復(fù)合板焊接工藝全

1、復(fù)合鋼的焊接石油、化工、航海和軍工生產(chǎn)中廣泛使用復(fù)合鋼制造各類耐腐蝕設(shè)備。目前應(yīng)用較多的復(fù)合鋼是由較薄的不銹鋼與較厚的低合金鋼通過爆炸焊、軋制或堆焊等工藝方法制成的雙金屬板材。較厚的珠光體鋼部分為基層，基層多半由低碳鋼或低合金鋼組成，主要滿足復(fù)合鋼在使用中強(qiáng)度和剛度的要求。不銹鋼部分為復(fù)層，主要滿足復(fù)合鋼的耐蝕性等要求。隨著復(fù)合鋼的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，其焊接日益引起人們的關(guān)注。1 .復(fù)合鋼的基本性能1.1 復(fù)合鋼的力學(xué)性能生產(chǎn)中應(yīng)用較多的復(fù)合鋼板是以不銹鋼、鍥基合金、銅基合金或鈦合金板為復(fù)層，低碳鋼或低合金鋼為基層，以爆炸焊、復(fù)合軋制、堆焊或釬焊方法制成的雙金屬板材。還可以采用電渣焊生產(chǎn)大厚度（

2、100150mm的軋制復(fù)合鋼。通常復(fù)層只占復(fù)合鋼板總厚度的5%-50%一般為10%20%最小實(shí)用厚度為1.5mm復(fù)合鋼可以節(jié)約大量的不銹鋼或鈦等貴重金屬，具有很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。碳鋼與不銹鋼（或鍥基合金、鈦等）用復(fù)合軋制或爆炸焊方法形成的復(fù)合鋼板，要求具有一定的拉伸、彎曲等力學(xué)性能。為了保證復(fù)合鋼板不失去原有的綜合性能，對(duì)基層和復(fù)層必須分別進(jìn)行焊接，焊接性、焊接材料選擇、焊接工藝等由基層、復(fù)層材料決定。拉伸強(qiáng)度復(fù)合鋼中的不銹鋼復(fù)層的力學(xué)性能比基層碳鋼優(yōu)良，抗接強(qiáng)度高于碳鋼。復(fù)合鋼的拉伸強(qiáng)度（7b、（7s）可用下式求出。（Tbc6c（Tbd6d（Tb=6c6d式中（Tbc碳鋼的抗拉強(qiáng)度，MPa6c碳

3、鋼白厚度，mm（Tbd不銹鋼的抗拉強(qiáng)度，MPa；6d不銹鋼的厚度，mm在實(shí)際設(shè)計(jì)中，美國在ASM標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：復(fù)合鋼的整體厚度按基層碳鋼的厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)。日本有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)通常也按這種規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。彎曲性能測(cè)定復(fù)合鋼的彎曲性能時(shí)，可把不銹鋼復(fù)層放在外側(cè)，也可把碳鋼基層放在外側(cè)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。無論采取哪種方法，都必須根據(jù)處于外側(cè)材料的彎曲試驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行，目的是為了判斷外側(cè)材料的性能。如果把不銹鋼放在外側(cè)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，彎曲半徑按與復(fù)合鋼整體厚度相等的不銹鋼厚度彎曲試驗(yàn)所規(guī)定的半徑進(jìn)行彎曲，彎曲時(shí)外側(cè)必須不產(chǎn)生裂紋。在碳鋼為外側(cè)的彎曲試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按碳鋼整體厚度的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。判斷復(fù)合鋼的彎曲性能時(shí)，把不銹鋼放在內(nèi)側(cè)

4、，當(dāng)不銹鋼的厚度為4.99.5mm時(shí)，半徑R可按復(fù)合鋼整體厚度的一半（R=6Z2）進(jìn)行彎曲。當(dāng)不銹鋼厚度6>9mmi寸，彎曲半徑R按等于復(fù)合鋼整體厚度（R=n進(jìn)行彎曲。通常規(guī)定三個(gè)試樣中至少一個(gè)試樣不能在彎曲處的兩端有超過50%勺分離現(xiàn)象。碳鋼與不銹鋼爆炸焊時(shí)，由于工藝參數(shù)不當(dāng)，有時(shí)在接合面交界處能產(chǎn)生硬化的合金層,當(dāng)進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，這種合金層容易形成裂紋。因此，使用爆炸焊復(fù)合鋼制造承受彎曲載荷的結(jié)構(gòu)時(shí)，必須選用沒有硬化合金層的爆炸焊復(fù)合鋼。1.2 不銹復(fù)合鋼的種類與性能不銹復(fù)層鋼板是由較厚的珠光體鋼（基層）和較薄的不銹鋼（復(fù)層）復(fù)合軋制而成的雙金屬板?；鶎佣酁樘间摶虻秃辖痄摚瑥?fù)層多為1

5、CR18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti、Cr23Ni28Mo3Cu3Ti等奧氏體不銹鋼，主要滿足耐蝕性能等要求。不銹鋼復(fù)層通常是在容器里層，厚度一般只點(diǎn)總厚度的10%20%我國生產(chǎn)的不銹鋼復(fù)合鋼板種類和力學(xué)性能見表1。目前應(yīng)用較多的是奧氏體系復(fù)合鋼板和鐵素體系復(fù)合鋼板。不銹復(fù)合鋼冷軋薄板和鋼帶寬度9001200mm長(zhǎng)度2000mm勺允許偏差應(yīng)符合GB/T708-1988的規(guī)定。成卷交貨時(shí)鋼卷頭、尾厚度不正常的長(zhǎng)度分別不超過6000mm不銹復(fù)合冷軋薄鋼板白厚度允許偏差見表2。不銹復(fù)合鋼板總厚度及其允許偏差見表3。復(fù)合鋼（基層復(fù)層）規(guī)格/mm6b/MPa6S/MPa65/%Tb/MPa總厚

6、度寬度長(zhǎng)度Q2351Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)6,8,10,12,14,15,16,181000>2000一一一一Q2351Cr18Ni12Mo2Ti(0Cr18Ni12Mo2Ti)>370>240>22>150Q2351Cr13>370>240>22>15020g1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)一一一一20g0Cr18Ni12Mo2Ti(1Cr18Ni12Mo2Ti)>410>250>25>15020g0Cr13>410>250>25>15012CrMo0Cr13

7、>410>270>20>150Q2351Cr18Ni9>410一>20>150Q2350Cr18Ni12Mo2Ti6,8,10,12,14,15,16,18,20,22,24,25,28,301400180040008000不低于基層鋼的力學(xué)性能>150Q2351Cr18Ni12Mo2Ti20g1Cr18Ni9Ti16Mn1Cr18Ni9Ti16Mn1Cr18Ni12Mo2Ti16Mn0Cr13表2不銹復(fù)合冷軋薄鋼板的厚度允許偏差公稱厚度/mm復(fù)層厚度允許偏差/mm復(fù)合鋼板厚度允許偏差/mmA級(jí)精度B級(jí)精度0.81.0不大于復(fù)層公稱尺寸的

