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(guò)爆炸焊、軋制或堆焊等工藝方法制成的

雙金屬板材。較厚的珠光體鋼局部為基層，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。不銹鋼局部為復(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)合鋼的根本性能

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、銀基合金、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（100?150mm）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。

①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（?？诳捎孟率角蟪?。

°be^c°bd^d

6%-----------------

式中。底一一碳鋼的抗拉強(qiáng)度，MPa；

6c一—碳鋼的厚度，mm；

Obd一—不銹鋼的抗拉強(qiáng)度，MPa；

3d--不銹鋼的厚度，nrni。

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，美國(guó)在ASMF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)。

②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(wú)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)，當(dāng)不銹鋼的厚度為4.9?9.5硒時(shí)，半

在R可按復(fù)合鋼整體厚度的一半（R=6/2）進(jìn)行彎曲。當(dāng)不銹鋼厚度3>9際時(shí)，彎曲半徑

R按等于復(fù)合鋼整體厚度（45）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

由處的兩端有超過(guò)50%的別離現(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

由載荷的結(jié)構(gòu)時(shí)，必須選用沒(méi)有硬化合金層的爆炸焊復(fù)合鋼。

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?，復(fù)層多為lCR18Ni9Ti、Crl8Nil2Mo2Ti、

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機(jī)

我國(guó)生產(chǎn)的不銹鋼復(fù)合鋼板種類和力學(xué)性能見(jiàn)表lo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900?1200mm、長(zhǎng)度2000mm的

允許偏差應(yīng)符合GB/T7087988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(guò)6000mm。不銹復(fù)合冷軋薄鋼板的厚度允許偏差見(jiàn)表2。不銹復(fù)合鋼板總厚度及其允許

偏差見(jiàn)表3。

885T

規(guī)格/mm

復(fù)合鋼（基層復(fù)層）/MPas/MPa5/%b/MPa

總厚度寬度長(zhǎng)度

Q235lCrl8Ni9Ti(0Crl8Ni9Ti)————

Q235lCrl8Nil2Mo2Ti三2

222

(0Crl8Nil2Mo2Ti)370240150

2■2

0235lCrl3二22

370240150

20glCrl8Ni9Ti(0Crl8Ni9Ti)6,8,10,——一—

20g0Crl8Nil2Mo2Ti12,14,2

1000>2000225

(lCrl8Nil2Mo2Ti)15,16,410250150

182

20g0Crl3225

410250150

222

12CrMo0Crl3N20

410270150

22

Q2351Crl8Ni9—220

410150

Q2350Crl8Nil2Mo2Ti

6,8,10,

Q2351Crl8Nil2Mo2Ti

12,14,

20g!Crl8Ni9Ti15,16,1400?4000?2

不低于基層鋼的力學(xué)性能

16Mn!Crl8Ni9Ti18,20/p>

16Mn!Crl8Nil2Mo2Ti22,24,

25,28,30

16Mn0Crl3

表2不銹復(fù)合冷軋薄鋼板的厚度允許偏差

復(fù)合鋼板厚度允許偏差/mm

公稱厚度/mm復(fù)層厚度允許偏差/mm

A級(jí)精度B級(jí)精度

±二

土二

不大于復(fù)層公稱±0

尺寸的±10%±二

±二

±二

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)

的外表粗糙度。

表3不銹復(fù)合鋼板總厚度及其允許偏差

熨合鋼板總厚度/mm4?1011?1516?2526?3031?60

總厚度允許偏差±9%±8%±7%±6%±5%

不銹復(fù)合鋼板外表的質(zhì)量特征如下。

I級(jí)外表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)、輕微劃傷和短印。

II級(jí)外表鋼板外表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

度的以下缺陷。正面：一般的輕微麻點(diǎn)、輕微劃傷、凹坑和輯印。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去除，

去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

淡沖拉延鋼時(shí)，力學(xué)性能應(yīng)符合表4的規(guī)定。在彎曲局部的外側(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

拉伸性能冷彎性能

伸長(zhǎng)率51?/%彎曲角

基層抗拉強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度度

鋼號(hào)6復(fù)層為奧復(fù)層為鐵內(nèi)穹、外駕試驗(yàn)結(jié)果

8/MPa(d=2

u/MPa氏體不銹鋼素體不銹鋼

a)

