复合板焊接工艺全

1、复合板焊接工艺全石油、化工、航海和军工生产中广泛使用复合钢制造各类耐腐蚀设备。目前应用较多的复合钢是由较薄的不锈钢与较厚的低合金钢通过爆炸焊、轧制或堆焊等工艺方法制成的双金属板材。较厚的珠光体钢部分为基层，基层多半由低碳钢或低合金钢组成，要紧满足复合钢在使用中强度和刚度的要求。不锈钢部分为复层，要紧满足复合钢的耐蚀性等要求。随着复合钢的应用范畴不断扩大，其焊接日益引起人们的关注。1.复合钢的差不多性能1.1复合钢的力学性能生产中应用较多的复合钢板是以不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛合金板为复层，低碳钢或低合金钢为基层，以爆炸焊、复合轧制、堆焊或钎焊方法制成的双金属板材。还能够采一样为10%20%

2、，最小有用厚度为1.5mm。复合钢能够节约大量的不锈钢或钛等贵重金属，具有专门大的经济价值。碳钢与不锈钢（或镍基合金、钛等）用复合轧制或爆炸焊方法形成的复合钢板，要求具有一定的拉伸、弯曲等力学性能。为了保证复合钢板不失去原有的综合性能，对基层和复层必须分别进行焊接，焊接性、焊接材料选择、焊接工艺等由基层、复层材料决定。拉伸强度 复合钢中的不锈钢复层的力学性能比基层碳钢优良，抗接强度高于碳钢。复合钢的拉伸强度（、）可用下式求出。bs bccbdd bcd式中 碳钢的抗拉强度，MPa；bc碳钢的厚度，mm；c 不锈钢的抗拉强度， MPa；bd不锈钢的厚度，mm。dASMF日本有关标准通常也按这种规

3、定进行设计。弯曲性能 测定复合钢的弯曲性能时，可把不锈钢复层放在外侧，也可把碳钢基层放在外侧进行弯曲试验。不管采取哪种方法，都必须依照处于外侧材料的弯曲试验规定进行，目的是为了判定外侧材料的性能。假如把不锈钢放在外侧进行弯曲试验，弯曲半径按与复合钢整体厚度相等的不锈钢厚度应按碳钢整体厚度的规定进行试验。4.99.5mmR可按复合钢整体厚度的一半（R=/2）进行弯曲。当不锈钢厚度9mm时，弯曲半径R按等于复合钢整体厚度（R=）进行弯曲。通常规定三个试样中至少一个试样不能在弯曲处的两端有超过50%的分离现象。当进行弯曲试验时，这种合金层容易形成裂纹。因此，使用爆炸焊复合钢制造承担弯曲载荷的结构时，

4、必须选用没有硬化合金层的爆炸焊复合钢。1.2不锈复合钢的种类与性能不锈复层钢板是由较厚的珠光体钢（基层）和较薄的不锈钢（复层）复合轧制而成的双等奥氏体不锈钢，要紧满足耐蚀性能等要求。不锈钢复层通常是在容器里层，厚度一样只点总厚度的10%20%。我国生产的不锈钢复合钢板种类和力学性能见表1。目前应用较多的是奥氏体系复合钢板和铁素体系复合钢板。不锈复合钢冷轧薄板和钢带宽度9001200mm、长度2000mm的承诺偏差应符合GB/T 708-1988的规定。成卷交货时钢卷头、尾厚度不正常的长度分别不超过6000mm。不锈复合冷轧薄钢板的厚度承诺偏差见表2。不锈复合钢板总厚度及其承诺偏差见表3。/MP

5、a /MPa / /MPa规格/mm宽度Q235 1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)Q235 1Cr18Ni12Mo2Ti(0Cr18Ni12Mo2Ti)20g 1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)20g 0Cr18Ni12Mo2Ti10006,8,10,12,14,15,16,18,20,22,24,25,28,30不低于基层钢的力学性能16Mn 1Cr18Ni12Mo2Ti16Mn 0Cr13表2不锈复合冷轧薄钢板的厚度承诺偏差复合钢板厚度承诺偏差/mm0.070.080.100.120.130.150.080.100.120.140.160.173.0注：不锈复合薄钢板

6、冷轧后进行热处理、酸洗或类似的处理加工，最后获得适当等级的表面粗糙度。表 3 不锈复合钢板总厚度及其承诺偏差4109%11158%16257%26306%31605%复合钢板总厚度/mm总厚度承诺偏差不锈复合钢板表面的质量特点如下。级表面 的一样的轻微麻点、轻微划伤和辊印。级表面 的下列缺陷。正面：一样的轻微麻点、轻微划伤、凹坑和辊印。反面：一样的轻微麻点、局部的深麻点、轻微划伤、压痕或凹坑。钢板两面超出上述范畴的缺陷承诺用砂轮清除，清除深度正面不得大于钢板复层厚度之半，反面不得大于钢板公差。不锈复合钢冷轧薄钢板的力学性能应符合基层材料相应标准的规定，当基层材料选用深冲拉延钢时，力学性能应符合

