不銹鋼復(fù)合中厚鋼板是由化學(xué)成分和物理性能有很大差異,焊接性也有重大差異的兩層鋼板組合而成,因而不可能用單一種焊接材料和焊接工藝進(jìn)行焊接,而應(yīng)將基層和復(fù)層區(qū)別對待。如果單獨(dú)采用適合于基層的焊接材料和焊接工藝,則焊接復(fù)層時會出現(xiàn)中合金水平的馬氏體鋼焊縫,不僅力學(xué)性能不良,還容易產(chǎn)生焊接裂紋,而且完全喪失了復(fù)層應(yīng)有的耐蝕性;如果采用一種適合復(fù)層的不銹鋼焊接材料進(jìn)行施焊,雖然易于得到腐蝕性能合格的復(fù)層表面,然而基層焊縫金屬卻完全由高、中合金水平的馬氏體鋼成分組成,其焊接裂紋傾向非常大,而且其塑性、強(qiáng)度等級不能同鋼板整體協(xié)調(diào),以至在載荷作用下會出現(xiàn)不連續(xù)應(yīng)力狀態(tài),可能誘發(fā)斷裂失效,完全違背了制造不銹鋼復(fù)合中厚鋼板的初衷。為了防止基層成分對復(fù)層焊縫金屬的不利影響,以保證焊接接頭質(zhì)量和性能,需要預(yù)先在基層焊縫表面熔敷一層規(guī)定成分的金屬層,稱之為過渡層(又稱隔離層)。


  這樣,不銹鋼復(fù)合中厚鋼板的焊接將分為三個部分:一是復(fù)層之間的焊接,如同單一復(fù)層鋼板的焊接一樣,沒有難度;二是基層之間的焊接,如同單一基層鋼板的焊接一樣,也沒有難度;三是基層與復(fù)層之間過渡層的焊接,難度比較大,如同異種鋼焊接。


  為了保證焊接接頭有良好的耐蝕性,通常應(yīng)當(dāng)避免復(fù)層焊后再次或多次受熱。因此在焊接不銹復(fù)合中厚板時,一般先焊接基層,后焊復(fù)層。基層比較厚又是先焊,只要坡口適當(dāng),可以完全避免復(fù)層金屬熔入基層焊縫金屬中的可能性。


  根據(jù)對復(fù)層的性能要求(通常是耐蝕性),復(fù)層焊縫應(yīng)當(dāng)盡量與復(fù)層母材相同,這也是焊接不銹鋼的一條基本原則。但是焊接材料選用時要考慮兩個問題:一是要考慮復(fù)層鋼板本身的焊接性,重要的是防止焊縫出現(xiàn)結(jié)晶裂紋。這就要求焊縫金屬的化學(xué)成分與復(fù)層有所不同,以使其含有一定的鐵素體組織。二是要考慮基層鋼板對焊縫金屬的稀釋作用。因為復(fù)層焊接是在基層焊縫的基礎(chǔ)上開始的,并且還必須保證基層與復(fù)層之間有良好的焊接性,同時由于復(fù)層不厚,焊接的層數(shù)有限,這種稀稀作用是難于避免的。為了克服這一缺陷,合理的辦法是在基層同復(fù)層的接合面處設(shè)置一個過渡層,完成由基層到復(fù)層的成分過渡。這樣一來,從過渡層上開始對復(fù)層焊接,就比較接近于該種不銹鋼板的焊接。


  不銹鋼復(fù)合中厚鋼板焊接的關(guān)鍵問題是復(fù)層與基層交界部位的焊接,也就是過渡層(又稱隔離層)的焊接問題。從熔焊的冶金學(xué)分析,過渡層的焊接同前面討論的異種鋼焊接沒有本質(zhì)的區(qū)別。為保證過渡層能完成化學(xué)成分由基層到復(fù)層的過渡,很重要的是選擇合適的焊接材料和穩(wěn)定的焊接參數(shù)以保證熔合比基本穩(wěn)定。這個熔合比也可以通過坡口尺寸和焊接工藝在較大范圍內(nèi)變化。


  不銹鋼復(fù)合中厚鋼板的過渡層宜薄不宜厚。值得注意的還有,由于不銹鋼同碳鋼(或低合金結(jié)構(gòu)鋼)之間的熱物理性能(特別是膨脹系數(shù))差別較大。為了防止焊后冷卻過程中或以后服役過程中因溫差應(yīng)力而開裂,應(yīng)當(dāng)保證過渡層具有優(yōu)良的塑性和韌性,使它能夠起到吸收和緩沖應(yīng)力對兩金屬交界面的有害作用,避免焊接接頭產(chǎn)生裂紋。另外,還要考慮在過渡層上焊接復(fù)層時,不至于過分的被過渡層所稀釋。




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