08A1345?4903502818180°不得有分層、裂紋、折斷

10A1365?5103602717180°不得有分層、裂紋、折斷

注：復(fù)層為0Crl3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(méi)有彎曲試驗(yàn)規(guī)定時(shí)，可不做彎卅試驗(yàn)；如需求方要求做時(shí)，彎

由直徑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)。

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(guò)渡層焊接施工和防止或減

少焊接第一焊道時(shí)被稀釋的問(wèn)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

的常用坡口形式。

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)盡量防止或減少基

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。

對(duì)接接頭盡可能采用X形坡口雙面焊。同時(shí)考慮過(guò)渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少?gòu)?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.鈦一鋼復(fù)合板的焊接

采用鈦一鋼復(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(guó)家已經(jīng)掌

握這種復(fù)合板的生產(chǎn)技術(shù)。我國(guó)已經(jīng)采用爆炸成形以及爆炸一軋制技術(shù)來(lái)生產(chǎn)制造這種復(fù)

合板并取得良好效果。

_________II定__________________________________________________

注：復(fù)合鋼板抗拉強(qiáng)度。B按式（7T）計(jì)算。

鈦一鋼復(fù)合板焊接工藝特點(diǎn)

鈦一鋼復(fù)合板的復(fù)層（鈦）厚度一般為?，基層厚度為8?20nun。鈦復(fù)層和鋼基層之

間如果不參加中間金屬層，經(jīng)加熱后會(huì)產(chǎn)生脆性層，使鈦一鋼復(fù)合板的層間結(jié)合強(qiáng)度降低。

因此，可在鈦與鋼之間參加V、Nb或者VCr等中間合金層。

通過(guò)參加各種中間金屬層軋制的鈦一鋼復(fù)合板加熱工藝對(duì)界面抗拉強(qiáng)度的影響見(jiàn)表9。

由表可見(jiàn)，參加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，從而使鈦一鋼復(fù)合板的焊接工藝變得更

復(fù)雜。

表9鈦一鋼復(fù)合板加熱工藝對(duì)界面抗拉強(qiáng)度的影響

抗拉強(qiáng)度/MPa

鈦一鋼復(fù)合板8004C

450*CX100h

5hlOh50h

無(wú)中間層265221157196186

加V中間層—294272277274

加Nb中間層2251UU178176167

加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：焊縫上加蓋板，見(jiàn)圖3（a）；加中間層,

見(jiàn)圖3（b）。

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(lái)保證，而加蓋板的目的是用來(lái)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(shù)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。

焊接鈦一鋼復(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(jiàn)圖1b）,如厚度0.1mm的銀箔或鋁箔等。焊接鈦一鋼復(fù)合板的復(fù)層時(shí)，采用鴇極氧弧

焊（TIG）,填加鈦焊絲，鈦絲直徑取決于鈦一鋼復(fù)合板的復(fù)層厚度及坡口形式。鋁極電弧

在鈦絲和鴇極之間燃燒，不要使電弧直接作用在銀箔卜，焊槍應(yīng)沿著鈦絲移動(dòng).鈦絲熔化

后即形成鈦一鋼復(fù)合板的焊縫。因?yàn)镹b的熔點(diǎn)高，鴇極電弧乂不直接作用在銀笫上，所以

只有很少局部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。

鈦一鋼復(fù)合板焊接實(shí)例

被焊母材鈦一鋼復(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）。

焊接工藝用厚度0.1mm的鑰箔作為中間層，采用鴿極氮弧焊（TIG）進(jìn)行焊接，鴇極直徑

3mmo填加鈦焊絲，鈦絲直徑4mm。焊接工藝參數(shù)為，焊接電流160?170A,焊接電壓10?