7、表 4 的规定。在弯曲部分的外侧承诺产生裂纹，复合界面不承诺分层。表 4 不锈复合钢冷轧薄钢板的力学性能08Al10Al34549036551035036028271817不得有分层、裂纹、折断不得有分层、裂纹、折断180注：复层为 0Cr13 钢时，力学性能按复层为铁素体不锈钢的规定。基层为其他钢号时，冷轧复合薄钢板的力学性能按基层牌号相应标准的规定执行。为复合钢板总厚度。不锈复合钢板标准中没有弯曲试验规定时，可不做弯曲试验；如需求方要求做时，弯曲直径 d=4。对称型复合钢板任做一个弯曲试验、非对称型复合钢板进行冷弯试验时，复层厚度大的面在外侧。1.3 复合钢板的接头设计复合钢板焊接接头设计

8、必须考虑便于分别对基层、复层及过渡层焊接施工和幸免或减少焊接第一焊道时被稀释的问题。图 1 为不锈钢复合钢板、铜及铜合金复合钢板对接接头的常用坡口形式。钛及钛合金或铝及铝合金复层冶金相容性差。因此在接头设计上应尽量幸免或减少基层金属熔入复层金属。因此在接头构造上与不锈钢复合钢板有较大区别。图 2 为钛及钛合金或铝及铝合金复合钢板对接接头的常用坡口形式。对接接头尽可能采纳 X 形坡口双面焊。同时考虑过渡层的焊接特点，尽量减少复层一侧的焊接工作量。当焊接位置受限，必须单面焊时，可采纳单面 V 形坡口。2. 钛钢复合板的焊接采纳钛钢复合板能够大大扩展钛的应用范畴和降低结构件的造价，许多国家差不多把握

9、这种复合板的生产技术。我国差不多采纳爆炸成形以及爆炸轧制技术来生产制造这种复合板并取得良好成效。2.1 钛钢复合板的分类及性能目前，生产钛钢复合板最适宜的方法是爆炸成形。也有同时采纳两种工艺来生产钛钢复合板的：先爆炸成形，然后再进行轧制。在真空条件下轧制钛钢复合板比最初采纳的真空钎焊工艺更廉价。槽等工程结构。钛钢复合板的分类见表5。钛钢复合板的力学和工艺性能见表锈钢复合板的分类见表 7。钛不锈钢复合板的力学和工艺性能见表 8。表 5 钛钢复合板的分类0 类：用于过渡接头、法兰等高结合强度且不承诺不结合区存在的复合板1 类：将钛材作为强度设计或专门用途的复合板，如管板等2 类：将钛材作为耐蚀设计

10、，而不考虑强度的复合板，如筒1 类2 类爆炸轧制钛钢复合板BE2 体等注：爆炸钛钢复合板以“爆”字汉语拼音第一个字母 B 表示，爆炸轧制钛钢复合板以 BR 表示。表 6 钛钢复合板的力学和工艺性能大于基层或复合材料标准中较低一方的规定值内弯 180，外弯由复 2 倍时取合材料标准规定 2 倍，外弯时为复合板厚度的3 倍B注：复合钢板抗拉强度 按式（7-1）运算。B表 7 钛不锈钢复合板的分类012用于过渡接头、法兰等高结合强度且不承诺不结合区存在的某些专门用途B1B2钛材参与强度设计的复合板，或复合板需进行严格加工的结构件，如管板等将钛材作为耐蚀设计，不参与强度设计的复合板，如筒体等类注：爆炸

11、钛钢复合板以“爆”字汉语拼音第一个字母B表示。表8钛不锈钢复合板的力学和工艺性能拉伸试验274 内弯180，大于基层或复合材料标准中较低一方的规定值外弯由复合 够2倍时取2倍，外弯材料标准规 时为复合板厚度的31类1382类138定倍注：复合钢板抗拉强度按式（7-1）运算。B2.2钛钢复合板焊接工艺特点钛钢复合板的复层（钛）厚度一样为1.53.0mm，基层厚度为820mm。钛复层和钢基层之间假如不加入中间金属层，经加热后会产生脆性层，使钛钢复合板的层间结合强度降低。因此，可在钛与钢之间加入V、Nb或者V Cr等中间合金层。通过加入各种中间金属层轧制的钛钢复合板加热工艺对界面抗拉强度的阻碍见表9

12、。由表可见，加入V作为中间层的成效最好。加双金属中间层（V Cu或NbCu）的结果并Cu表9钛钢复合板加热工艺对界面抗拉强度的阻碍0.5h22129410019414010h19627717620118950h186274167225203157272178208181加V中间层 加Nb中间层 225加VCu中间层206加NbCu中间层219钛钢复合板的焊接要紧采纳以下两种工艺：焊缝上加盖板，见图3(a)；加中间层，见图3(b)。采纳第一种焊接工艺时（在焊缝上加盖板），对接接头处的强度性能要紧靠基层钢焊缝填充材料，通常是（Ag与 Ti 熔合得专门好）或熔点较低的银钎料，也能够填充环氧树脂型聚合

