一、
异种钢焊接概述及其焊接特点
两种牌号不同的钢之间的焊接称之为异种钢焊接，它是属于异种金属焊接中应用最为广泛的一类接头。
对于异种钢焊接接头又可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头，这类接头的两侧母材虽然化学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类钢；第二类接头为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同一类钢，例如一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏体类钢(如奥氏体不锈钢)。对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条焊接的接头，也属于第二类接头。由于异种钢接头两侧的母材无论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，因此，焊接时，要比同一种钢自身之间的焊接要复杂得多。异种钢焊接时存在以下焊接特点：
①接头中存在着化学成分的不均匀性
异种钢焊接接头的化学成分不均匀性及由此而导致的组织和力学性能不均匀性问题极为突出，特别是对于第二类异种钢接头更是如此。不仅焊缝与母材的成分往往不同，就连焊缝本身的成分也是不均匀的，这主要是由于焊接时稀释率的存在所造成的。这种化学成分的不均匀性对接头的整体性能影响较大。
②接头熔合区组织和性能的不稳定性
在母材与焊缝金属之间的熔合区由于存在着明显的宏观化学成分不均匀性，因此就引起组织极大的不均匀性，给接头的物理化学性能、力学性能带来很大影响。比如用奥氏体不锈钢焊条焊接低合金钢与奥氏体不锈钢之间的异种钢接头，在熔合区就存在着“碳迁移”现象，使熔合区靠焊缝一侧形成增碳层，而低合金钢一侧形成脱碳层，在此区域内硬度变化剧烈，同时力学性能下降，甚至引起开裂。
③焊后热处理是较难处理的问题
异种钢接头的焊后热处理是一个比较难处置的问题，如果处置不当，会严重损坏异种钢接头的力学性能，甚至造成开裂。例如对于同类异种钢接头，一侧母材强度较低，要求的焊后热处理温度也较低，而另一侧母材强度及合金元素含量较高，要求的焊后热处理温度较高，此时如果PWHT温度选择不当，会使强度低的一侧母材强度下降过度。
二、
异种钢焊接工艺要点
1. 焊材选择
正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相关。
异种钢接头的焊缝和熔合区，由于合金元素被稀释及碳的迁移等原因存在一个过渡区，过渡区中不但化学成分、金相组织不均匀，而且物理性能、力学性能等通常也有很大差异，可能会引起焊接缺陷(如裂纹等)或严重降低性能。为此必须按照母材的成分、性能、接头形式和使用要求等来正确选用焊材。其焊材选用的基本原则有以下几点：
①在焊接接头不产生裂纹等缺陷的前提下，若焊缝金属的强度和塑性不能兼顾时，则应选用塑性和韧性较好的焊材。
②焊缝金属性能只需要符合两种母材中的一种，即可认为满足使用技术要求。一般情况下，选用焊材使焊缝金属的力学性能及其他性能不低于母材中性能较低一侧的指标，即认为满足了技术要求。但在某些情况下还应从焊接工艺性能(如抗裂性等)方面来考虑。
③结构钢的异种钢号焊接时，对相同强度等级的结构钢焊条，一般应选用抗裂性能好的低氢焊条。对于金相组织差别比较大的异种钢接头，如珠光体－奥氏体异种钢接头，则必须充分考虑填充金属受到稀释后焊接接头性能仍然得到保障。
④在满足性能要求的条件下，选用工艺性能好、价低、易得的焊材。
⑤对于异类异种钢接头，一般均选用高铬镍奥氏体不锈钢焊条或镍基合金焊条。对于工作条件苛刻的重要接头，首推选用镍基合金焊条，因为虽然它价格较贵，但可以减少或避免碳迁移，且其焊缝金属的线膨胀系数介于铁素体钢和奥氏体钢之间，对接头的组织及力学性能都有好处。
2. 焊接预热要求
预热温度的确定，一般按预热要求高的一侧来确定焊接预热温度，但对于异类异种钢接头，可以适当降低预热温度，必要时经试验后确定。
3. 焊接规范的确定
对于异类异种钢接头，在选择焊接规范时，因设法降低熔合比。为此，应选择小直径焊条或焊丝，尽量选用小电流快速焊。
4. 采用预堆边焊的方法进行焊接
有时为了解决异种钢接头预热和焊后热处理难的问题，往往采用预堆边焊的方法进行焊接，如图10-8。
其工艺顺序为：在需要热处理的一侧母材坡口先预堆边焊1 ~2层与焊缝同种钢的焊条→此侧进行PWHT→冷态焊接整个焊缝，然后接头不再进行PWHT。