8、7;10%+0.07+0.081.2+0.08+0.101.5+0.10+0.122.0+0.12+0.142.5+0.13+0.163.0+0.15+0.17注：不銹復(fù)合薄鋼板冷軋后進(jìn)行熱處理、酸洗或類似的處理加工，最后獲得適當(dāng)?shù)燃?jí)的表面粗糙度表3不銹復(fù)合鋼板總厚度及其允許偏差復(fù)合鋼板總厚度/mm4101115162526303160總厚度允許偏差+9%+8%+7%+6%+5%不銹復(fù)合鋼板表面的質(zhì)量特征如下I級(jí)表面鋼板兩面允許有深度不大于鋼板厚度公差之半，且不使鋼板小于允許最小厚度的一般的輕微麻點(diǎn)、輕微劃傷和輾印。n級(jí)表面鋼板表面允許有深度不大于鋼板厚度公差之半，且不使鋼板小于允許最小厚度的

9、下列缺陷。正面：一般的輕微麻點(diǎn)、輕微劃傷、凹坑和輾印。反面：一般的輕微麻點(diǎn)、局部的深麻點(diǎn)、輕微劃傷、壓痕或凹坑。鋼板兩面超出上述范圍的缺陷允許用砂輪清除，清除深度正面不得大于鋼板復(fù)層厚度之半，反面不得大于鋼板公差。不銹復(fù)合鋼冷軋薄鋼板的力學(xué)性能應(yīng)符合基層材料相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)基層材料選用深沖拉延鋼時(shí)，力學(xué)性能應(yīng)符合表4的規(guī)定。在彎曲部分的外側(cè)允許產(chǎn)生裂紋，復(fù)合界面不允許分層。表4不銹復(fù)合鋼冷軋薄鋼板的力學(xué)性能基層鋼號(hào)拉伸性能冷彎性能抗拉強(qiáng)度b/MPa屈服強(qiáng)度Ss/MPa伸長(zhǎng)率Sio/%彎曲角度(d=2a)內(nèi)彎、外彎試驗(yàn)結(jié)果復(fù)層為奧氏體不銹鋼復(fù)層為鐵素體不銹鋼08A134549035028181

10、80o不得有分層、裂紋、折斷10A13655103602717180o不得有分層、裂紋、折斷注：復(fù)層為0Cr13鋼時(shí)，力學(xué)性能按復(fù)層為鐵素體不銹鋼的規(guī)定。基層為其他鋼號(hào)時(shí)，冷軋復(fù)合薄鋼板的力學(xué)性能按基層牌號(hào)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。a為復(fù)合鋼板總厚度。不銹復(fù)合鋼板標(biāo)準(zhǔn)中沒有彎曲試驗(yàn)規(guī)定時(shí)，可不做彎曲試驗(yàn)；如需求方要求做時(shí)，彎曲直徑d=4a。對(duì)稱型復(fù)合鋼板任做一個(gè)彎曲試驗(yàn)、非對(duì)稱型復(fù)合鋼板進(jìn)行冷彎試驗(yàn)時(shí)，復(fù)層厚度大的面在外側(cè)。1.3 復(fù)合鋼板的接頭設(shè)計(jì)復(fù)合鋼板焊接接頭設(shè)計(jì)必須考慮便于分別對(duì)基層、復(fù)層及過渡層焊接施工和避免或減少焊接第一焊道時(shí)被稀釋的問題。圖1為不銹鋼復(fù)合鋼板、銅及銅合金復(fù)合鋼板對(duì)接接頭

11、的常用坡口形式。2±l(l±l)65*±5*圖】不管堀復(fù)合銅板，銅及銅合金復(fù)合銅板對(duì)接接頭常用地口形式括號(hào)內(nèi)的尺寸供埋H烽用，單位*mm)鈦及鈦合金或鋁及鋁合金復(fù)層冶金相容性差。因此在接頭設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量避免或減少基層金屬熔入復(fù)層金屬。所以在接頭構(gòu)造上與不銹鋼復(fù)合鋼板有較大區(qū)別。圖2為鈦及鈦合金或鋁及鋁合金復(fù)合鋼板對(duì)接接頭的常用坡口形式。鈦堪板圖2鈦及鐵合金或能及鋁合金復(fù)合雨板對(duì)接接頭常用坡口形式對(duì)接接頭盡可能采用X形坡口雙面焊。同時(shí)考慮過渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。當(dāng)焊接位置受限，必須單面焊時(shí)，可采用單面V形坡口。2 .鈦-鋼復(fù)合板的焊接采用鈦一鋼

12、復(fù)合板可以大大擴(kuò)展鈦的應(yīng)用范圍和降低結(jié)構(gòu)件的造價(jià)，許多國家已經(jīng)掌握這種復(fù)合板的生產(chǎn)技術(shù)。我國已經(jīng)采用爆炸成形以及爆炸-軋制技術(shù)來生產(chǎn)制造這種復(fù)合板并取得良好效果。2.1 鈦鋼復(fù)合板的分類及性能目前，生產(chǎn)鈦-鋼復(fù)合板最適宜的方法是爆炸成形。也有同時(shí)采用兩種工藝來生產(chǎn)鈦-鋼復(fù)合板的：先爆炸成形，然后再進(jìn)行軋制。在真空條件下軋制鈦-鋼復(fù)合板比最初采用的真空釬焊工藝更便宜。鈦-鋼復(fù)合板和鈦-不銹鋼復(fù)合板用于制造在腐蝕環(huán)境中承受一定壓力、溫度的塔、罐、槽等工程結(jié)構(gòu)。鈦-鋼復(fù)合板的分類見表5。鈦-鋼復(fù)合板的力學(xué)和工藝性能見表6。鈦-不銹鋼復(fù)合板的分類見表7。鈦-不銹鋼復(fù)合板的力學(xué)和工藝性能見表8。表5鈦-

13、鋼復(fù)合板的分類種類代號(hào)0類B00類：用于過渡接頭、法蘭等高結(jié)合強(qiáng)度且不允許不結(jié)合區(qū)爆炸鈦-鋼復(fù)合板1類B1存在的復(fù)合板2類B21類：將鈦材作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)或特殊用途的復(fù)合板，如管板等1類BR12類：將鈦材作為耐蝕設(shè)計(jì)，而不考慮強(qiáng)度的復(fù)合板，如筒爆炸-軋制鈦-鋼第合板2類BE2體等注：爆炸鈦-鋼復(fù)合板以“爆”字漢語拼音第一個(gè)字母B表示，爆炸-軋制鈦-鋼復(fù)合板以BR表小。表6鈦一鋼復(fù)合板的力學(xué)和工藝性能拉伸試驗(yàn)剪切強(qiáng)度tb/MPa彎曲試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度pb/MPa伸長(zhǎng)率S/%0類復(fù)合板其他類復(fù)合板彎曲角”/(°)彎曲直徑d/mm>6B大于基層或復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)中較低一方的規(guī)定值>196&g