13、物。加填充材料的目的是为了提高接头的抗腐蚀性能。焊缝能够是如图 4(a)所示的单面焊缝，也能够是如图 4(b)所示的双面焊缝。焊接钛钢复合板的第二种工艺是在钛复层的坡口中镶入一层专门薄的难熔金属衬片（见图 1b）,如厚度 0.1mm 的铌箔或钼箔等。焊接钛钢复合板的复层时，采纳钨极氩弧焊（TIG），填加钛焊丝，钛丝直径取决于钛钢复合板的复层厚度及坡口形式。钨极电弧在钛丝和钨极之间燃烧，不要使电弧直截了当作用在铌箔上，焊枪应沿着钛丝移动，钛丝熔化后 Nb 只有专门少部分 Nb 熔化，防止了钛与钢的相互熔合，能够有效地防止脆性相的形成。2.3 钛钢复合板焊接实例被焊母材 焊接工艺 用厚度 0.1m

14、m 3mm。填加钛焊丝，钛丝直径4mm。焊接工艺参数为，焊接电流160170A，焊接电压1012V，焊接速度 13.3cm/min，喷嘴直径 18mm。用氩气作为爱护气体，爱护熔池的氩气流量为 810L/min，在冷却过程中爱护焊缝的氩气流量为 34L/min。通过上述工艺获得的钛钢复合板焊接接头的抗拉强度为 387397MPa，基层金属的抗拉强度为 426431MPa。在拉伸实验时，焊接接头第一在铌箔与钛复层的界面上断裂，然后在钢基层上破断。这说明钛复层的塑性比低碳钢基层的塑性差。 SO ）等腐蚀性溶液中，耐24 0.13mm/a，而钛钢复合板焊接接头的腐蚀速率为 0.15mm/a。采纳钛钢

15、复合板焊接工艺时，第一要引起注意的是，对基层（钢基体）要紧是热阻碍区淬硬问题，对复层（钛）要紧是脆化问题。3. 不锈复合钢的焊接不锈复合钢板基层和复层交界处的焊接属异种钢焊接，焊接性要紧取决于复层和基层的物理性能、化学成分、接头形式及填充金属种类。焊接低碳钢（或低合金钢）与不锈钢的复合钢板时，容易产生高温结晶裂纹、延迟裂纹和脆化问题。3.1 不锈复合钢板的加工特点不锈复合钢板在焊接之前，一样通过下料切割成零件，坡口加工以及热成形、冷成形加工等。（1） 复合钢板的切割不锈复合钢板总厚度在 12mm 复合层必须向下，而碳钢基层向上，不可损害复层表面和结合处。在基层钢和复层钢都较厚的情形下，可采纳等

16、离子切割和氧乙炔火焰切割。在用氧乙炔火焰切割时，要注意以下问题。 所采纳的喷嘴直径应当比同一厚度钢板稍大一些。切割时应先从基层钢板一侧开始，氧压应是同等厚度钢板切割时氧压的一半，专门当基层钢板较薄时更要低些。不锈钢复合板氧乙炔火焰切割的速度要比切割低碳钢时的速度慢（见表 10）。表 10 不锈钢复合板氧乙炔火焰切割的工艺参数)892380一样都从复层开始，即复合层在上面一侧开始切割，切割速度和切口质量比氧乙炔火焰切割时高。（2） 复合钢板的成型加工不锈复合钢板的成型加工，应尽可能实行常温冷态弯曲成型，不可在滚床或压床进行急剧弯曲，要施行逐段的缓慢成型加工。加工过程中复层表面不可有油污，不可导致

17、伤痕。一样化工容器和原子能装置结构，所用的复合钢板在焊接之前常需要加热成型加工。在热成型的加工过程中应注意加工之前应清除工件表面上的油污及杂物；加热要保持弱性焰，注意幸免还原性焰产生增碳现象。热加工后，关于低碳钢基层能够空冷，对低合金钢的基层要进行保温缓冷。不锈复合钢板加热成型的温度范畴见表 11。表 11 不锈复合钢板加热成型的温度范畴不锈钢复层加热700850低碳钢750950，实际加热到900950为了幸免晶间腐蚀，应尽可能选用有稳固剂的不锈钢复层珠光体耐热钢750950，实际加热到9009503.2 焊接性特点（1） 奥氏体系复合钢的焊接性奥氏体系复合钢板是指基层是低碳钢或低合金钢，复

18、层是奥氏体不锈钢的复合钢板。复合钢板焊接时，复层和基层分开各自进行焊接。焊接中的要紧问题在于基层与复层交接处的过渡层焊接。焊接这类复合钢板时要紧存在以下几个问题。 焊缝容易产生结晶裂纹 结晶裂纹是热裂纹的一种形式。焊缝金属在结晶过程中冷却到固相线邻近的高温时，液态晶界在焊接应力作用下产生的裂纹。阻碍结晶裂纹的因素要紧有两个。稀释率的阻碍 稀释作用，使焊缝中奥氏体形成元素减少，含碳量增多，焊缝结晶时易产生微裂纹。结晶区间的阻碍 奥氏体钢结晶温度区间专门大，熔池结晶时在枝晶的晶界上存在Si 等低熔点共晶物出现薄膜状，这种液态薄膜在拉伸应力作用下易产生裂纹。若焊接材料选择不合适或焊接工艺不恰当，不锈