12V,焊接速度13.3cm/min,噴嘴直徑18nlm。用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，保護(hù)熔池的氮?dú)饬髁?/p>

為8-10L/min,在冷卻過(guò)程中保護(hù)焊縫的氧氣流量為3?4L/min。

通過(guò)上述工藝獲得的鈦一鋼更合板焊接接頭的抗拉強(qiáng)度為387?397MP”，基層金屬的

抗拉強(qiáng)度為426?431MPa。在拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)，焊接接頭首先在銀箔與鈦復(fù)層的界面上斷裂，

然后在鋼基層上破斷。這說(shuō)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一鋼復(fù)合板接頭在鹽酸（HC1）、硫酸（H2S0,）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(méi)有差異。例如，鈦在硫酸中的腐蝕速訂為

0.13mm/a,而鈦一鋼復(fù)合板焊接接頭的腐蝕速率為0.

采用鈦一鋼復(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(wèn)題，對(duì)復(fù)層（鈦）主要是脆化問(wèn)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(wèn)題。

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(guò)下料切割成零件，坡口加工以及熱成形、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12mm以下時(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)層外表和結(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(wèn)題。

①所采用的噴嘴直徑應(yīng)當(dāng)比同一厚度鋼板稍大一些。

②切割時(shí)應(yīng)先從基層鋼板一側(cè)開(kāi)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)合板氧一乙快火焰切割的速度要比切割低碳鋼時(shí)的

速度慢（見(jiàn)表10）o

表10不銹鋼復(fù)合板氧一乙煥火焰切割的工藝參數(shù)

總厚度復(fù)層厚度切割速度氧壓噴嘴直徑工件與噴嘴噴嘴角度

復(fù)合板

/mm/mm/MPa/mm距離/mm?

8

不銹復(fù)合板255—15

5010

926?80

蒙乃爾復(fù)合板

3037-1010

如果復(fù)合鋼板較厚，氧一乙烘火焰不能切割時(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(kāi)始，即復(fù)合層在上面一側(cè)開(kāi)始切割，切割速度和切口質(zhì)量比氧一乙快

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(guò)程中復(fù)層外表不可有油污，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(guò)程中應(yīng)注意加工之前應(yīng)去除工件外表上的油污及雜物；加熱要保持弱性

焰，注意防止夏原性焰產(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(jiàn)表11。

表11不銹復(fù)合鋼板加熱成型的溫度范圍

不銹鋼復(fù)層加

基層其他復(fù)層加熱備注

熱

低碳鋼700?850C

750?950C,實(shí)際加熱到900?950c

低合金高強(qiáng)鋼為了防止晶間腐蝕，應(yīng)盡

實(shí)際加熱到可能選用有穩(wěn)定劑的不銹鋼

800?850℃復(fù)層

珠光體耐熱鋼750~950℃,實(shí)際加熱到900~950℃

焊接性特點(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(kāi)各自進(jìn)行焊接。焊接中的主要問(wèn)題在于基層與復(fù)層交接

處的過(guò)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(wèn)題。

①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(guò)程中冷

去1到固相線附近的高溫時(shí)，液態(tài)晶界在焊接應(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。

假設(shè)焊接材料選擇不適宜或焊接工藝不恰當(dāng)，不銹鋼焊縫就可能嚴(yán)重稀釋，形成馬氏

伏淬硬組織；或由于銘、鎮(zhèn)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(guò)

渡層時(shí)，要使用含絡(luò)、銀量較多的焊接材料，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)采用適宜

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。

②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

屬的熱膨脹作用產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，當(dāng)電弧移開(kāi)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(kāi)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。如果晶界析出物的熔點(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)晶，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。

③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焊條焊接愛(ài)層鋼板時(shí)，容易熔化基層鋼板,

便焊縫金屬成分稀釋，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(guò)渡層)。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，防止在熔合區(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

①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)根本相同。

②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；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(jiàn)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

焊條裂紋數(shù)目

預(yù)熱溫度/℃

牌號(hào)型號(hào)焊后24h48h70h120h340h

G302E430-16不預(yù)熱011222

G307E430-1550002000

G202E410-16不預(yù)熱417190500

G207/p>

為了防止產(chǎn)生延遲裂紋，應(yīng)采取以下措施。

①焊條要充分枯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(wú)章地堆

放。

②施焊前焊條要烘干焊條烘干可去除水分和氫，如采用G302或G307焊條，焊前在

100℃以上烘干；采用G202或G207焊條，焊前在50℃以上烘干，焊后就不產(chǎn)生延遲裂紋。

③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。

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，也可用僦弧焊、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，用手工電弧焊和氫弧焊焊接復(fù)層和過(guò)