这种做法，可减少熔合区成分不均匀所带来的一些问题，也给接头的热处理带来方便，但切记此时预堆边焊层的厚度一定要保证大于或等于4mm，以起到隔离层的作用。
5. 焊后热处理温度的确定
一般是按照热处理温度要求高的一侧母材来选定异种钢接头的PWHT温度，此
时一定要事先做焊接工艺评定，以防使强度低的一侧母材强度严重下降，出现强度不合格。
三、
复合钢板的焊接
复合钢板是由不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛板为复层，珠光体钢为基层，以爆炸焊、复合轧制、堆焊等方法制成的双金属板材。复合钢板的基层应满足接头强度和刚度的要求，复层应满足耐蚀等要求。
为了保证复合钢板不失去原有的综合性能，对基层和复层必须分别进行焊接，其焊接性、焊材选择、焊接工艺等由基层、复层材料决定。
基层和复层交界处的焊接属异种钢焊接，其焊接性主要取决于基层和复层的物理性能、化学成分、接头形式、填充金属成分。凡是异种钢焊接存在的问题在复合钢板焊接时同样存在，为此本节只阐述复合钢板焊接时应注意的一些问题。目前应用较多的是奥氏体不锈钢为复层、珠光体为基层的复合钢板，其次是铁素体钢为复层、珠光体为基层的复合钢板。
1. 焊接方法
根据复合钢板材质、接头厚度、坡口尺寸及施焊条件等确定焊接方法，通常有焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、CO2气体保护焊及等离子弧焊等。目前常用钨极氩弧焊或焊条电弧焊焊接复层，用埋弧焊或焊条电弧焊焊接基层。
2. 坡口形式
对接接头坡口形式见JB/T 4709《钢制压力容器焊接规程》图A1。可采用V形、X形、V和U联合形坡口。也可以在接头背面一小段距离内进行机械加工，去掉复层金属，以确保焊基层焊道时不使基层焊肉焊到复层上。一般尽可能采用X 形坡口双面焊，先焊基层，再焊过渡层，最后焊复层。以保证焊接接头具有较好的耐腐蚀性。同时考虑过渡层的焊接特点，尽量减少复层一侧的焊接工作量。角接接头坡口形式见JB/T 4709《钢制压力容器焊接规程》中图A2。无论复层位于内侧或外侧，均先焊接基层。复层位于内侧时，在焊复层以前应从内侧对基层焊根进行清根。复层位于外侧时，应对基层最后焊道进行修磨光。焊复层时，先焊过渡层，再焊复层。
当复层金属的熔化温度高于基层钢的熔化温度，而且两种金属在冶金上不相容时，复层金属必须采用衬垫以保持复层的完整性。在基层焊完后，用角焊缝将衬垫与复层焊接起来。
3. 填充金属选择
基层采用适宜的填充金属进行焊接，使接头具有预期使用所需要的力学性能。在大多数情况下，选用合适的中间填充金属作为钢的过渡层，从而控制复层金属最
终焊道的含铁量，避免复层和基层处焊道产生脆化、裂纹等，保证复层焊道的耐蚀、耐磨等特殊性能。
4. 焊接顺序及焊材选用
①通常先焊基层，第一道基层(碳钢、低合金钢)焊缝不应熔透到复层金属，以防焊缝金属发生脆化或产生裂纹。措施是采用合适的接头设计，限制钢焊缝金属熔透；从接头背面去除复层，这当然也增加了焊复层的工作量，提高了焊接成本。
②焊(堆焊)复层一侧时，必须考虑稀释的影响。无论哪一种堆焊方法，第一层堆焊的焊缝金属都是由堆焊材料的熔敷金属和熔入的母材金属熔合而成的。由于母材的合金元素含量很低，所以它对第一层焊缝金属的合金成分具有稀释作用。因此，可能使焊缝金属中奥氏体和铁素体形成元素含量不足，结果堆焊金属可能出现大量的马氏体组织，并可能产生裂纹，同时导致堆焊层韧性降低。
下面以手工电焊条为例说明。手工电焊条的熔合比一般是20％左右。如用308型焊条(Cr18％、Ni 8％)型的电焊条，经母材稀释以后，堆焊的焊缝金属成分将变成15-7型，这样焊缝中可能是奥氏体+马氏体组织。若在实际操作中熔合比控制较大时，就有可能在焊缝中产生大量的脆硬马氏体，这样的堆焊层无论力学性能、耐蚀性能，还是抗裂性能都很差。由于稀释作用，焊缝中的Ni含量较低，在熔合线附近产生较宽的马氏体过渡层。同样的堆焊方法，若选用309型的堆焊材料，经母材稀释后，堆焊的焊缝金属成分是19-9或18-8型，这样第一层就基本达到堆焊成分的要求，而且焊缝组织是奥氏体+铁素体组织，这样焊缝金属就具有较高的抗热裂性能和抗腐蚀性能。
所以在焊接复合板的复层时，应选择合适的填充金属先堆焊一层或多层过渡层，然后再焊复层。过渡层的填充金属必须能容许基层钢的稀释。以压力容器常见的16MnR+304复合板为例，焊接复层时通常采用309型焊材先堆焊一层，然后用308型焊材焊盖面层。
③根部可用碳弧气刨、铲削或磨削法进行清根。在堆焊过渡层前，必须清除清根坡口中的任何残余物。