19、钢焊缝就可能严峻稀释，形成马氏体淬硬组织；或由于铬、镍强烈渗入珠光体钢基层而严峻脆化，产生裂纹。因此，焊接过渡层时，要使用含铬、镍量较多的焊接材料，保证焊缝金属含一定量的铁素体组织，以提高抗裂性，使之即使受到基层的稀释，也可不能产生马氏体淬硬组织；同时，也应采纳合适的焊接方法和焊接工艺，减小基层一侧熔深和焊缝的稀释。 热阻碍区容易产生液化裂纹 复合钢焊接时，奥氏体钢热阻碍区由于受焊接热循环阻碍，低熔点杂质被熔化，在焊接应力作用下产生液化裂纹。焊接时，热阻碍区受熔池金属的热膨胀作用产生压缩应力，当电弧移开后，随着温度的降低，压缩应力变拉伸应力。之后，热阻碍区晶界上存在的低熔点共晶物的液膜被拉开产

20、生裂纹。这种裂纹是由于奥氏体系复合钢板的热阻碍区晶界受焊接热循环作用，低熔点共晶物液化产生的，因此称为液化裂纹。假如晶界析出物的熔点高，即使受焊接热作用瞬时产生液态膜，但在压缩应力作用下已完成结晶，当转变为拉伸应力时晶界已不存在液态膜了，因此也就不产生裂纹。防止奥氏体系复合钢板焊缝及热阻碍区产生结晶裂纹和液化裂纹的要紧措施为：正确制定焊接工艺，严格遵守操作规程；合理选择填充材料。 熔合区脆化 焊接奥氏体系复合钢板时，熔合区显现脆化的缘故有如下几个。a. 结构钢焊条的阻碍 用 E4303 或 E4315 焊条焊接基层钢板时，由于热作用使复层钢板局部熔化，合金元素渗入焊缝。在熔合区邻近狭小区域中，

21、搅拌作用不充分而产生马氏体组织，使熔合区硬度和脆性增加。b. 不锈钢焊条的阻碍 用 E347-16 或 E347-15 使焊缝金属成分稀释，焊缝金属为奥氏体 性明显增加。c. 碳迁移的阻碍 焊接时碳由低Cr 的基层钢板（碳钢或低合金钢）向高 Cr 的不锈钢复层焊缝金属扩散迁移，因此在基层和复层的交界形成高硬度的增碳层和低硬度的脱碳层，引起熔合区的脆化或软化。为了防止碳的迁移，可在基层和复层之间采纳“隔离焊缝”（也称过渡层）。生产中常选用含 Nb 的铁素体焊条在基层钢板上焊接“隔离焊缝”，然后用奥氏体钢焊条焊接复层，最后用结构钢焊条焊接基层。这种工艺措施可有效地防止碳的迁移，幸免在熔合区邻近显现

22、脱碳层和增碳层，从而减小了熔合区的脆化，使复合钢板的焊接接头具有较高的强度和韧性。（2） 铁素体系钢的焊接性 焊缝易产生结晶裂纹 焊接铁素体复合钢板时，焊缝金属产生结晶裂纹的缘故和防止措施，与焊接奥氏体复合钢板时差不多相同。 焊接接头易产生延迟裂纹 延迟裂纹是焊接接头冷却到室温并在一定时刻后才显现的焊接冷裂纹，多产生在热阻碍区。焊接铁素体系复合钢板产生延迟裂纹的阻碍因素有：焊接接头区显现脆硬组织；焊缝金属中有明显的扩散氢集合；焊接接头刚度大；有明显的焊接应力。延迟裂纹有埋伏期，用不同的填充材料焊接时，延迟裂纹的埋伏期和裂纹数目不同，试验结果见表 12。因此，焊缝延迟裂纹检验不能焊后赶忙进行。表

23、 12 铁素体复合钢板焊后延迟裂纹埋伏期的试验结果焊 条裂 纹 数 目型 号焊 后1122020020400000000为了防止产生延迟裂纹，应采取下列措施。 焊条要充分干燥 施焊前焊条要烘干 G302或G307100以上烘干；采纳 G202 或 G207 焊条，焊前在 50以上烘干，焊后就不产生延迟裂纹。 严格遵守操作规程 焊接铁素体复合钢板的操作规程应依照板厚、接头形式及技术条件的要求制定。3.3 焊接程序（1）复合钢板的焊接方法焊接方法应依照复合钢板材质、接头厚度、坡口尺寸及施焊条件等确定。目前焊接复合钢常用手工电弧焊，也可用氩弧焊、埋弧自动焊或气体爱护焊。为了减小熔合比，可用双丝埋弧焊

24、。实际生产中常用埋弧自动焊焊接基层，用手工电弧焊和氩弧焊焊接复层和过渡层。为了保证复合钢板不失去原有的综合性能，基层和复层必须分别进行焊接。基层的焊接工艺与珠光体钢相同，复层的焊接工艺与相应的不锈钢（或镍基合金、钛及钛合金等）相似，只有基层与复层交界处的焊接是属于异种金属的焊接。（2）复合钢焊接的坡口形式 610mm。等离子弧切割时，复层应向上，热阻碍区约为0.51mm。压缩弧等离子切割的热阻碍区最小或几乎没有。不管采纳哪种方法下料，焊前都必须打磨接口处，使接口平坦并除去切割的热阻碍区部分。焊接坡口的形式，一样尽可能采纳 V 形或 X 形坡口双面焊。先焊基层，然后焊过渡层，最后焊复层（见图5）