14、t;138內(nèi)彎180°,外彎由復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)彎時(shí)按基層標(biāo)準(zhǔn)，不夠2倍時(shí)取2倍，外彎時(shí)為復(fù)合板厚度的3倍注：復(fù)合鋼板抗拉強(qiáng)度C7B按式(7-1)計(jì)算。表7鈦-不銹鋼復(fù)合板的分類種類代號(hào)用途分類爆炸鈦-不銹鋼復(fù)合板0類B0用于過渡接頭、法蘭等高結(jié)合強(qiáng)度且不允許不結(jié)合區(qū)存在的某些特殊用途1類B1鈦材參與強(qiáng)度設(shè)計(jì)的復(fù)合板，或復(fù)合板需進(jìn)行嚴(yán)格加工的結(jié)構(gòu)件，如管板等2類B2將鈦材作為耐蝕設(shè)計(jì)，不參與強(qiáng)度設(shè)計(jì)的復(fù)合板，如筒體等注：爆炸鈦-鋼復(fù)合板以“爆”字漢語拼音第一個(gè)字母B表示。表8鈦-不銹鋼復(fù)合板的力學(xué)和工藝性能拉伸試驗(yàn)剪切試驗(yàn)分離試驗(yàn)彎曲試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度tb/MPa伸長(zhǎng)率6/%剪切強(qiáng)度tb/

15、MPa分離強(qiáng)度t/MPa彎曲角a/（。）彎曲直徑d/mm>(rB大于基層或復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)中較低一方的規(guī)定值0類)197>274內(nèi)彎180°,外彎由復(fù)合材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定內(nèi)彎時(shí)按基層標(biāo)準(zhǔn)，不夠2倍時(shí)取2倍，外彎時(shí)為復(fù)合板厚度的3倍1類>138一2類>138一注：復(fù)合鋼板抗拉強(qiáng)度（7B按式（7-1）計(jì)算。2.2 鈦鋼復(fù)合板焊接工藝特點(diǎn)鈦鋼復(fù)合板的復(fù)層（鈦）厚度一般為1.53.0mm基層厚度為820mm鈦復(fù)層和鋼基層之間如果不加入中間金屬層，經(jīng)加熱后會(huì)產(chǎn)生脆性層，使鈦-鋼復(fù)合板的層間結(jié)合強(qiáng)度降低。因此，可在鈦與鋼之間加入V、Nb或者VCr等中間合金層。通過加入各種中間金屬層

16、軋制的鈦-鋼復(fù)合板加熱工藝對(duì)界面抗拉強(qiáng)度的影響見表9。由表可見，加入V作為中間層的效果最好。加雙金屬中間層（VCu或NbCu）的結(jié)果并不好。因?yàn)镃u的熔點(diǎn)低，會(huì)形成低熔點(diǎn)共晶體，從而使鈦-鋼復(fù)合板的焊接工藝變得更復(fù)雜。表9鈦-鋼復(fù)合板加熱工藝對(duì)界面抗拉強(qiáng)度的影響鈦-鋼復(fù)合板抗拉強(qiáng)度/MPa450cX100h800c0.5h5h10h50h無中間層265221157196186加V中間層一294272277274加Nb中間層225100178176167力口VCu中間層：206194208201225加NbCu中間層219140181189203鈦一鋼復(fù)合板的焊接主要采用以下兩種工藝：焊縫上加蓋

17、板，見圖3（a）;加中間層，見圖3（b）。住，餌縫上加盆板出，城中間層圖3鈦鋼復(fù)合板焊接工藝的示意】一例】2,標(biāo)一鈦，3鈦jfi板4一伸韁*5-低碳例，7玲糙電孤8一焊槍*9埴無材料工10一銀襯星采用第一種焊接工藝時(shí)（在焊縫上加蓋板），對(duì)接接頭處的強(qiáng)度性能主要靠基層鋼焊縫來保證，而加蓋板的目的是用來防止侵蝕性介質(zhì)腐蝕焊接接頭。在焊縫和蓋板之間填加的地、填充材料，通常是Ag（Ag與Ti熔合得很好）或熔點(diǎn)較低的銀釬料，也可以填充環(huán)氧樹脂型聚合物。加填充材料的目的是為了提高接頭的抗腐蝕性能。焊縫可以是如圖4（a）所示的單面焊縫，也可以是如圖4（b）所示的雙面焊縫。（a）單面焊縫雙面焊縫圖4軌-鋼復(fù)合

18、板接頭的焊縫形式（單位mm）焊接鈦-鋼復(fù)合板的第二種工藝是在鈦復(fù)層的坡口中鑲?cè)胍粚雍鼙〉碾y熔金屬襯片（見圖1b），如厚度0.1mm的犯箔或鋁箔等。焊接鈦鋼復(fù)合板的復(fù)層時(shí)，采用鴇極氮弧焊（TIG）,填加鈦焊絲，鈦絲直徑取決于鈦-鋼復(fù)合板的復(fù)層厚度及坡口形式。鴇極電弧在鈦絲和鴇極之間燃燒，不要使電弧直接作用在花箔上，焊槍應(yīng)沿著鈦絲移動(dòng)，鈦絲熔化后即形成鈦-鋼復(fù)合板的焊縫。因?yàn)镹b的熔點(diǎn)高，鴇極電弧又不直接作用在花箔上，所以只有很少部分Nb熔化，防止了鈦與鋼的相互熔合，可以有效地防止脆性相的形成。2.3 鈦鋼復(fù)合板焊接實(shí)例被焊母材鈦鋼復(fù)合板，復(fù)層為工業(yè)純鈦TA2（厚度2mm,基層為低碳鋼（厚度8mm

19、。焊接工藝用厚度0.1mm的犯箔作為中間層，采用鴇極氮弧焊（TIG）進(jìn)行焊接，鴇極直徑3mm填加鈦焊絲，鈦絲直徑4mm焊接工藝參數(shù)為，焊接電流160170A,焊接電壓1012V,焊接速度13.3cm/min,噴嘴直徑18mm用氧氣作為保護(hù)氣體，彳護(hù)熔池的氮?dú)饬髁繛?10L/min,在冷卻過程中保護(hù)焊縫的氧氣流量為34L/min。通過上述工藝獲得的鈦鋼復(fù)合板焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為387397MPa基層金屬的抗拉強(qiáng)度為426431MPa在拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，焊接接頭首先在花箔與鈦復(fù)層的界面上斷裂，然后在鋼基層上破斷。這說明鈦復(fù)層的塑性比低碳鋼基層的塑性差。用上述工藝焊接的鈦鋼復(fù)合板接頭在鹽酸（HC1、硫酸（

20、HSO）等侵蝕性溶液中，耐蝕性良好，與復(fù)層金屬的耐蝕性實(shí)際上沒有差別。例如，鈦在硫酸中的腐蝕速訂為0.13mm/a,而鈦鋼復(fù)合板焊接接頭的腐蝕速率為0.15mm/a。采用鈦-鋼復(fù)合板焊接工藝時(shí)，首先要引起注意的是，對(duì)基層（鋼基體）主要是熱影響區(qū)淬硬問題，對(duì)復(fù)層（鈦）主要是脆化問題。3 .不銹復(fù)合鋼的焊接不銹復(fù)合鋼板基層和復(fù)層交界處的焊接屬異種鋼焊接，焊接性主要取決于復(fù)層和基層的物理性能、化學(xué)成分、接頭形式及填充金屬種類。焊接低碳鋼(或低合金鋼)與不銹鋼的復(fù)合鋼板時(shí)，容易產(chǎn)生高溫結(jié)晶裂紋、延遲裂紋和脆化問題。3.1 不銹復(fù)合鋼板的加工特點(diǎn)不銹復(fù)合鋼板在焊接之前，一般經(jīng)過下料切割成零件，坡口加工以