渡層。

為了保證愛(ài)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?/p>

接工藝與珠光體鋼相同，復(fù)層的焊接工藝與相應(yīng)的不銹鋼(或銀基合金、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

6?10mm。等離子弧切割時(shí)，復(fù)層應(yīng)向上，熱影響區(qū)約為0.壓縮弧等離子切割的

熱影響區(qū)最小或幾乎沒(méi)有。無(wú)論采用哪種方法下料，煤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)局部。

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(guò)渡層，

最后焊復(fù)層(見(jiàn)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(wú)論是單面

焊還是雙面焊時(shí)，都應(yīng)考慮過(guò)渡層的焊接特點(diǎn)，并盡量減少?gòu)?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。

復(fù)合鋼板接頭設(shè)計(jì)和坡口形式見(jiàn)表13o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。也可以在接頭反面一小段距離內(nèi)進(jìn)行機(jī)械加工，去掉

復(fù)層金屬(見(jiàn)圖6),以確保焊條一道基層焊道不受復(fù)層金屬過(guò)大的稀釋，以致脆化基層

珠光體鋼的焊縫金屬。復(fù)合鋼板焊接角接頭形式見(jiàn)圖7。

一般盡可能采用X形坡口雙面焊。先焊基層，再焊過(guò)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(guò)渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少?gòu)?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(guò)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。

(3)復(fù)合鋼焊接材料的選用

焊接材料選擇不適宜，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評(píng)重脆化，產(chǎn)生裂紋。因此焊接過(guò)渡層時(shí)，為了減少基層對(duì)過(guò)

渡層焊縫的稀釋作用，要選用含銘、銀當(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25nlm時(shí)，基層也可全用Cr25-Ni13系(A302)焊條，但焊接剩余應(yīng)力

大，消耗不銹鋼焊條多。當(dāng)復(fù)合板厚度大于25nlm時(shí)，可先用純鐵焊條焊一層過(guò)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(jiàn)表14。表中列出了基層、復(fù)層和過(guò)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(jiàn)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(guò)渡層復(fù)層

E4303E309-16CE1-23-13-16)E308-16(E0-19-10-16)

Q2350Crl3

E4315,E4316E309-15(El-23-13-15)E308-15(E0-19-10-15)

E5003,E5015

16Mn0Crl3E309-16(El-23-13-16)E347-16(E0-19-10Nb-16)

E5016

15MnV0Crl3E309-15(El-23-13-15)E347-15(E0-19-10Nb-15)

E5515-G

E309-16CE1-23-13-16)E347-16(EO-19-1ONb-16)

12CrMo0Crl3E5515-B1

E309-15CE1-23-13-15)E347-15(E0-19-10Nb-15)

Q235lCrl8Ni9TiE4303E309-16CE1-23-13-16)E347-16(E0-19-10Nb-16)

Q2350Crl8Ni9TiE4315,E4316E309-15(El-23-13-15)E347-15(E0-19-10Nb-15)

16MnlCrl8Ni9TiE5003,E5015

E309-16(El-23-13-16)E347-16(E0-19-10Nb-16)

16Mn0Crl8Ni9TiE5016

E309-15CE1-23-13-15)E347-15(E0-19-10Nb-15)

15MnV!Crl8Ni9TiE5515-G

E4303E309Mo-16E318-16

Q235Crl8Nil2Mo2Ti

E4315,E4316(El-23-13-Mo2-16)(E0-18-12Mo2Nb-16)

E5003,E5015

16Mn0Crl8Nil2Mo2TiE309Mo-16E318-16

E5016

15MnV0Crl8Nil2Mo2Ti(E1-23-13-Mo2-l6)(E0-18-12Mo2Nb-16)