25、。如此的焊接顺序是为了保证复合钢焊接接头具有良好的耐腐蚀性能。当焊接现场的位置不承诺作上述顺序的焊接时，可采纳 V 形坡口单面焊。不管是单面焊依旧双面焊时，都应考虑过渡层的焊接特点，并尽量减少复层一侧的焊接工作量。单面焊时应尽量保证复层中不溶入或少溶入基层成分。复合钢板接头设计和坡口形式见表 13。薄件可采纳 I 形坡口，较厚的复层钢板可采纳 V 和 U 联合形坡口。也能够在接头背面一小段距离内进行机械加工，去掉复层金属（见图 6），以确保焊条一道基层焊道不受复层金属过大的稀释，以致脆化基层珠光体钢的焊缝金属。复合钢板焊接角接头形式见图 7。一样尽可能采纳 X 形坡口双面焊。先焊基层，再焊过渡

26、层，最后焊复层，以保证焊接接头具有较好的耐蚀性。同时考虑过渡层的焊接特点，尽量减少复层一侧的焊接工作量。当因焊接位置限制只可采纳单面焊时，可采纳V 形坡口单面焊，先焊复层，再焊过渡层，最后焊基层。焊接时尽量使复层中少溶入基层成分。（3）复合钢焊接材料的选用焊接材料选择不合适，不锈钢焊缝就可能严峻稀释，形成马氏体淬硬组织。由于铬、镍强烈渗入珠光体钢基层而严峻脆化，产生裂纹。因此焊接过渡层时，为了减少基层对过渡层焊缝的稀释作用，要选用含铬、镍当量较高的焊接材料，施焊时采纳小电流，降低熔合比，保证焊缝金属含有一定量的铁素体组织，以提高抗裂性，且之即使受到基层的稀释，也可不能产生马氏体淬硬组织。当复合

27、板度小于25mmCr25-Ni1325mm条焊接基层。常用不锈复合钢板焊接材料的选用见表14。表中列出了基层、复层和过渡层焊接举荐采纳的焊条类型。这些焊条是依照复合钢板基层、复层的性能要求而选定的。不锈复合钢双面焊和埋弧焊时焊接材料的选用见表15。表14常用不锈复合钢板焊接材料的选用 注：括号内为GB/T 983-1985型号。表15不锈复合钢双面焊和埋弧焊时焊接材料的选用焊 剂HJ431E4302,E4315E5003,E5015E5515-GHJ431HJ431HJ260HJ26009Mn216MnE5003,E5015E5515-GE309-16,E309-15E309Mo-16E308

28、-16,E308-15E347-16,E347-15E316-16,E316-15H0Cr18Ni12Mo2TiH0Cr18Ni12Mo3TiH00Cr29Ni12TiAlCr18Ni12Mo2TiCr18Ni12Mo3TiA202,A207A212E316-16,E316-15E318-16HJ260复合钢板的基体和复层分别选用各自适用的焊接材料进行焊接。关键是接近复层的过渡含量较高的奥氏体填充金属来焊接过渡层部分，以免显现脆硬组织。复合钢板的基层较薄时（如总厚度不大于8mm），能够用奥氏体焊条或填充金属焊接复合钢的全厚度，这时更需考虑基层材料的稀释作用。当复合钢板的厚度小于25mmE309

29、-1625mm后再用碳钢焊条焊接基层。复合钢单面焊焊接材料的选用见表16。表16复合钢单面焊焊接材料的选用手工电弧焊型 号A102,A107 E308-16,E308-15最初两层手工电弧焊，其余用埋弧焊J422,J502J507E4303,E5003E5015(有过渡层)20gHJ431H08MnAH00Cr29Ni12TiAl依照复合钢板材质、接头厚度、坡口尺寸及施焊条件等确定焊接工艺，通常选用手工电气体爱护焊等。目前常用氩弧焊焊接复层，用埋弧焊或手工电弧焊焊接基层。 焊接顺序 复层钢的焊接顺序为：先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层（见图5），以保证焊接接头具有良好的耐蚀性。同时还应考虑过渡

30、层的焊接特点，尽量减少复层一侧的焊接工作量。角接接头不管复层位于内侧或外侧，均先焊接基层。复层位于内侧时，在焊复层往常应从内角对基层焊根进行清根。复层位于外侧时，应对基层最后焊道进行修光。焊接复层时，可先焊过渡层，也可直截了当焊复层，这要依照复合钢板厚度而定。为了防止第一道基层焊缝中熔入奥氏体钢，可预先将接头邻近的复层金属加工掉一部分。过渡层高温下有碳扩散过程发生，在交界区形成了高硬度的增碳带和低硬度的脱碳带，使过渡层形成了复杂的金相组织状态，造成复层钢板焊接困难。焊接工艺要点 焊前正确装配，是关系到接头质量的关键。焊前装配应以复层为基准，1.52mm，保证不错边。错边量过大将直截了当阻碍过渡