21、及熱成形、冷成形加工等。(1)復(fù)合鋼板的切割不銹復(fù)合鋼板總厚度在12mmz下時(shí)，主要是采用機(jī)械剪斷和冷沖壓加工等方法。加工時(shí),復(fù)合層必須向下，而碳鋼基層向上，不可損傷復(fù)層表面和結(jié)合處。在基層鋼和復(fù)層鋼都較厚的情況下，可采用等離子切割和氧一乙快火焰切割。在用氧一乙快火焰切割時(shí)，要注意以下問題。所采用的噴嘴直徑應(yīng)當(dāng)比同一厚度鋼板稍大一些。切割時(shí)應(yīng)先從基層鋼板一側(cè)開始，氧壓應(yīng)是同等厚度鋼板切割時(shí)氧壓的一半，特別當(dāng)基層鋼板較薄時(shí)更要低些。不銹鋼復(fù)合板氧-乙快火焰切割的速度要比切割低碳鋼時(shí)的速度慢(見表10)。表10不銹鋼復(fù)合板氧-乙快火焰切割的工藝參數(shù)復(fù)合板總厚度/mm復(fù)層厚度/mm切割速度/cn.m

22、in-1氧壓/MPa噴嘴直徑/mm工件與噴嘴距離/mm噴嘴角度/(o)81.642.50.2451.5一一不銹復(fù)合板25538.50.2751.52.0一15501030.00.3432.5一一蒙乃爾復(fù)合板9246.00.0801.068030331.00.1961.571010如果復(fù)合鋼板較厚，氧-乙快火焰不能切割時(shí)，應(yīng)采用等離子弧切割。等離子弧切割時(shí),一般都從復(fù)層開始，即復(fù)合層在上面一側(cè)開始切割，切割速度和切口質(zhì)量比氧-乙快火焰切割時(shí)高。(2)復(fù)合鋼板的成型加工不銹復(fù)合鋼板的成型加工，應(yīng)盡可能實(shí)行常溫冷態(tài)彎曲成型，不可在滾床或壓床進(jìn)行急劇彎曲，要施行逐段的緩慢成型加工。加工過程中復(fù)層表面不

23、可有油污，不可導(dǎo)致傷痕。一般化工容器和原子能裝置結(jié)構(gòu)，所用的復(fù)合鋼板在焊接之前常需要加熱成型加工。在熱成型的加工過程中應(yīng)注意加工之前應(yīng)清除工件表面上的油污及雜物；加熱要保持弱性焰，注意避免還原性焰產(chǎn)生增碳現(xiàn)象。熱加工后，對(duì)于低碳鋼基層可以空冷，對(duì)低合金鋼的基層要進(jìn)行保溫緩冷。不銹復(fù)合鋼板加熱成型的溫度范圍見表11。表11不銹復(fù)合鋼板加熱成型的溫度范圍基層不銹鋼復(fù)層加熱其他復(fù)層加熱備注低碳鋼700850c750950C,實(shí)際加熱到900950c為了避免晶間腐蝕，應(yīng)盡可能選用有穩(wěn)定劑的不銹鋼復(fù)層低合金高強(qiáng)鋼實(shí)際加熱到800850c珠光體耐熱鋼750950C,實(shí)際加熱到900950c3.2 焊接性特

24、點(diǎn)（1）奧氏體系復(fù)合鋼的焊接性奧氏體系復(fù)合鋼板是指基層是低碳鋼或低合金鋼，復(fù)層是奧氏體不銹鋼的復(fù)合鋼板。復(fù)合鋼板焊接時(shí)，復(fù)層和基層分開各自進(jìn)行焊接。焊接中的主要問題在于基層與復(fù)層交接處的過渡層焊接。焊接這類復(fù)合鋼板時(shí)主要存在以下幾個(gè)問題。焊縫容易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋結(jié)晶裂紋是熱裂紋的一種形式。焊縫金屬在結(jié)晶過程中冷卻到固相線附近的高溫時(shí)，液態(tài)品界在焊接應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂紋。影響結(jié)晶裂紋的因素主要有兩個(gè)。稀釋率的影響焊接奧氏體復(fù)合鋼板時(shí)，由于基層鋼板的含碳量高于復(fù)層，復(fù)層受基層的稀釋作用，使焊縫中奧氏體形成元素減少，含碳量增多，焊縫結(jié)晶時(shí)易產(chǎn)生微裂紋。結(jié)晶區(qū)間的影響奧氏體鋼結(jié)晶溫度區(qū)間很大，熔池結(jié)晶時(shí)在

25、枝晶的晶界上存在S、P、Si等低熔點(diǎn)共晶物呈現(xiàn)薄膜狀，這種液態(tài)薄膜在拉伸應(yīng)力作用下易產(chǎn)生裂紋。若焊接材料選擇不合適或焊接工藝不恰當(dāng)，不銹鋼焊縫就可能嚴(yán)重稀釋，形成馬氏體淬硬組織；或由于銘、鍥強(qiáng)烈滲入珠光體鋼基層而嚴(yán)重脆化，產(chǎn)生裂紋。因此，焊接過渡層時(shí)，要使用含銘、鍥量較多的焊接材料，保證焊縫金屬含一定量的鐵素體組織，以提高抗裂性，使之即使受到基層的稀釋，也不會(huì)產(chǎn)生馬氏體淬硬組織；同時(shí)，也應(yīng)采用合適的焊接方法和焊接工藝，減小基層一側(cè)熔深和焊縫的稀釋。熱影響區(qū)容易產(chǎn)生液化裂紋復(fù)合鋼焊接時(shí)，奧氏體鋼熱影響區(qū)由于受焊接熱循環(huán)影響，低熔點(diǎn)雜質(zhì)被熔化，在焊接應(yīng)力作用下產(chǎn)生液化裂紋。焊接時(shí)，熱影響區(qū)受熔池金

26、屬的熱膨脹作用產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，當(dāng)電弧移開后，隨著溫度的降低，壓縮應(yīng)力變拉伸應(yīng)力。之后，熱影響區(qū)晶界上存在的低熔點(diǎn)共晶物的液膜被拉開產(chǎn)生裂紋。這種裂紋是由于奧氏體系復(fù)合鋼板的熱影響區(qū)晶界受焊接熱循環(huán)作用，低熔點(diǎn)共晶物液化產(chǎn)生的，所以稱為液化裂紋。如果品界析出物的熔點(diǎn)高，即使受焊接熱作用瞬時(shí)產(chǎn)生液態(tài)膜，但在壓縮應(yīng)力作用下已完成結(jié)品，當(dāng)轉(zhuǎn)變?yōu)槔鞈?yīng)力時(shí)晶界已不存在液態(tài)膜了，所以也就不產(chǎn)生裂紋。防止奧氏體系復(fù)合鋼板焊縫及熱影響區(qū)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋和液化裂紋的主要措施為：正確制定焊接工藝，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程；合理選擇填充材料。熔合區(qū)脆化焊接奧氏體系復(fù)合鋼板時(shí)，熔合區(qū)出現(xiàn)脆化的原因有如下幾個(gè)。a.結(jié)構(gòu)鋼焊條的影響用

