不锈钢/碳钢复合板的焊接工艺

韩翠萍 荣晓玲

（南阳二机石油装备集团股份有限公司，河南南阳 473006）

不锈钢/碳钢复合板的焊接工艺

韩翠萍 荣晓玲

（南阳二机石油装备集团股份有限公司，河南南阳 473006）

近年来，不锈钢/碳钢复合板已经渗透到了当今社会的很多行业和领域，其已经对人们的生活产生了重大的影响。本文分别介绍当今普遍使用的爆炸、叠轧、堆焊、浇注4种焊接不锈钢/碳钢复合板工艺，并提出对不锈钢/碳钢复合板的焊接工艺的优化建议，以期能够给相关技术人员带来帮助。

不锈钢/碳钢复合板；焊接工艺；优化

1 相关概念

1.1 复合板

复合板，即夹层复合材料，是通过运用物理或者化学的方法将2种或2种以上不同性能的材料进行复合而形成的具备新性能的一种材料［1］。现在普遍把复合板分为金属复合板、木材复合板、彩钢复合板、岩棉复合板等［2］。本文所指不锈钢/碳钢复合板属于金属复合板。金属复合板具体是指在某一层金属上覆盖上另外一种金属的板子。市面上常见的金属复合板有钛钢复合板、铜钢复合板、钛锌复合板、钛镍复合板、镍钢复合板、铜铝复合板和镍铜复合板等。复合板的目的是在保证材料性能的同时，节约社会资源，降低生产成本。

1.2 不锈钢/碳钢复合板

不锈钢/碳钢复合板，即不锈钢复合板。其是一种以碳钢基层与不锈钢覆层结合而成的复合板钢板，主要特点是碳钢和不锈钢之间形成了稳固的冶金结合。不锈钢复合板比较常使用的基层材料有Q235B、Q345R、20R等各种普通碳素钢和专用钢；覆层材料有304、316L、1Cr13和双相不锈钢等各种牌号的不锈钢，其占复合板厚度为10%～30%［3］。不锈钢复合板焊接工艺主要有以下3种：爆炸、叠轧、堆焊、浇注焊接。

2 不锈钢/碳钢复合板工艺

2.1 爆炸焊接

2.1.1 爆炸焊接的主要工艺流程。①打磨基层材料的表面，除去金属表面的氧化皮和污垢，同样要清洁和护理面板的表面。②爆炸作业。分为铺板、放炸药、引爆炸药几个步骤。可以根据金属面积大小，选择铺板的方式；放炸药的过程中一定要考虑多方面的因素，比如地理位置恰不恰当，是否会对附近居民的生活产生影响，有没有在附近设置相应的应急设施；引爆之前一定要检查是否已经完全准备妥当。③完成焊接。最后一步完成后，要对爆炸场地进行整理。第一，要及时使余火熄灭；第二，将复合板进行矫平，使得复合板的表面光滑整洁；第三，使用超声波检测金属结合层的质量，最终对该产品进行定级。

2.1.2 爆炸焊接的特点。①利用炸药的强大能量，不仅能够促使金属迅速融化，使得那些很难能进行焊接的金属能够快速结合在一起，而且由于在炸药-爆破-金属体系内发生了多种形式的能量转换、吸收、传递和分配，对金属的多层复合有很大的帮助，使得焊接面十分稳固。②操作简单。因为其不需要笨重的器材和繁琐的操作流程，因此十分便于技术人员进行操作使用。③适合用于生产比较厚的板，并且非常适用于高压高温的容器中。④应用范围广泛。根据以往的经验，爆炸焊接目前已经解决了其他焊接技术不能应用的领域。那些因金属本身特点过于相近、形状奇异、材质相差太大而不能顺利进行的焊接，统统被爆炸焊接技术解决。

2.2 叠轧焊接

2.2.1 叠轧焊接的主要工艺流程。①对金属的板面进行清理，保证其表面的整洁；②将金属面的触碰面进行叠压，使其仅仅粘在一起；③利用高温对刚刚叠加完的金属进行加热，加强其顽固性。

2.2.2 叠轧焊接的特点。①步骤十分简单，完成焊接后，材料的表面仍会保持其原有的光亮度，最终的产品平整度较好；②焊接过程中不能对材料进行大角度的折弯，否则将不能焊接；③不适用于温度过高或者温差很大的环境；④此工艺技术非常适用于室内的装饰。