31、层和复层的焊接质量。筒体件装配焊缝的错边量承诺值见表17。装配时的点固焊在基层钢上进行，点焊焊缝不可产生裂纹和气孔，否则应铲去重焊。点焊所用焊条及工艺参数与生产时用的相同。严禁用碳钢或低合金钢焊接材料在高合金复层上施焊，并防止用错焊条，把过渡层焊条焊到复层上。用碳钢焊条在复层一侧施焊时，应对复层表面（坡口两侧各150mm不锈钢复层不可有划伤或污染。先焊基层，第一道基层焊缝不应熔透到复层金属，以防焊缝金属发生脆化或产生裂纹。基层钢焊接时，仍按基层钢常规焊接电流施焊。关于过渡层的焊接，为了减少母材对焊缝的稀释率，在保证焊透的条件下，应尽量采纳小电流焊接。基层焊完后，用碳弧气刨、铲削或磨削法清理焊根

32、，经X射线探伤合格后，才能焊接过渡层，最后将复层焊满。要尽量减少焊缝的稀释，采纳小直径焊条和窄焊道；自动焊时，采纳摆动焊丝或多丝焊以减小熔合比，尽量采纳直流正接。焊过渡层焊缝时，必须盖满基层焊缝，且要高出基层与复层交界线约1mm，焊缝成形要平滑，不可凸起，否则需用手砂轮打磨掉。Q235 1Cr18Ni9Ti复合板焊接的工艺参数见表18。焊缝层次焊 条焊条直径焊接电流焊接电压E309Mo-16(EE1-23-13Mo2-16括号内为GB/T 983-1985的型号。焊接小直径复合钢管时，第一层焊道应采纳钨极氩弧焊，然后用E309-15等奥氏体焊条焊接第二层。原子能反应堆球形压力容器是由大厚度双层

33、钢构成，施焊过程中先焊内部不锈钢复合层，再焊一层铁素体过渡层，最后用低合金钢焊条填满基层焊缝。依照工作条件选用结构材料时，应使奥氏体焊缝与珠光体钢熔合区中的扩散层降低到最小程度。这一点关于在高温顺有腐蚀性介质中工作的构件以及焊后需要进行回火处理的大型构件来说专门重要。在专门多情形下，焊接构件的承诺工作温度应低于珠光体钢的使用温度。由于熔合区化学成分、组织性能的不平均性以及基层、复层两种钢热导率的差异，可能产生扩散过渡层或引起扩散过渡层变宽。为了防止扩散层的生成和变宽，可采纳含碳化物形成元素的珠光体焊条进行焊接，或在焊接坡口处用3.4焊后热处理不锈复合钢热处理时，在复合钢交界面上会产生碳元素从基

34、层向复层的扩散，并随温度升高，保温时刻增长而加剧。结果在基层一侧形成脱碳层，在不锈钢一侧形成增碳层，使其硬度增高，韧性下降。脱碳层一侧软化，强度降低。基层与复层的热膨胀系数相差专门大，在焊接加热、冷却过程中，在钢板的厚度方向上会产生专门大的残余应力。这种残余应力在复层的不锈钢表面上形成拉伸应力，成为设备使用过程中产生应力腐蚀开裂等事故的缘故，不可忽视。在不锈复合钢的焊接接头中，既不进行复层的固溶处理，一样也不进行消应力热处理。然而，在极厚的复合钢的焊接中，往往要求采取中间退火和排除应力热处理。排除焊接残余应力的热处理最好在基层焊完后进行，热处理后再焊过渡层和复层。如需整体热处理时，选热处理温度

35、一样为450650（多数情形下是选择下限温度而延长保温时刻）。奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性，然而焊接接头存在拉应力的情形下，容易引起应力腐蚀裂纹。因此必须设法使其表面残余拉应力减小。减小不锈复合钢表面残余应力的方法有如下几种。 退火处理 能够减小不锈复合钢表面的残余应力，然而在不锈复合钢中，焊接接头的不锈钢一侧和碳钢一侧的物理化学和力学性能有专门大差异，即奥氏体不锈钢的线膨胀系数比碳钢大得多，在退火后的冷却过程中会产生热应力，因此退火并不能达到完全排除不锈钢残余拉伸应力的预期成效。但在相当高的温度下退火时，由于焊缝金属在常温下的屈服应力降低，使不锈钢部分的残余拉伸应力有一定的降低。另外，退火能

36、够排除基层部分的残余应力。 借助变形法排除应力 弹性变形的大小为限），则存在残余拉伸应力的地点会引起塑性变形而使残余应力降低。从实际成效看，通过应用变形法达到减轻双层不锈复合钢容器上不锈钢部分的残余应力是可行的。 喷丸处理 采纳喷丸处理双层复合钢的不锈钢部分，使材料表面造成残余压缩应力，从而防止应力腐蚀裂纹的产生。4. 铜钢复合钢板的焊接4.1 铜钢复合钢板的焊接特点铜钢复合钢板常用脱氧铜或无氧铜作复层。钢和铜在高温时的晶格类型、晶格常数和原子半径等都专门接近，这对焊接是有利的。然而熔点、热导率、线膨胀系数等物理性能差异较大，给焊接造成一定的困难。钢与铜的线膨胀系数相差较远，而且铜铁二元合金的

