不锈复合钢板焊接工艺优化

制造不锈复合钢板焊接结构时，其焊缝是由基层、覆层和过渡层三部分组成的。基层和覆层是分开焊接的，基层钢的焊接工艺与珠光体钢相同，覆层钢的焊接工艺与不锈钢相同。不锈复合钢板焊接的关键在于过渡层的焊接，其在本质上属于异种钢的焊接。

1.焊接材料的选择

（1）过渡层的焊接材料 过渡层大都采用焊条电弧焊进行焊接。为减少基层金属对覆层焊缝金属的稀释作用，并补充焊接过程中合金元素的烧损，焊条中铬、镍合金元素的含量应高于覆层不锈钢中的含量。

（2）基层的焊接材料 选用与基层金属单独焊接时相同的焊接材料，并以同样的焊接工艺进行施焊。焊接时，都不进行预热和焊后去应力的回火热处理。但是焊接大厚度和刚性大的结构时，在焊接基层以前预热，基层焊接完毕后可以进行整体或局部的回火，以消除焊接残余应力。回火温度不能超过400℃，否则会影响覆层不锈钢的耐蚀性。基层金属焊接常用的焊接方法有埋弧焊和焊条电弧焊。

（3）覆层的焊接材料 原则上使用与单独焊接不锈钢时相同的焊接材料，焊接方法可采用埋弧焊、焊条电弧焊和气体保护焊。

不锈复合钢板焊条电弧焊时，所选用的焊条牌号及型号见表7-19。

表7-19 部分不锈复合钢板焊条电弧焊时所选用的焊条牌号及型号

2.坡口形式和尺寸

不锈复合钢板对接焊缝的坡口形式和尺寸见表7-20。坡口分外坡口和内坡口两种，其中以外坡口的应用最为普遍。

表7-20 不锈复合钢板对接焊缝的坡口形式和尺寸

注：δ为板厚。

3.装配定位焊

不锈复合钢板装配时，一定要以覆层钢板为基准对齐，尤其在不同厚度组对时，更应注意，如图7-3所示。如果覆层之间错边量过大，减薄了对接处的不锈钢厚度，会降低使用寿命，同时基层根部焊缝有可能熔化，焊缝变得硬而脆。表7-21介绍了不锈复合钢板装配时允许的错边量的参考数值。

图7-3 不锈复合钢板的组对

a）不正确 b）正确

定位焊一定要焊在基层面上，所选用的焊条应与焊接基层的焊条相一致，决不允许基层的焊条在覆层面上进行定位焊，以保证覆层的焊缝质量。同样，也不允许覆层的焊条在基层上定位焊。一般定位焊的长度控制在10～30mm范围内。

表7-21 不锈复合钢板装配时允许的错边量 （单位：mm）(www.xing528.com)

4.焊接顺序

不锈复合钢板对接焊缝的焊接次序如图7-4所示。先将开好坡口的不锈复合钢板装配好（见图7-4a），首先焊接基层碳钢（见图7-4b）。基层焊接完毕，要对基层焊缝进行全面检查，确认焊缝内部质量达到要求后，再开始做焊接过渡层的准备工作。先将覆层不锈钢板一侧铲削成圆弧，为了防止未焊透，要一直铲到暴露出基层的第一层焊缝为止（见图7-4c），并打磨干净，然后焊接过渡层（见图7-4d）。基层焊缝要熔化覆层不锈钢钢板的一定厚度，才能起到隔离作用，最后在过渡层上焊接不锈钢覆层（见图7-4e）。

图7-4 不锈复合钢板对接焊缝的焊接次序

a）装配定位焊 b）焊接基层碳钢c）将覆层一侧加工 d）在覆层一侧施焊过渡层 e）在过渡层上焊接覆层焊缝

当不锈复合钢板的厚度小于1.6mm时，从覆层一侧用过渡层的焊接材料进行施焊；当厚度在1.6～3.0mm时，通常从覆层和基层面各焊一层，先焊基层，后焊覆层，所采用的焊接材料仍是焊接过渡层的焊接材料；当厚度在3.0～6.0mm时，在基层一侧开成80°V形坡口，选用焊接过渡层的焊接材料先焊基层一侧，然后再焊覆层一侧。在焊接这些薄件的不锈复合钢板时，一定要在不影响焊缝质量的前提下，加快覆层焊接的冷却速度，避免覆层在400～800℃停留时间过长，而影响其耐蚀性。

不锈复合钢板搭接接头的形式如图7-5所示。在焊接区出现珠光体钢和不锈钢时，要选用过渡层的焊接材料。待焊接区只出现珠光体钢时，要选用过渡层所用焊接材料进行施焊。待焊接区都是不锈钢时，应选用覆层的焊接材料，但考虑到焊接熔池的深度可能将基层熔化，此时第一层仍要选用过渡层的焊接材料，才能保证焊缝质量。

图7-5 不锈复合钢板的搭接接头形式

a）搭接焊缝为过渡层焊缝 b）一面是过渡层焊缝，一面是低碳钢焊缝

5.注意事项

1）绝对禁止用焊接基层的焊接材料焊接过渡层或焊接覆层不锈钢，同时也要防止覆层的焊接材料错用在焊接过渡层和基层的焊缝上。

2）在覆层一侧用基层焊接材料焊接基层时，应对覆层表面（包括覆层坡口在内的两侧，各150mm范围内）涂上白垩粉加以保护，防止基层焊接材料在焊接过程中飞溅粘在覆层上，已经粘上的飞溅颗粒，必须仔细清除干净。

3）基层的根部焊缝通常用焊条电弧焊进行施焊，第一、二层焊缝在可能的情况下，用埋弧焊进行焊接。过渡层大多情况采用焊条电弧焊进行焊接。在保证焊透的情况下，为了减少合金元素的稀释，应尽量减少熔合比，此时可以采用小的焊接电流、快速焊，焊条不允许横向摆动。覆层可以采用焊条电弧焊、埋弧焊和气体保护焊进行焊接，焊接材料应选用低碳或超低碳的不锈钢材料，以提高焊缝金属的耐蚀性。焊接时，要选用小的热输入，使其在危险温度（400～800℃）区停留时间越短越好，焊后也可以用水冷却，以提高焊接接头的耐腐蚀能力。

4）焊前若发现不锈复合钢板有分层情况，不允许进行焊接。如果在焊接坡口边缘发现有分层时，一定要将不锈复合钢板全部进行无损探伤，直到判断其分层的范围很小时，可以铲除分层，进行补焊（即堆焊），修复好后再焊接。

5）基层一侧和覆层一侧都应分别使用专用的钢丝刷等工具，基层必须使用碳钢钢丝刷，而覆层则必须使用不锈钢钢丝刷。

6）覆层不锈钢焊接后，仍要进行酸洗和化学处理，或对覆层焊缝区进行局部酸洗和去掉褐色氧化膜的化学处理。