2.3 堆焊焊接

堆焊焊接是一种通过用电焊或气焊把金属进行熔化，然后将其堆在工具或机器零件上的一种焊接法［1］。通常用堆焊焊接来修复磨损和崩裂部分。

2.3.1 堆焊堆焊焊接的工艺流程。①对金属板面进行清理，保证其表面整洁；②对金属表面进行高温加热，使其熔化；③将材料敷在熔化的表面上。

2.3.2 堆焊焊接的特点。①堆焊层含有的合金成分决定了堆焊的结果，所以应理智选择堆焊合金；②操作中的堆焊零件数量很多，不利于操作；③由于堆焊合金与基体金属之间的成分相差较大，易产生很大的热应力，使得堆焊层开裂甚至发生剥离，所以在选择堆焊台金时应尽量保证和基体金属性能相近。

2.4 浇注焊接

2.4.1 浇注焊接的工艺流程。①保证浇注面的干净整洁；②仔细检查浇注场地和浇注设施，防止意外事故的发生；③注意液态金属的容积不得超过浇注容器④浇注过程中，做好充分的应急措施，时刻提醒工作人员和附近人员的安全事项；⑤浇注之后产生的垃圾要及时处理好。

2.4.2 浇注焊接的特点。①具体操作流程相对简单；②形式灵活，可根据不同的浇注位置进行选择；③操作成本低，适合大量的工业生产；④生产出来的产品组织密度性较高，机械性非常好。

3 不锈钢/碳钢复合板的焊接工艺的优化

3.1 材料准备

准备的材料既包括基层材料也包括面板材料。根据以往的焊接经验，基层材料和面板材料之间的具体性能差别对焊接细节有非常大的影响。对于那些性能基本相同的材料来说，比较容易焊接，也比较容易形成顽固的产品。而对于一些性能相差太大的材料来说，往往不容易达到最佳焊接效果，最终的产品也很容易产生裂缝。所以，要尽可能选择那些质量好、材质相差不会太大的材料。此外，材料的清洁度和平整光滑度对焊接的影响重大。

3.2 焊接口设计

在对不锈钢复合板进行焊接时，不管采取何种方式，其焊接口的设计显得尤其得重要。一般当基层材料的坡口小于8mm时，建议使用带“V”型形状的坡口；当基层材料的坡口在8～16mm时，建议使用双“V”坡口；当基层材料的坡口大于16mm时，建议使用双“U”坡口。

3.3 焊接顺序

先对基层材料进行焊接，仔细检查防止出现缝隙。特别要注意的是，此时的基层材料和面板之间要保留出1～2mm的焊接余量，以保证焊接过渡层有足够的阻隔；然后，将表面干净的面板材料进行焊接；最后，将基层材料与面板材料的接触面进行焊接并磨平。这样可以保证焊接出来的不锈钢复合板性能最佳。

3.4 温度控制

对于那些极容易发生融化或者极不容易发生融化的金属材料来说，要时刻控制温度，保证能顺利进行焊接以及提高焊接面的稳固性。有时还要根据预计产品的性能对温度进行控制。

3.5 环境选择

不锈钢复合板焊接的地理位置选择关系到很多层面：是否会对附近的居民产生不好的影响，是否不利于技术人员的操作，是否不利于温度的保持和冷却。所以，在进行爆炸焊接时一定要选择比较空旷的地理位置；在进行叠轧焊接时，避免选择温度过高或者温差过大的环境；在进行浇注焊接时，尽可能选择比较开阔的环境；在进行堆焊焊接时，尽可能选择较为干净整洁的环境。

4 结语

当今社会普遍使用的爆炸、叠轧、堆焊、浇注4种焊接不锈钢/碳钢复合板工艺分别有其各自特有的优势以及适合的行业领域。当然，其同样存在着不足之处，本文在最后所提的几点关于不锈钢/碳钢复合板焊接工艺的优化建议，旨在帮助相关技术工作人员日后的研究与开发。

［1］高延杰.不锈钢管及复合不锈钢管焊接工艺［J］.油气田地面工程，2010（7）：85-86.

［2］郑建西，张连宝，何惠玲，等.不锈钢复合钢板的焊接工艺［J］.焊接，2005（1）：28-30.

［3］中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第1卷，焊接方法及设备）［M］.北京：机械工业出版社，2001．

Welding Technology of Stainless Steel/Carbon Steel Clad Plate

Han CuipingRong Xiaoling
（RG PETRO-Machinery Group Co.,Ltd.，Nanyang Henan 473006）

In recent years,the stainless steel/carbon steel composite board has penetrated into many industries and fields in today's society,it has a great impact on people's lives.This paper introduced four kinds of commonly used welding stainless steel/carbon steel composite plate technology,such as explosion,stack rolling,surfacing,pouring, and put forward the optimization suggestion of the welding technology of stainless steel/carbon steel composite board,hoping to help the relevant technical staff.

stainless steel/carbon steel composite plate；welding process；optimization

TG457

A

1003-5168（2017）04-0098-02

2017-03-15

韩翠萍（1982-），女，助理工程师，研究方向：焊接工艺设计。