、劳动条件好、节省焊接材料和电能。过渡层和复层焊接，最常用的方法是焊条电弧焊。

2.焊接材料的选择

过渡层位于覆层与基层的交界处，为减少基层对覆层焊缝金属的稀释作用，补充焊接过程中金属元素的烧损，焊条电弧焊接时，可采用含铬、镍量高的焊条，如E309-15、E310-15，以减少稀释的作用，并补充合金元素的烧损。基层与覆层的焊接材料原则上采用与母材材质相应的焊接材料。[3]

3.坡口设计

应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计坡口。不锈钢复合板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。

（1）坡口开在覆层侧，加大了过渡层和覆层的焊接量和不锈钢焊条的消耗，但是在容器外面清根的方式更容易受到操作者的欢迎。同时预先去除部分覆层材料，使基层与覆层完全分开，可避免在焊基层时可能会熔掉覆层材料的弊端，从结构上保证焊接质量。[4]

（2）坡口开在基层侧，减少了过渡层和覆层的焊接工作量以及不锈钢焊条的消耗，但是在容器内部清根，易对覆层金属造成渗碳层和飞溅落在覆层表面留下腐蚀隐患，同时容器内部工作环境较外部恶劣，碳弧气刨容易给操作者造成危害。

4.装配定位焊

装配焊件时要求以覆层为基准对齐，尤其不同厚度组队时，如果覆层错边量大，则会影响覆层面的焊接质量，所以错边最好不要超过1mm。定位焊一定要焊在基层上，长度控制在10-30mm范围内。

5.焊接顺序

焊接宜先焊基层，再焊过渡层，最后焊覆层（如图1、图2所示）。

（1）基层的焊接

焊接基层焊道不得触及和熔化覆层，焊接基层时时，其焊道根部或表面，应距覆层界面1-2mm。根据基层厚度、材质以及结构等因素，必要时可采用适当的预热处理。

（2）过渡层的焊接

焊接过渡层时，要在保证熔合良好的前提下尽量减少基层金属的熔入量降低熔合比。为此应采用较小直径的焊条或焊丝以及较小的焊接线能量。过渡层的厚度应不小于2mm。[5]

（3）覆层的焊接

焊接覆层时，要注意保护覆层的表面，防止焊接飞溅物损伤覆层表面，不得在覆层表面随意引弧、焊接卡兰、吊环以及临时支架等。覆层焊缝表面应尽可能与覆层表面保持平整、光顺。对接焊缝余高不大于1.5mm。

三、焊接要求

为了保证不锈复合钢板原有的综合性能，应对基层、过渡层和覆层分别进行焊接。不锈复合钢板焊接时，应注意以下几点：

1.严格按照图纸、焊接工艺和有关标准进行施焊。

2.遵循先焊接基层，再焊接过渡层，最后焊接覆层的焊接顺序。

3.为防止焊接飞溅，施焊前需在不锈复合钢板坡口两侧100mm范围内刷涂防飞溅涂料。

4.定位焊缝只允许采用焊接基层金属的焊条在基层金属面上施焊。

5.基层的焊接，应严防基层焊缝熔化到不锈钢的过渡层甚至覆层焊缝，以免少量高铬、高镍的不锈钢成分稀释到珠光体钢焊缝中形成马氏体组织而发生硬化。在不锈钢一侧的基层焊缝尽量采用无飞溅的焊接方法（例如埋弧焊、非熔化极氩弧焊等），因为珠光体钢的飞溅会在覆层表面造成腐蚀。

6.焊接过渡层时，为减小稀释率，在保证焊透的条件下，应尽可能采用小直径焊条，并采用小焊接参数直流反接进行焊接，以降低基层对过渡层焊缝的稀释。

7.复层焊接时，为保证焊接质量，必须控制焊接热输入，应采取多层多道快速不摆动焊法，尽量采用小的焊接热输入和电流，并快速焊接。复层焊接时，不应预热和缓冷，有时甚至采取强制冷却措施，以尽量减少焊缝在400～850℃温度区间的停留时间，防止焊缝产生奥氏体晶界局部贫铬，析出σ脆性相，产生475℃脆性，从而保证焊缝金属具有良好的力学性能和抗晶间腐蚀性能。

四.结束语

在不锈复合钢板的焊接过程中采取的大多数工艺措施都是围绕减少熔合比而制定的，随着不锈复合钢板的广泛应用，只有严格的遵循焊接工艺的有关规程，才能更好的把握不锈复合钢板的焊接工艺，解决各种不锈复合钢板焊接结构中出现的问题。

参考文献

[1] 高青.20g+AISI405复合钢板的焊接.维修与改造，2000.

[2] 胡华忠，闫建义.不锈复合钢板的焊接工艺探讨.化工施工技术，1998，20（5）.

[3] 中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册.北京：机械工业出版社，1992.

[4] 郭晶.国内复合钢板产品焊接中存在的问题分析.石油化工设备.

[5] 邹增大等.焊接材料、工艺及设备手册.北京：化学工业出版社，2001.