E5515-G

注:括號(hào)內(nèi)為GB/T983T985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

手工電弧焊埋弧焊

復(fù)合鋼板

牌號(hào)型號(hào)焊絲焊劑

Q235J422,J427E4302,E4315H08A,H08HJ431

J422,J427E5003,E5015HOSMr^SiA,H08A

20、20gHJ431

J507E5515-GH08MnA

基層

09Mn2J502,E5003,H08MnA

16MnJ507E5015H08Mn2SiAHJ431

15MnTiJ557E5515-GH10Mn2

A302,A307E309-16,E309-15

過(guò)渡層H00Cr29Nil2TiAlUJ26C

A312E309Mo-16

lCrl8Ni9TiA102,A107E308-16,E308-15

H0Crl9Ni9Ti

0Crl8Ni9TiA132,Al37E347-16,E347-15HJ26c

H00Cr29Nil2TiAl

OCrl3A202,A207E316-16,E316-15

復(fù)層

H0Crl8Nil2Mo2Ti

Crl8Nil2Mo2TiA202,A207E316-16,E316-15

H0Crl8Nil2Mo3TiHJ26C

Crl8Nil2Mo3TiA212E318-16

H00Cr29Nil2TiAl

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(guò)

渡層局部，必須考慮基層的稀釋作用，應(yīng)選用Cr、Ni含量較高的奧氏體填充金屬來(lái)焊接過(guò)

渡層局部，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8nlm）,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25mni時(shí)，基層也可全用E309T6等焊條，但焊接剩余應(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25mmE寸，可先用鐵素體焊條施焊一層過(guò)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(jiàn)表16。

表16復(fù)合鋼單面焊焊接材料的選用

手工電弧焊埋孤焊

復(fù)合鋼板備注

牌號(hào)型號(hào)焊絲焊劑

0Crl8Ni9Ti

A102,A107E308-16,E308-15

復(fù)層!Crl8Ni9Ti———

A002E308L

0Crl3

過(guò)渡層—純Fe————

Q235,20J422E4303H08AHJ431

J422,J502E4303,E5003H08A

基層20gHJ431

J507E5015H08MnA

（有過(guò)渡層）最初兩層手

16MnJ507,J557E5015,E5515-GH08MnA

HJ431工電弧炸，其余

15MnTiJ607E6015-GH10Mn2用押期熾

20,20g

基層A302E309-16HCr25Nil3

16MnHJ260

（無(wú)過(guò)渡層）A307E309-15H00Cr29Nil2TiAl

15MnTi

（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，通常選用手工

電弧焊、埋弧焊、僦弧焊、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。

①焊接順序復(fù)層鋼的焊接順序?yàn)椋合群富鶎樱俸高^(guò)渡層，最后焊復(fù)層（見(jiàn)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(guò)渡層的焊接特點(diǎn)，盡量減少?gòu)?fù)層一側(cè)

的焊接工作量。角接接頭無(wú)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(guò)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)層金屬加工掉一局部。過(guò)渡層高溫

下有碳擴(kuò)散過(guò)程發(fā)生，在交界區(qū)形成了高硬度的增碳檸和低硬度的脫碳帶，使過(guò)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。

②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(guò)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

L5?2mm，保證不錯(cuò)邊。錯(cuò)邊量過(guò)大將直接影響過(guò)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(jiàn)表17。

表17傳祝體件裝配焊縫的錯(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/mm

35

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(guò)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)層外表（坡口兩側(cè)各150nlm范圍）涂覆白堊粉保護(hù)，已經(jīng)粘上的飛濺顆粒必須仔細(xì)

去除掉。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。

基層鋼焊接時(shí)，仍按基層鋼常規(guī)焊接電流施焊。對(duì)于過(guò)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。

基層焊完后，用碳弧氣刨、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(guò)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；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(guò)渡層焊縫時(shí)，必須蓋滿基

層焊縫，且要高出基層與夏層交界線約1mm,焊縫成形要平滑，不可凸起，否則需用于

砂輪打磨掉。Q235lO18Ni9Ti復(fù)合板焊接的工藝參數(shù)見(jiàn)表18。

表18Q2351Crl8Ni9Ti復(fù)合鋼板焊接的工藝參數(shù)

