不銹復(fù)合鋼板的焊接

張艷紅

不銹復(fù)合銅板是以較薄的不銹鋼板作覆層，用較厚的珠光體銅板作基層的雙金屬復(fù)合鋼板。本文闡述了不銹鋼復(fù)合鋼板的焊接性，從焊接材料的選用、坡口形式和尺寸、操作要領(lǐng)等方面分析了焊接工藝。

不銹鋼復(fù)合板是由不銹鋼板作為覆層，一般較薄，厚度只有總厚度的10～20%，最實(shí)用的厚度是1.5毫米，通常在內(nèi)部的容器或管道，承受腐蝕介質(zhì)，基層為較厚的珠光體鋼板，以滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度的要求。

不銹鋼復(fù)合鋼板的焊接性

不銹鋼復(fù)合鋼板的焊接實(shí)際上是奧氏體不銹鋼和珠光體鋼兩種異種鋼母材焊接，焊接既要達(dá)到基層結(jié)構(gòu)所要求的強(qiáng)度，又要滿足覆層的耐腐蝕性能的要求，另外還應(yīng)該考慮避免鉻、鎳合金元素在基層中含量增加，脆硬的馬氏體組織會(huì)在基層焊縫中形成，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫，對焊接強(qiáng)度造成一定的影響；對于覆層要盡量避免碳化，因?yàn)楦矊拥奶蓟瘯?huì)在很大程度上降低其耐腐蝕性。

不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝

焊接材料的選用

過渡層的焊接材料：過渡層，基層與覆層之間的邊界，為減少基層對覆層焊縫金屬的稀釋，充分補(bǔ)充焊接過程中合金元素的損失，采用焊條電弧焊焊接時(shí)，可選用鎳、鉻含量較高的焊條，用來降低碳鋼不銹鋼合金成分稀釋效應(yīng)，補(bǔ)充合金元素的損失。

基層的焊接材料：可以使用和基層相應(yīng)的焊接材料。在焊接過程中，原則上不預(yù)熱，也不進(jìn)行焊后消除應(yīng)力回火的熱處理，但是，更大的剛度、焊接部件的厚度時(shí)，焊前需進(jìn)行預(yù)熱，焊接基層可以全部或局部進(jìn)行消除應(yīng)力的回火熱處理，常用的焊接方法有焊條電弧焊和埋弧焊。

覆層的焊接材料：一般來說，使用和覆層材料相應(yīng)的焊接材料，焊接方法可以選用焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和埋弧焊。

坡口形式和尺寸

坡口一般都開在基層一側(cè)，是為了減少消耗的不銹鋼焊條；當(dāng)結(jié)構(gòu)形狀受到限制時(shí)，有時(shí)也在覆層一層開坡口，同時(shí)還可以防止第一道基層焊縫中混入奧氏體鋼。坡口形式主要為v形坡口，參考碳鋼的坡口標(biāo)準(zhǔn)制定其角度、根部間隙及鈍邊等尺寸。當(dāng)復(fù)合鋼板的厚度大于14ram時(shí)坡口也可加工成x形、x與u形的復(fù)合形。

裝配定位焊

焊件裝配時(shí)，以覆層為基準(zhǔn)對齊，特別是對于不同厚度的焊件集對，更要注意它。錯(cuò)邊最好不要超過1mm，因?yàn)槿绻矊用驽e(cuò)邊大，覆層面的焊接質(zhì)量將會(huì)受到影響。定位焊一定要焊在基層上。定位焊的長度一般控制在10～30mm的范圍內(nèi)。

操作要領(lǐng)

不銹鋼復(fù)合鋼板對接焊縫焊接順序是：先焊基層，然后焊接過渡層，最后焊接覆層。即先焊基層一側(cè)，然后從一邊的覆層焊接根除，用干凈的砂輪磨削，再次檢查合格后，再對過渡層和覆層焊接。這樣可以減少覆層一側(cè)的焊接質(zhì)量和鏟除基層焊跟的工作量，并且避免覆層焊縫的多次重復(fù)加熱，從而提高焊縫質(zhì)量。

