不锈钢复合钢材料的焊接

包晗 蔡华 潘月勇

(天津炼达集团有限公司， 天津 300280)

不锈钢复合钢材料的焊接

包晗 蔡华 潘月勇

(天津炼达集团有限公司， 天津 300280)

不锈钢复合钢材料的焊接，因其存在异种钢焊接，基层与覆层成分及性能差异较大，焊接时易产生裂纹和分层等缺陷，必须选用正确的焊接材料及焊接工艺，才能保证焊接质量。

基层；覆层；过渡焊缝；

在石油化工行业中，很多储存或输送的介质具有一定腐蚀性，选用设备、管道的材质时，如果选用碳钢、低合金钢，虽造价便宜，但使用年限短，需定期更换；如果选用不锈钢，虽然使用年限长，但造价较高。将碳钢及不锈钢复合在一起，由基层的碳钢、低合金钢保证材料的强度，由内侧2～3mm厚的覆层不锈钢保证材料的耐腐蚀性能，使材料价格得到大幅下降，因此，不锈钢复合钢材在石油化工行业中得到广泛应用。

不锈钢复合钢材，由基层的碳钢、低合金钢与复合层的不锈钢组成。基层一般选用20#、Q235、Q345等，覆层一般选用06Cr13、06Cr19Ni10、06Cr17Ni12Mo2等。通过热轧法或爆炸法将两种材料复合在一起。由于是两种材料复合的，在焊接时，就存在三种焊缝：基层间的基层焊缝、覆层间的覆层焊缝及基层与覆层间的过渡焊缝(异种钢焊接)。一般应选取三种焊材进行焊接。由于材料及焊材的多样性，基层与覆层成分及性能差异较大，致使焊接难度加大，为得到良好的焊接效果，必须做好坡口加工、焊材选用及焊接工艺工作。

坡口加工：加工坡口前，首先确定坡口形式，坡口选用应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率和便于操作。常用的坡口形式如图，图1、图2用于双面焊接，图3、图4用于仅在基层侧焊接。坡口的加工应采用机械加工或等离子切割，采用等离子切割方法时，应将影响焊接质量的切割表面层打磨干净。加工完的坡口表面不得有裂纹和分层。

焊材选用：基层焊缝按基层材质选用相应的焊材，如Q235之间相焊选J427，Q345之间相焊选J507等。覆层焊缝，应选用与覆层母材相匹配的焊材，优先酸性焊条，如06Cr13之间选用A302、06Cr19Ni10之间选用A102、06Cr17Ni12Mo2之间选用A202等。对过渡层焊缝，因存在过渡焊缝金属的稀释问题，应选高合金的不锈钢焊材，即25Cr-13Ni、25Cr-20Ni型焊材，若覆层含Mo时，选用25Cr-13Ni-Mo型焊材，常见的有A302、A312、A042等。

焊接工艺：不锈钢复合钢焊接时，一般采用先焊基层焊缝，然后焊过渡焊缝，最后焊覆层焊缝的焊接顺序，但对于不锈钢复合管道的焊接因只能在管道外侧焊接，其焊接顺序正好相反，此时基层焊缝选用的焊材应与过渡层焊缝的焊材相同。过渡层焊缝应同时熔合基层焊缝(或覆层焊缝)、基层母材和覆层母材。对不锈钢复合钢管的坡口加工时，一般将覆层突出基层2～3mm(见图4所示)，便于先进行覆层与基层界面处的封焊，封焊、根焊均使用氩弧焊，更能保证焊接质量。基层或覆层有焊前预热要求时，按规定进行预热；基层、覆层均有预热要求时，过渡层预热温度按高者选取。因不锈钢导热系数小、热膨胀系数大，在焊接过渡层及覆层时，应采用小电流、多道快速焊方法，奥氏体不锈钢层间温度不宜超过150℃。过渡焊缝在基层侧厚度为1.5～2.5mm ，在覆层侧厚度为0.5～1.5mm，避免基层与覆层相互熔解和稀释。不锈钢复合材料焊后不宜进行焊后热处理。

不锈钢复合材料的焊接工艺要比一般材料焊接工艺复杂，易出现裂纹、分层等缺陷，焊接时应严格按焊接工艺规程执行，选用合理的焊材和焊接工艺等，确保过渡层焊接质量，这样才能避免出现焊接质量缺陷。

图1

图2

图3

图4