焊條焊條直徑焊接電流焊接電壓

焊縫層次

牌號(hào)型號(hào)①/mm/A/V

1312020

基層2J427E4315416024

3419026

過(guò)渡層4A302E309-16(El-23-13-16)4130?14020

復(fù)層5A312E309MO-16(EE1-23-13Mo2-l64140?15020

①括號(hào)內(nèi)為GB/T983-1985的型號(hào)。

焊接小直徑復(fù)合鋼管時(shí)，第一層焊道應(yīng)采用鴇極氫弧焊，然后用E309-15等奧氏體焊

條焊接第二層。原子能反響堆球形壓力容器是由大厚度雙層鋼構(gòu)成，施焊過(guò)程中先焊內(nèi)部

不銹鋼復(fù)合層，再焊一層鐵素體過(guò)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(lái)說(shuō)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(guò)渡層或引起擴(kuò)散過(guò)渡層變寬。為了防止擴(kuò)散層的生成和變寬，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

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，

便其硬度增高，韌性下降。脫碳層一側(cè)軟化，強(qiáng)度降低。基層與復(fù)層的熱膨脹系數(shù)相差很

大，在焊接加熱、冷卻過(guò)程中，在鋼板的厚度方向上會(huì)產(chǎn)生很大的剩余應(yīng)力。這種剩余應(yīng)

力在復(fù)層的不銹鋼外表上形成拉伸應(yīng)力，成為設(shè)備使用過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等事故的

原因，不可無(wú)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，往往要求采取中間退火和消除應(yīng)力熱處理。消除焊接剩

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(guò)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(guò)渡層組織不均勻性及異種鋼物理性能的

差異。熱處理溫度?般為450?1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)法使其外表剩余拉應(yīng)力減小。減小不銹復(fù)合鋼外表剩余應(yīng)力的方法

有如下幾種。

①退火處理可以減小不銹復(fù)合鋼外表的剩余應(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)比碳鋼大得多，在退火后的冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，所以退火并不能到達(dá)完全消除不

銹鋼剩余拉伸應(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，使不銹鋼局部的剩余拉伸應(yīng)力有一定的降低。另外，退火可以消除基層局部

的剩余應(yīng)力。

②借助變形法消除應(yīng)力對(duì)于存在剩余拉伸應(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），那么存在剩余拉伸應(yīng)力的地方會(huì)引起塑性變形而使剩余應(yīng)力

降低。從實(shí)際效果看，通過(guò)應(yīng)用變形法到達(dá)減輕雙層不銹復(fù)合鋼容器上不銹鋼局部的剩余

應(yīng)力是可行的。

③噴丸處理采用噴丸處理雙層復(fù)合鋼的不銹鋼局部，使材料外表造成剩余壓縮應(yīng)力，

從而防止應(yīng)力腐蝕裂紋的產(chǎn)生。

4.銅一鋼復(fù)合鋼板的焊接

銅一鋼復(fù)合鋼板的焊接特點(diǎn)

銅一鋼復(fù)合鋼板常用脫氧銅或無(wú)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)，而且銅一鐵二元合金的結(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)鐵的外表活性高，液態(tài)銅或銅合金有可能向其所接觸近縫區(qū)的鋼

外表內(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的青銅那么滲透嚴(yán)重。此外，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(rùn)奧氏體而不能浸潤(rùn)鐵素體，所以單相奧氏體鋼比奧氏體一鐵素體雙相

鋼更易發(fā)生滲透裂紋。

銅一鋼復(fù)合鋼板焊接工藝

銅和鋼銀合金復(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150℃,用直徑小于1.6mm的銅焊條焊接。復(fù)層較薄時(shí)，假設(shè)采用預(yù)熱，那

么先去除一局部過(guò)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)MI6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。

銅一鋼復(fù)合板過(guò)渡層的焊接材料可按表19選取。銅一鋼復(fù)合鋼板對(duì)接時(shí)的坡口形式及

尺寸見(jiàn)表20。表中后兩種是先焊復(fù)層后焊基層的坡口形式。

表19銅一鋼復(fù)合板過(guò)渡層的焊接材料

基層材復(fù)層材料

料銅鋁青銅磷青銅硅青銅白銅

ENiCu-7或

TcuSnB(T227)

ENiCu-TcuAl(T237)TcuAl(T237)TCuAl,

HSCuSn(HS212

7HSCuAl(HS213)HSCuAl(HS213)HSCuAl(HS213

)

)

ENiCu-7或

TcuAl(T237)TcuAl(T237)

低合金TcuSnB(T227)TCuAl,

ENiCu-7HSCuAl(HS213HSCuSn(HS212

鋼HSCuSn(HS212))lHSCuAl