27、E4303或E4315焊條焊接基層鋼板時(shí)，由于熱作用使復(fù)層鋼板局部熔化，合金元素滲入焊縫。在熔合區(qū)附近狹小區(qū)域中，攪拌作用不充分而產(chǎn)生馬氏體組織，使熔合區(qū)硬度和脆性增加。b.不銹鋼焊條的影響用E347-16或E347-15焊條焊接復(fù)層鋼板時(shí)，容易熔化基層鋼板，使焊縫金屬成分稀釋，焊縫金屬為奧氏體馬氏體組織，使塑性和耐蝕性降低，而熔合區(qū)的脆性明顯增加。c.碳遷移的影響焊接時(shí)碳由低Cr的基層鋼板（碳鋼或低合金鋼）向高Cr的不銹鋼復(fù)層焊縫金屬擴(kuò)散遷移，因此在基層和復(fù)層的交界形成高硬度的增碳層和低硬度的脫碳層，引起熔合區(qū)的脆化或軟化。為了防止碳的遷移，可在基層和復(fù)層之間采用“隔離焊縫”（也稱過渡層）。

28、生產(chǎn)中常選用含Nb的鐵素體焊條在基層鋼板上焊接“隔離焊縫”，然后用奧氏體鋼焊條焊接復(fù)層，最后用結(jié)構(gòu)鋼焊條焊接基層。這種工藝措施可有效地防止碳的遷移，避免在熔合區(qū)附近出現(xiàn)脫碳層和增碳層，從而減小了熔合區(qū)的脆化，使復(fù)合鋼板的焊接接頭具有較高的強(qiáng)度和韌性。(2)鐵素體系鋼的焊接性焊縫易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋焊接鐵素體復(fù)合鋼板時(shí)，焊縫金屬產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的原因和防止措施，與焊接奧氏體復(fù)合鋼板時(shí)基本相同。焊接接頭易產(chǎn)生延遲裂紋延遲裂紋是焊接接頭冷卻到室溫并在一定時(shí)間后才出現(xiàn)的焊接冷裂紋，多產(chǎn)生在熱影響區(qū)。焊接鐵素體系復(fù)合鋼板產(chǎn)生延遲裂紋的影響因素有：焊接接頭區(qū)出現(xiàn)脆硬組織；焊縫金屬中有明顯的擴(kuò)散氫聚集；焊接接頭剛度大

29、；有明顯的焊接應(yīng)力。延遲裂紋有潛伏期，用不同的填充材料焊接時(shí)，延遲裂紋的潛伏期和裂紋數(shù)目不同，試驗(yàn)結(jié)果見表12。因此，焊縫延遲裂紋檢驗(yàn)不能焊后立即進(jìn)行。表12鐵素體復(fù)合鋼板焊后延遲裂紋潛伏期的試驗(yàn)結(jié)果焊條預(yù)熱溫度/c裂紋數(shù)目牌號(hào)型號(hào)焊后24h48h70h120h340hG302E430-16小預(yù)熱011222G307E430-1550002000G202E410-167、預(yù)熱417190500G207了防止產(chǎn)生延遲裂紋，應(yīng)采取下列措施。焊條要充分干燥選用的焊條要放置在通風(fēng)處儲(chǔ)藏，嚴(yán)禁焊條受潮或雜亂無章地堆放。施焊前焊條要烘干焊條烘干可去除水分和氫，如采用G30

30、減G307旱條，焊前在100c以上烘干；采用G202或G207焊條，焊前在50c以上烘干，焊后就不產(chǎn)生延遲裂紋。嚴(yán)格遵守操作規(guī)程焊接鐵素體復(fù)合鋼板的操作規(guī)程應(yīng)根據(jù)板厚、接頭形式及技術(shù)條件的要求制定。3.3 焊接程序(1)復(fù)合鋼板的焊接方法焊接方法應(yīng)根據(jù)復(fù)合鋼板材質(zhì)、接頭厚度、坡口尺寸及施焊條件等確定。目前焊接復(fù)合鋼常用手工電弧焊，也可用氮弧焊、埋弧自動(dòng)焊或氣體保護(hù)焊。為了減小熔合比，可用雙絲埋弧焊。實(shí)際生產(chǎn)中常用埋弧自動(dòng)焊焊接基層，用手工電弧焊和氮弧焊焊接復(fù)層和過渡層。為了保證復(fù)合鋼板不失去原有的綜合性能，基層和復(fù)層必須分別進(jìn)行焊接?；鶎拥暮附庸に嚺c珠光體鋼相同，復(fù)層的焊接工藝與相應(yīng)的不銹鋼(

31、或鍥基合金、鈦及鈦合金等)相似，只有基層與復(fù)層交界處的焊接是屬于異種金屬的焊接。(2)復(fù)合鋼焊接的坡口形式復(fù)合鋼板下料時(shí)要特別注意，如果采用氧一乙快切割時(shí)，復(fù)層應(yīng)向下，熱影響區(qū)約為610mm等離子弧切割時(shí)，復(fù)層應(yīng)向上，熱影響區(qū)約為0.51mm壓縮弧等離子切割的熱影響區(qū)最小或幾乎沒有。無論采用哪種方法下料，焊前都必須打磨接口處，使接口平整并除去切割的熱影響區(qū)部分。焊接坡口的形式，一般盡可能采用V形或X形坡口雙面焊。先焊基層，然后焊過渡層，最后焊復(fù)層(見圖5)。這樣的焊接順序是為了保證復(fù)合鋼焊接接頭具有良好的耐腐蝕性能。當(dāng)焊接現(xiàn)場(chǎng)的位置不允許作上述順序的焊接時(shí)，可采用V形坡口單面焊。無論是單面焊還

32、是雙面焊時(shí)，都應(yīng)考慮過渡層的焊接特點(diǎn)，并盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。單面焊時(shí)應(yīng)盡量保證復(fù)層中不溶入或少溶入基層成分。la）裝配（b）厚基層（O電層懵思Id）浮過海層（口俘翼層ffl5復(fù)合嗣的焊接IS序復(fù)合鋼板接頭設(shè)計(jì)和坡口形式見表13。薄件可采用I形坡口，較厚的復(fù)層鋼板可采用V形、U形、X形、V和U聯(lián)合形坡口。也可以在接頭背面一小段距離內(nèi)進(jìn)行機(jī)械加工，去掉復(fù)層金屬（見圖6）,以確保焊條一道基層焊道不受復(fù)層金屬過大的稀釋，以致脆化基層珠光體鋼的焊縫金屬o復(fù)合鋼板焊接角接頭形式見圖7。由6去掉豆層金屬的復(fù)合期板焊按觸口形式信1整星位于內(nèi)*（b）夏限位于外網(wǎng)圖7雙合銅板耀接箱接頭形式一般盡可能采用