37、结晶温度区间专门大，故在焊接时容易产生热裂纹。铜对铁的表面活性高，液态铜或铜合金有可能向其所接触近缝区的钢表 铜合金的焊缝金属对钢的渗透较少，而含Sn 的青铜则渗透严峻。此外，钢的组织状态也对渗透裂纹有重要阻碍。液态铜能浸润奥氏体而不能浸润铁素体，因此单相奥氏体钢比奥氏体铁素体双相钢更易发生渗透裂纹。4.2 铜钢复合钢板焊接工艺铜和钢镍合金复层的最好焊接方法是气体爱护焊。铜复层厚度大于 3.2mm 时，举荐预热温度不小于 150，用直径小于 1.6mm 的铜焊条焊接。复层较薄时，若采纳预热，则先去除一部分过渡层后再焊复层，以操纵复层焊缝因稀释带入的铁量，保证耐蚀性。复层厚度小于2.3mm 时，

38、应在钢上小心地熔敷一层铜，再用后倾焊法的半自动 MIG 焊，电弧直截了当作用在熔池上，而不作用在钢上，使第一层焊道的含铁量小于 5，以防止热裂纹和渗透裂纹。铜钢复合板过渡层的焊接材料可按表 19 寸见表 20。表中后两种是先焊复层后焊基层的坡口形式。表 19 铜钢复合板过渡层的焊接材料TcuSnB(T227)HSCuSn(HS212)TcuAl(T237)HSCuAl(HS213)注：括号内为焊条牌号或焊丝代号。渗铝钢管具有优异的抗高温氧化性和耐蚀性，可代替人格昂贵的不锈钢和耐热钢，大大提高石化设备的使用寿命，具有十分显著的经济效益。在美、日、英、德等工业发达国家渗铝钢被广泛应用于石油、化工和

39、电力等工业部门中。然而，渗铝钢管的焊接问题多年来一直阻碍着渗铝钢的推广应用。渗铝钢管的焊接有其复杂性，不同的渗铝工艺（如热浸铝法、固体粉末法、喷渗法等），渗铝钢管的焊接性能差异极大。生产中应依照不同渗铝钢的性能特点制定相应的焊接工艺。 0.20.5mm 铁铝合金层的新型复合钢铁材料。渗铝钢具有优异的抗高温氧化性和耐蚀性，具有十分显著的经济效益。与原先未渗铝的钢材相比，渗铝钢可明显地提高抗氧化性的临界温度约200以上，近年来，渗铝钢也开始在我国一些产业部门（如电力、石油化工、汽车工业等领域）得到应用，并已显示出优越性。我国对渗铝钢焊接的研究大多是针对热浸渗铝钢的焊接，热浸渗铝工艺生产的渗铝钢渗层

40、中 Al、Fe 含量，显微硬度及要紧相组成见表 21，渗层深度变化对渗铝层中的 Al 含量及显微硬度的阻碍如图 8 所示。64.066.068.1渗铝层外层70.473.2渗铝层中层渗铝层80.689.291.097.899.2与母材交界Al较高的Fe-Al化合物脆性相，如Fe2Al5相（54.71%Al）等。由于脆性外表层的存在，使渗铝钢的焊接性变差，在焊接过程中极易产生裂纹。对热浸渗铝钢及时进行退火处理对减少脆性外表层有利，但完全排除脆性外表层需要进行长时刻的退火处理，这对钢材基体的组织性能可能产生不利的阻碍。我国针对电感应料浆工艺生产的渗铝钢进行过焊接性的深入研究。电感应料浆法渗铝工艺包

41、括工件表面预处理、渗铝料浆配制、倾泻渗剂和爱护剂的涂刷与干燥、电感应热扩散处理以及表面清理等工序。在渗铝过程中采纳电感应加热，可使扩散渗铝时刻从十几小时缩短到十几分钟内完成。而且能够通过改变工艺参数操纵渗层厚度和渗层中的铝浓度，保证渗铝层质量，改善焊接性能。5.2渗铝钢焊接问题及解决措施（1）渗铝钢焊接中存在的问题 焊接裂纹倾向 焊缝金属或熔合区产生裂纹是渗铝钢焊接中的要紧问题之一。铝是铁素体化元素，焊接时渗层中铝元素的熔入易使焊缝和熔合区韧性下降。因此研制的专用焊条必须含有一定的合金含量（如Cr、Mo、Mn等），具有高的抗裂性，焊后不产生裂纹。 熔合区耐蚀性下降 焊接区熔合不良或熔合区邻近渗

42、层中铝元素的降低，易导致渗铝钢焊接熔合区邻近区域耐蚀性的下降，阻碍渗铝钢焊接结构的使用寿命。焊接中应采纳尽可能小的焊接线能量或采取必要的工艺措施，减少熔合区邻近铝元素的降低。（2）解决渗铝钢焊接问题的途径国内外在生产中解决渗铝钢焊接问题要紧有以下两个途径，并已取得良好的成效。 将接头处的渗铝层去掉，用一般焊条焊接，焊后在焊接区域再喷涂一层铝。 采纳不锈钢焊条或渗铝钢专用焊条进行焊接。5.3 渗铝钢的焊接工艺渗铝钢管渗铝后一样不降低原有的强度性能或差异不大（见表22），从焊接角度看焊缝金属的强度性能是容易满足的。表 22 两种渗铝钢管渗铝前后的拉伸性能状态渗铝前渗铝后渗铝前渗铝后38,39,47