焊接基層時(shí)，為避免覆層中鉻、鎳等合金元素對基層的稀釋作用，應(yīng)避免熔化至不銹鋼覆層，否則稀釋效應(yīng)會(huì)顯著降低焊縫的塑性，引起熱裂紋和冷裂紋。因此，在加工坡口時(shí)，要留出一定的鈍邊量，對于大于16mm厚度的基層。可先用焊條電弧焊進(jìn)行2～3層的打底，再用埋弧焊焊接。基層焊接完成后的焊縫應(yīng)進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)焊縫內(nèi)部質(zhì)量要求后，然后開始做焊接過渡層的準(zhǔn)備工作。

焊接過渡層之前，應(yīng)先把不銹復(fù)合鋼板覆層一側(cè)鏟削成U形坡口，為了防止未焊透，一定要鏟到暴露出基層的第一層焊縫為止，并且要打磨干凈，然后再焊接過渡層。過渡層的焊接，一般采用焊條電弧焊，嘗試用小電流、電極較小的振蕩幅度，盡量使緊靠基層一側(cè)的熔深淺些，如果太多的基層金屬熔化到過渡層，由于焊縫碳的稀釋作用，硬脆馬氏體結(jié)構(gòu)就會(huì)形成，從而降低接頭的塑性和耐腐蝕性。焊接過渡層高度將近覆層厚度的1/2時(shí)，就改用覆層焊條焊接。

焊接覆層時(shí)，為減少降低覆層焊縫的耐腐蝕性、塑性及其鉻、鎳含量，要注意防止基層金屬熔入焊縫。當(dāng)不銹鋼復(fù)合鋼板的厚度小于1.6毫米時(shí)，用過渡層的焊接材料對覆層一側(cè)進(jìn)行焊接；當(dāng)鋼板厚度在1.6～3.0mm時(shí)，通常先焊基層，后焊覆層，即在覆層和基層面各焊一層，采用的焊接材料均是焊接過渡層的焊接材料；當(dāng)焊接厚度為3.0～6.0mm時(shí)，在基層一側(cè)開成800 v形坡口。選用焊接過渡層的焊接材料先焊基層一側(cè)。然后再焊覆層一側(cè)。在焊接薄件的不銹復(fù)合鋼板時(shí)，一定要在不影響焊縫質(zhì)量的前提下，加快焊接的冷卻速度，避免覆層在400～800℃停留時(shí)間過長，而影響其耐腐蝕性。

注意事項(xiàng)：焊接坡口前應(yīng)使用汽油、丙酮等嚴(yán)格去除油，并在覆層坡口兩側(cè)150mm范圍內(nèi)涂上白堊水溶液，防止飛濺和粘在覆層上，影響防腐蝕性能。在主要位置焊接，必須使用碳鋼焊條，千萬不要用不銹鋼焊條。當(dāng)定位焊點(diǎn)附近的覆層時(shí)，必須控制在小電流，防止覆層的碳化現(xiàn)象，影響覆層的耐蝕性。禁止使用過渡層焊條焊在覆層表面，嚴(yán)禁用碳鋼焊條焊在覆層。使用小電流、直流反向連接焊接覆層，多道焊接，且焊條不適合做橫向擺動(dòng)。焊接后，覆層一側(cè)使用不銹鋼鋼絲刷進(jìn)行清理，基層一側(cè)使用碳素鋼鋼絲刷進(jìn)行清理。

焊后熱處理及焊接殘余應(yīng)力的消除

不銹鋼復(fù)合鋼板焊后熱處理的方式應(yīng)根據(jù)工藝要求來執(zhí)行。通常情況下，經(jīng)常使用機(jī)械方法消除焊接殘余應(yīng)力，特殊情況下熱處理方法同樣可以消除焊接殘余應(yīng)力，但應(yīng)在焊接過渡層之前進(jìn)行；對于要求對焊縫進(jìn)行晶間腐蝕傾向檢驗(yàn)的不銹復(fù)合鋼板焊縫，應(yīng)注意不要使熱處理溫度超過它的敏化溫度。

不銹鋼復(fù)合鋼板焊接，雖然有一定的困難，但是只要制定合理的焊接工藝，嚴(yán)格控制焊接預(yù)熱、層間溫度等焊接工藝措施，以及焊后脫氫等，合理選擇焊接材料和控制熔口比，嚴(yán)格遵守焊接要點(diǎn)，盡可能防止焊接冷裂縫的出現(xiàn)，確保焊接接頭的高溫力學(xué)性能，不銹鋼復(fù)合板的焊接質(zhì)量還是非常穩(wěn)定的。