33、X形坡口雙面焊。先焊基層，再焊過渡層，最后焊復(fù)層，以保證焊接接頭具有較好的耐蝕性。同時(shí)考慮過渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。當(dāng)因焊接位置限制只可采用單面焊時(shí)，可采用V形坡口單面焊，先焊復(fù)層，再焊過渡層，最后焊基層。焊接時(shí)盡量使復(fù)層中少溶入基層成分。«13復(fù)合鋼糧手工電，牌堆口意式及尺寸(3)復(fù)合鋼焊接材料的選用城口尺寸/mm就用C=2平植對(duì)接.周體施、，壞褥，7Q*JZP=£千幢時(shí)接，而悻甄.壞若必=60*g14TsFTC=2h=8平板時(shí)接.前悼縱.環(huán)焊通J=之632P=2C*2h=6平板對(duì)接*麗作飄.環(huán)憚做0=15*j?=60D同=100為】5(7=2平板對(duì)

34、接*黃體蛆.環(huán)焊縫。五】5，焊接材料選擇不合適，不銹鋼焊縫就可能嚴(yán)重稀釋，形成馬氏體淬硬組織。由于銘、鍥強(qiáng)烈滲入珠光體鋼基層而嚴(yán)重脆化，產(chǎn)生裂紋。因此焊接過渡層時(shí)，為了減少基層對(duì)過渡層焊縫的稀釋作用，要選用含銘、鍥當(dāng)量較高的焊接材料，施焊時(shí)采用小電流，降低熔合比，保證焊縫金屬含有一定量的鐵素體組織，以提高抗裂性，且之即使受到基層的稀釋，也不會(huì)產(chǎn)生馬氏體淬硬組織。當(dāng)復(fù)合板度小于25mnW,基層也可全用Cr25-Ni13系(A302)焊條，但焊接殘余應(yīng)力大，消耗不銹鋼焊條多。當(dāng)復(fù)合板厚度大于25mnW,可先用純鐵焊條焊一層過渡層，然后用鋼焊條焊接基層。常用不銹復(fù)合鋼板焊接材料的選用見表14。表中列

35、出了基層、復(fù)層和過渡層焊接推薦采用的焊條類型。這些焊條是根據(jù)復(fù)合鋼板基層、復(fù)層的性能要求而選定的。不銹復(fù)合鋼雙面焊和埋弧焊時(shí)焊接材料的選用見表15表14常用不銹復(fù)合鋼板焊接材料的選用復(fù)合鋼的組合基層過渡層復(fù)層Q2350Cr13E4303E4315,E4316E309-16(E1-23-13-16)E309-15(E1-23-13-15)E308-16(E0-19-10-16)E308-15(E0-19-10-15)16Mn0Cr13E5003,E5015E5016E5515-GE309-16(E1-23-13-16)E347-16(E0-19-10Nb-16)15MnV0Cr13E309-15

36、(E1-23-13-15)E347-15(E0-19-10Nb-15)12CrMo0Cr13E5515-B1E309-16(E1-23-13-16)E347-16(E0-19-10Nb-16)E309-15(E1-23-13-15)E347-15(E0-19-10Nb-15)Q2351Cr18Ni9TiE4303E309-16(E1-23-13-16)E347-16(E0-19-10Nb-16)Q2350Cr18Ni9TiE4315,E4316E309-15(E1-23-13-15)E347-15(E0-19-10Nb-15)16Mn1Cr18Ni9Ti16Mn0Cr18Ni9Ti15MnV1

37、Cr18Ni9TiE5003,E5015E5016E5515-GE309-16(E1-23-13-16)E309-15(E1-23-13-15)E347-16(E0-19-10Nb-16)E347-15(E0-19-10Nb-15)Q235Cr18Ni12Mo2TiE4303E4315,E4316E309Mo-16(E1-23-13-Mo2-16)E318-16(E0-18-12Mo2Nb-16)16Mn0Cr18Ni12Mo2Ti15MnV0Cr18Ni12Mo2TiE5003,E5015E5016E5515-GE309Mo-16(E1-23-13-Mo2-16)E318-16(E0-18-

38、12Mo2Nb-16)注：括號(hào)內(nèi)為GB/T983-1985型號(hào)表15不銹復(fù)合鋼雙面焊和埋弧焊時(shí)焊接材料的選用復(fù)合鋼板手工電弧焊埋弧焊牌號(hào)型號(hào)焊絲焊劑Q235J422,J427E4302,E4315H08A,H08HJ431基層20、20gJ422,J427J507E5003,E5015E5515-GH08Mn2SiA,H08AH08MnAHJ43109Mn2J502,E5003,H08MnA16MnJ507E5015H08Mn2SiAHJ43115MnTiJ557E5515-GH10Mn2過渡層A302,A307A312E309-16,E309-15E309MO-16H00Cr29Ni12Ti

39、AlHJ260復(fù)層1Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Ti0Cr13A102,A107A132,A137A202,A207E308-16,E308-15E347-16,E347-15E316-16,E316-15H0Cr19Ni9TiH00Cr29Ni12TiAlHJ260Cr18Ni12Mo2TiCr18Ni12Mo3TiA202,A207A212E316-16,E316-15E318-16H0Cr18Ni12Mo2TiH0Cr18Ni12Mo3TiH00Cr29Ni12TiAlHJ260復(fù)合鋼板的基體和復(fù)層分別選用各自適用的焊接材料進(jìn)行焊接。關(guān)鍵是接近復(fù)層的過渡層部分，必須考慮基層的稀釋作

40、用，應(yīng)選用Cr、Ni含量較高的奧氏體填充金屬來焊接過渡層部分，以免出現(xiàn)脆硬組織。復(fù)合鋼板的基層較薄時(shí)（如總厚度不大于8mm,可以用奧氏體焊條或填充金屬焊接復(fù)合鋼的全厚度，這時(shí)更需考慮基層材料的稀釋作用。當(dāng)復(fù)合鋼板的厚度小于25mmW,基層也可全用E309-16等焊條，但焊接殘余應(yīng)力稍大些，消耗不銹鋼焊條多。當(dāng)復(fù)合鋼板的厚度大于25mnW,可先用鐵素體焊條施焊一層過渡層，然后再用碳鋼焊條焊接基層。復(fù)合鋼單面焊焊接材料的選用見表16。表16復(fù)合鋼單面焊焊接材料的選用復(fù)合鋼板手工電弧焊埋弧焊?jìng)渥⑴铺?hào)型號(hào)焊絲焊劑復(fù)層0Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti0Cr13A102,A107A002E308-

41、16,E308-15E308L一一一過渡層一純Fe一一-基層Q235,20J422E4303H08AHJ431最初兩層手（有過渡層）20gJ422,J502J507E4303,E5003E5015H08AH08MnAHJ431工電弧焊，其余用埋弧焊16Mn15MnTiJ507,J557J607E5015,E5515-GE6015-GH08MnAH10Mn2HJ431基層（無過渡層）20,20g16Mn15MnTiA302A307E309-16E309-15HCr25Ni13H00Cr29Ni12TiAlHJ260（4）復(fù)合鋼的焊接工藝根據(jù)復(fù)合鋼板材質(zhì)、接頭厚度、坡口尺寸及施焊條件等確定焊接工藝