43、(41)40(10114mm2)535,560,570(555)19,20,22(20.3)55,54,50(53)注：括号中的数据为试验平均值。复合渗铝钢管的焊接工艺步骤如下。 属本身耐热抗蚀的焊条以外，还必须从焊接工艺操作上保证单面焊双面成形。 敷作用，防止焊穿和确保焊缝背面熔合区熔合良好；在焊接条件下使涂层中的化学渗剂迅速分解，产生活性铝原子并使之向焊接熔合区渗入，以补偿焊接接头背面熔合区渗层中铝的烧损，达到提高焊接熔合区抗高温氧化性和耐蚀性的目的的。焊接涂层由化学渗剂层和爱护剂层构成。化学渗剂层的作用是向焊接熔合区渗层提供补偿渗铝所必需的活性铝原子源和产生保证补偿渗铝过程的进行。 在渗

44、铝钢管焊接区域外侧涂敷白垩粉以防止焊接飞溅，确保渗铝层质量。 用坡口机在渗铝钢管对接接头处开单面V 形坡口，坡口角度 6065，钝边 1mm 以下，接头间隙 3mm 左右。焊接装配时应严格保证钢管接口处内壁平齐，错边量应小于壁厚的10%，最大不得超过 1mm。点固焊点应尽可能小，点固后不得随意敲击。 打底层是渗铝钢管单面焊双面成形的关键，施焊时必须紧密凝视熔池动向，严格操纵熔孔尺寸，使焊接电弧始终对准坡口内角并与工件两侧夹角成 90。更换焊条要迅速，应将焊条向下压，以保证根部熔合。打底层焊接要求接头背面焊缝金属与两侧渗层充分熔合；盖面层焊接要求焊道表面平滑美观，两侧不显现咬边。 在整个焊接过程

45、中不能随意在渗铝钢管表面引弧，以免烧损渗铝层。焊后应赶忙将焊接区域缠上石棉，以防止冷却过快产生淬硬而导致微裂纹，专门是铬钼渗铝钢焊接更应注意焊后缓冷。采纳专用焊条或 Cr25-Ni13 奥氏体焊条，严格按单面焊双面成形工艺进行焊接，举荐的工艺参数见表 23。表 23 渗铝钢管手工电弧焊的工艺参数E1-23-13-16(3.2mm)2(6114mm)盖面层901052630交流打底层盖面层26302632交流交流E1-23-13-16(3.2mm)2(10114mm)90110应确保渗铝钢焊缝金属与渗层熔合良好，焊接接头背面渗铝层从热阻碍区连续过渡到焊缝，基体金属不外露，保证渗铝钢管焊接区域具有

46、良好的抗腐蚀性能。这种焊接工艺简便有用，为推动渗铝钢管在我国石化设备中的广泛应用提供了有利条件。5.4 渗铝钢的焊接接头性能（1） 渗层厚度及和显微硬度金相观看说明，渗铝钢管渗层厚度平均，无裂纹、夹杂和渗漏现象。用 3%HNO 酒精溶液3 Cr25Mo 渗铝钢管内壁渗层厚度分别为 0.170.23mm 和 0.120.16mm，外壁渗层厚度分别为 0.150.20mm、0.100.14mm。渗铝层显微硬度是在 50g 载荷下加载12s 后测定的，显微硬度从渗层表面到基体是逐步降低的，渗铝层平均显微硬度值在500310MH的范畴。显微硬度值较低说明渗铝层具有一定的抗变形能力，塑韧性较好，明显改善

47、了焊接性能。渗铝钢管焊缝的成分和组织性能取决于填充金属的成分和熔合比。用 Cr18Ni9 和Cr18Ni12Mn2 焊条焊接渗铝钢管，焊缝金属易形成马氏体（M）奥氏体（A）。增大焊缝脆性，促成焊接冷裂纹产生。采纳Cr25Ni13 马氏体组织，焊缝金属为奥氏体铁素体的双相组织。而 Cr25-Ni20 系焊条的焊缝组织为单相奥氏体，抗热裂性和抗晶间腐蚀性都较双相组织差。采纳 Cr25-Ni13 奥氏体不锈钢焊条，在渗铝钢管接头处内壁涂敷焊接工艺涂层，严格按单面焊双面成形工艺焊接渗铝钢管，可确保渗铝钢管焊接接头焊缝金属与渗层熔合良好。焊接接头背面的渗铝层从热阻碍区连续过渡到焊缝（见图 9），基体金属不外露，保证了渗铝钢管焊接区域良好的使用性能。实际焊接施工时只要保证渗铝钢管焊接接头处焊缝金属与渗铝层熔合良好，无咬边现象，就可使焊接接头区域具有良好的耐蚀性和抗高温氧化性能。（2） 渗层中的铝含量及相结构 JCXA-733 电子探针 X 射线微区分析仪（EPMA）自渗层表面沿深度方向做点成分分析，各测点的间距为0.046mm。通过电感应料浆工艺制备的碳素渗铝钢渗层中的Al含量、Fe含量，显微硬度及要紧相组成见表24。渗铝层中的Al含量分布及相组成如图10所示。铬钼渗铝钢渗层中含量分布见