42、，通常選用手工電弧焊、埋弧焊、氮弧焊、CO氣體保護(hù)焊等。目前常用氮弧焊焊接復(fù)層，用埋弧焊或手工電弧焊焊接基層。焊接順序復(fù)層鋼的焊接順序?yàn)椋合群富鶎?，再焊過渡層，最后焊復(fù)層（見圖5）,以保證焊接接頭具有良好的耐蝕性。同時(shí)還應(yīng)考慮過渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少復(fù)層一側(cè)的焊接工作量。角接接頭無論復(fù)層位于內(nèi)側(cè)或外側(cè)，均先焊接基層。復(fù)層位于內(nèi)側(cè)時(shí)，在焊復(fù)層以前應(yīng)從內(nèi)角對(duì)基層焊根進(jìn)行清根。復(fù)層位于外側(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)基層最后焊道進(jìn)行修光。焊接復(fù)層時(shí)，可先焊過渡層，也可直接焊復(fù)層，這要根據(jù)復(fù)合鋼板厚度而定。為了防止第一道基層焊縫中熔入奧氏體鋼，可預(yù)先將接頭附近的復(fù)層金屬加工掉一部分。過渡層高溫下有碳擴(kuò)散過程發(fā)生，在交界

43、區(qū)形成了高硬度的增碳帶和低硬度的脫碳帶，使過渡層形成了復(fù)雜的金相組織狀態(tài)，造成復(fù)層鋼板焊接困難。焊接工藝要點(diǎn)焊前正確裝配，是關(guān)系到接頭質(zhì)量的關(guān)鍵。焊前裝配應(yīng)以復(fù)層為基準(zhǔn)，防止錯(cuò)邊量過大，影響復(fù)層的焊接質(zhì)量。首先必須保證工件裝配的間隙，一般對(duì)接接頭約1.52mm保證不錯(cuò)邊。錯(cuò)邊量過大將直接影響過渡層和復(fù)層的焊接質(zhì)量。筒體件裝配焊縫的錯(cuò)邊量允許值見表17。表17筒體件裝配焊縫的錯(cuò)邊量允許值復(fù)層厚度/mm縱縫錯(cuò)邊量/mm環(huán)縫錯(cuò)邊量/mm22.5<0.5<1.035<1.0<1.5裝配時(shí)的點(diǎn)固焊在基層鋼上進(jìn)行，點(diǎn)焊焊縫不可產(chǎn)生裂紋和氣孔，否則應(yīng)鏟去重焊。點(diǎn)焊所用焊條及工藝參數(shù)與

44、生產(chǎn)時(shí)用的相同。嚴(yán)禁用碳鋼或低合金鋼焊接材料在高合金復(fù)層上施焊，并防止用錯(cuò)焊條，把過渡層焊條焊到復(fù)層上。用碳鋼焊條在復(fù)層一側(cè)施焊時(shí)，應(yīng)對(duì)復(fù)層表面（坡口兩側(cè)各150mme圍）涂覆白堊粉保護(hù)，已經(jīng)粘上的飛濺顆粒必須仔細(xì)清除掉。不銹鋼復(fù)層不可有劃傷或污染。先焊基層，第一道基層焊縫不應(yīng)熔透到復(fù)層金屬，以防焊縫金屬發(fā)生脆化或產(chǎn)生裂紋?；鶎愉摵附訒r(shí)，仍按基層鋼常規(guī)焊接電流施焊。對(duì)于過渡層的焊接，為了減少母材對(duì)焊縫的稀釋率，在保證焊透的條件下，應(yīng)盡量采用小電流焊接?；鶎雍竿旰螅锰蓟馀?、鏟削或磨削法清理焊根，經(jīng)X射線探傷合格后，才能焊接過渡層，最后將復(fù)層焊滿。要盡量減少焊縫的稀釋，采用小直徑焊條和窄焊道；

45、自動(dòng)焊時(shí)，采用擺動(dòng)焊絲或多絲焊以減小熔合比，盡量采用直流正接。焊過渡層焊縫時(shí)，必須蓋滿基層焊縫，且要高出基層與復(fù)層交界線約1mm焊縫成形要平滑，不可凸起，否則需用手砂輪打磨掉。Q2351Cr18Ni9Ti復(fù)合板焊接的工藝參數(shù)見表18。表18Q2351Cr18Ni9Ti復(fù)合鋼板焊接的工藝參數(shù)焊縫層次焊條焊條直徑/mm焊接電流/A焊接電壓/V牌號(hào)型號(hào)1312020基層2J427E43154160243419026過渡層4A302E309-16(E1-23-13-16)413014020復(fù)層5A312E309Mo-16(EE1-23-13Mo2-16414015020括號(hào)內(nèi)為GB/T983-1985

46、的型號(hào)。焊接小直徑復(fù)合鋼管時(shí)，第一層焊道應(yīng)采用鴇極氮弧焊，然后用E309-15等奧氏體焊條焊接第二層。原子能反應(yīng)堆球形壓力容器是由大厚度雙層鋼構(gòu)成，施焊過程中先焊內(nèi)部不銹鋼復(fù)合層，再焊一層鐵素體過渡層，最后用低合金鋼焊條填滿基層焊縫。根據(jù)工作條件選用結(jié)構(gòu)材料時(shí)，應(yīng)使奧氏體焊縫與珠光體鋼熔合區(qū)中的擴(kuò)散層降低到最小程度。這一點(diǎn)對(duì)于在高溫和有腐蝕性介質(zhì)中工作的構(gòu)件以及焊后需要進(jìn)行回火處理的大型構(gòu)件來說尤其重要。在很多情況下，焊接構(gòu)件的允許工作溫度應(yīng)低于珠光體鋼的使用溫度。由于熔合區(qū)化學(xué)成分、組織性能的不均勻性以及基層、復(fù)層兩種鋼熱導(dǎo)率的差異，可能產(chǎn)生擴(kuò)散過渡層或引起擴(kuò)散過渡層變寬。為了防止擴(kuò)散層的生

47、成和變寬，可采用含碳化物形成元素的珠光體焊條進(jìn)行焊接，或在焊接坡口處用3.4焊后熱處理不銹復(fù)合鋼熱處理時(shí)，在復(fù)合鋼交界面上會(huì)產(chǎn)生碳元素從基層向復(fù)層的擴(kuò)散，并隨溫度升高，保溫時(shí)間增長(zhǎng)而加劇。結(jié)果在基層一側(cè)形成脫碳層，在不銹鋼一側(cè)形成增碳層，使其硬度增高，韌性下降。脫碳層一側(cè)軟化，強(qiáng)度降低?；鶎优c復(fù)層的熱膨脹系數(shù)相差很大，在焊接加熱、冷卻過程中，在鋼板的厚度方向上會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力。這種殘余應(yīng)力在復(fù)層的不銹鋼表面上形成拉伸應(yīng)力，成為設(shè)備使用過程中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂等事故的原因，不可忽視。在不銹復(fù)合鋼的焊接接頭中，既不進(jìn)行復(fù)層的固溶處理，一般也不進(jìn)行消應(yīng)力熱處理。但是，在極厚的復(fù)合鋼的焊接中，往往要

48、求采取中間退火和消除應(yīng)力熱處理。消除焊接殘余應(yīng)力的熱處理最好在基層焊完后進(jìn)行，熱處理后再焊過渡層和復(fù)層。如需整體熱處理時(shí)，選擇熱處理溫度時(shí)一考慮對(duì)復(fù)層耐蝕性的影響、過渡層組織不均勻性及異種鋼物理性能的差異。熱處理溫度一般為450650C（多數(shù)情況下是選擇下限溫度而延長(zhǎng)保溫時(shí)間）。奧氏體不銹鋼具有良好的耐蝕性，但是焊接接頭存在拉應(yīng)力的情況下，容易引起應(yīng)力腐蝕裂紋。因此必須設(shè)法使其表面殘余拉應(yīng)力減小。減小不銹復(fù)合鋼表面殘余應(yīng)力的方法有如下幾種。 退火處理可以減小不銹復(fù)合鋼表面的殘余應(yīng)力，但是在不銹復(fù)合鋼中，焊接接頭的不銹鋼一側(cè)和碳鋼一側(cè)的物理化學(xué)和力學(xué)性能有很大差異，即奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳

49、鋼大得多，在退火后的冷卻過程中會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以退火并不能達(dá)到完全消除不銹鋼殘余拉伸應(yīng)力的預(yù)期效果。但在相當(dāng)高的溫度下退火時(shí)，由于焊縫金屬在常溫下的屈服應(yīng)力降低，使不銹鋼部分的殘余拉伸應(yīng)力有一定的降低。另外，退火可以消除基層部分的殘余應(yīng)力。 借助變形法消除應(yīng)力對(duì)于存在殘余拉伸應(yīng)力的焊接結(jié)構(gòu)件，從外部施加拉伸變形（以彈性變形的大小為限），則存在殘余拉伸應(yīng)力的地方會(huì)引起塑性變形而使殘余應(yīng)力降低。從實(shí)際效果看，通過應(yīng)用變形法達(dá)到減輕雙層不銹復(fù)合鋼容器上不銹鋼部分的殘余應(yīng)力是可行的。噴丸處理采用噴丸處理雙層復(fù)合鋼的不銹鋼部分，使材料表面造成殘余壓縮應(yīng)力，從而防止應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。4 .銅-鋼復(fù)合鋼板

50、的焊接4.1 銅鋼復(fù)合鋼板的焊接特點(diǎn)銅-鋼復(fù)合鋼板常用脫氧銅或無氧銅作復(fù)層。鋼和銅在高溫時(shí)的晶格類型、晶格常數(shù)和原子半徑等都很接近，這對(duì)焊接是有利的。但是熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、線膨脹系數(shù)等物理性能差異較大，給焊接造成一定的困難。鋼與銅的線膨脹系數(shù)相差較遠(yuǎn)，而且銅-鐵二元合金的結(jié)晶溫度區(qū)間很大，故在焊接時(shí)容易產(chǎn)生熱裂紋。銅對(duì)鐵的表面活性高，液態(tài)銅或銅合金有可能向其所接觸近縫區(qū)的鋼表面內(nèi)部滲透，使鋼的近縫區(qū)形成滲透裂紋。實(shí)踐證明，含Ni、Al、Si銅合金的焊縫金屬對(duì)鋼的滲透較少，而含Sn的青銅則滲透嚴(yán)重。止匕外，鋼的組織狀態(tài)也對(duì)滲透裂紋有重要影響。液態(tài)銅能浸潤奧氏體而不能浸潤鐵素體，所以單相奧氏體鋼比奧氏

51、體-鐵素體雙相鋼更易發(fā)生滲透裂紋。4.2 銅鋼復(fù)合鋼板焊接工藝銅和鋼鍥合金復(fù)層的最好焊接方法是氣體保護(hù)焊。銅復(fù)層厚度大于3.2mm時(shí)，推薦預(yù)熱溫度不小于150C,用直徑小于1.6mm的銅焊條焊接。復(fù)層較薄時(shí)，若采用預(yù)熱，則先去除一部分過渡層后再焊復(fù)層，以控制復(fù)層焊縫因稀釋帶入的鐵量，保證耐蝕性。復(fù)層厚度小于2.3mm時(shí)，應(yīng)在鋼上小心地熔敷一層銅，再用后傾焊法的半自動(dòng)MIG焊，電弧直接作用在熔池上，而不作用在鋼上，使第一層焊道的含鐵量小于5%,以防止熱裂紋和滲透裂紋。銅-鋼復(fù)合板過渡層的焊接材料可按表19選取。銅-鋼復(fù)合鋼板對(duì)接時(shí)的坡口形式及尺寸見表20。表中后兩種是先焊復(fù)層后焊基層的坡口形式。

52、表19銅-鋼復(fù)合板過渡層的焊接材料基層材料復(fù)層材料銅鋁青銅磷青銅硅青銅白銅ENiCu-7TcuAl(T237)HSCuAl(HS213)TcuSnB(T227)HSCuSn(HS212)TcuAl(T237)HSCuAl(HS213)ENiCu-7或TCuAl,HSCuAl(HS213)低合金鋼ENiCu-7TcuAl(T237)HSCuAl(HS213)TcuSnB(T227)HSCuSn(HS212TcuAl(T237)HSCuSn(HS212)ENiCu-7或TCuAl,HSCuAl(HS213)注：括號(hào)內(nèi)為焊條牌號(hào)或焊絲代號(hào)。Azo-加奧臺(tái)招標(biāo)對(duì)接時(shí)的城口帝式及尺寸展口尺寸接頭形式-a

53、/mm4/mmp/mmHmm。/(')5 .復(fù)合滲鋁鋼的焊接滲鋁鋼管具有優(yōu)異的抗高溫氧化性和耐蝕性，可代替人格昂貴的不銹鋼和耐熱鋼，大大提高石化設(shè)備的使用壽命，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在美、日、英、德等工業(yè)發(fā)達(dá)國家滲鋁鋼被廣泛應(yīng)用于石油、化工和電力等工業(yè)部門中。但是，滲鋁鋼管的焊接問題多年來一直阻礙著滲鋁鋼的推廣應(yīng)用。滲鋁鋼管的焊接有其復(fù)雜性，不同的滲鋁工藝（如熱浸鋁法、固體粉末法、噴滲法等），滲鋁鋼管的焊接性能差異極大。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)不同滲鋁鋼的性能特點(diǎn)制定相應(yīng)的焊接工藝。5.1 滲鋁鋼的特性滲鋁鋼是碳鋼和低合金鋼經(jīng)過滲鋁處理,在鋼材表面滲入鋁元素,形成0.20.5mma鋁合金層的新型復(fù)合鋼鐵材料。滲鋁鋼具有優(yōu)異的抗高溫氧化性和耐蝕性，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。與原來未滲鋁的鋼材相比，滲鋁鋼可明顯地提高抗氧化性的臨界溫度約200c以上，在高溫H2S介質(zhì)中的耐蝕性可提高數(shù)十倍以上。近年來，滲鋁鋼也開始在我國一些產(chǎn)