④要焊后热处理以消除焊接残余应力，选择热处理温度时应考虑：基层和复层的热处理规范的差异；对复层耐蚀性的影响；基层和复层界面的元素扩散是否会产生脆性相，导致钢板性能恶化；由于基层和复层的物理性能差异，热处理冷却过程产生残余应力，沿厚度方向在复层上形成拉伸应力，导致复层产生应力腐蚀开裂等。
消除应力热处理可在焊完基层后进行，然后焊过渡层，再焊复层。热处理温度取下限，延长保温时间。
发放编号文件编号 山东胜星化工150万吨常减压装置 异种钢焊接 焊接方案 山东淄建集团工业设备安装分公司 2014-07-22
焊接（方案）报审表
1、适用范围 本作业指导书适用于减压塔到减压炉DN800复合管与不锈钢管焊接作业。 2、引用标准 DL/T 869—2004《火力发电厂焊接技术规程》 DL/T 868—2004《焊接工艺评定规程》 DL/T 679—1999《焊工技术考核规程》 DL/T 820—2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》 DL/T 821—2002《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》 JB3223-96《焊条质量管理规程》 DL5009.1-2002《电力建设安全工作规程》 3、编写依据 相关图纸及说明 公司《焊接工艺评定》 4、工程概况 4.1工程简介 本工程位于广饶大王，150万吨常减压装置 5、作业准备和条件 5.1人员 5.1.1施焊人员 施焊人员必须经培训考试合格，持有相应项目的合格证，焊前进行相应的仿样合格。 5.2焊接工、机具 5.2.1焊机 焊机选用ZX7－400S型逆变弧焊整流器。 5.2.2焊接工具 焊枪选用QQ—85°/150A型。 氩气减压器选用AT—15型。 5.3焊接材料 5.3.1焊条和焊丝 焊工凭班（组）长、技术员填写的焊接任务单到材料库领取焊接材料。合金焊接材
料需经焊接技术人员或质检人员签字方可发放。 焊条使用前应按照说明书的要求进行烘焙，并且重复烘焙次数不得超过2次；焊条领用后应装入保温筒，随用随取，保持焊条的温度和干燥度。 领取焊条时要求认真检查焊条外观，不得使用药皮破裂或药皮脱落的焊条；并核实所领用的焊条是否与焊接任务单上的一致。 当班未用完的焊条要求交回材料库统一保管。严格执行焊接材料发放和回收的有关规定。 5.3.2氩气 所用氩气的纯度不得低于99.95%。氩气瓶集中放置在专用的瓶架上。 氩气皮管布置整齐、不影响通道，同时要防止人员、机具和材料挤压氩气皮管，以免影响氩气保护效果。 5.3.3钨极 选用铈钨极，牌号为Wce-20，规格为2.0mm。 5.4焊前准备 氩气瓶、焊接设备必须尽量靠近施焊位置，以利焊工操作，为保证焊接质量、节约氩气创造条件。 焊工上岗前领取氩气皮管、工具包、焊条保温筒、焊接清理工具如榔头、錾子和钢丝刷等。 焊工还需配备专用扳手和防护眼镜。 施焊前准备钨极，钨极放入专用的钨极盒内。 检查焊枪和氩气皮管是否漏气。 氩气减压器、焊机电流表和电压表等必须符合公司计量管理的要求。 5.5防风、防雨措施 由于施工区域多雨、多雾，风大，必须采取相应的防风、防雨措施；高温天气作业时，防止气瓶爆炸。 5.6焊前清理 厂家供应的设备应检查坡口是否符合要求，是否在运输过程中被损坏。焊前必须将坡口和坡口两侧10~15mm范围内的铁锈、油、漆、污垢等清理干净，直至发出金属光泽。 要求坡口处母材无裂纹、重皮、坡口损伤及毛刺等缺陷，用手触摸光滑不刮手。
河北省技工学校表5—1 教师课时授课计划 学校：唐山劳动技师学院授课序号
●课时安排：2课时（90分钟） ●教学方法：讲授、举例、探究、提问●旧课复习：（3分钟） 1、钛及钛合金焊接接头脆化的解决途径。 2、提问：①钛及钛合金焊接产生气孔的原因及措施？ ②钛及钛合金焊接产生裂纹的原因？ ●引入新课：（2分钟） 随着科学技术发展，异种金属焊接越来越广泛。许多情况，要求构件，不同的部位承受不同的工作条件，如载荷、温度或介质。通常几种不同金属焊接起来，又能满足要求，又能发挥各种技术的作用，有经济效益。 ●新课内容： §2-1 异种金属焊接概述 一、异种金属焊接的概念（5分钟） 异种金属焊接：各种物理常数和金属组织等性质各不形同的母材金属之间的焊接。 从材料角度分类： 异种钢焊接 三类异种有色金属焊接 钢与有色金属焊接 从接头形式分类： 两种不同金属母材的接头 三种被焊母材金属相同采用不同焊缝金属的接头 复合金属板的接头 二、异种金属的焊接性（25分钟） 金属焊接性：金属是否适应焊接加工而形成完整的、具备检查上次课知识点的掌握情况 通过举例讲解异种金属的应用及焊接的意义 讲授异种金属的概念及分类
一定使用性能的焊接接头的特性。 焊接过程接头是否容易形成缺陷（结合性能）两方面 焊后满足使用条件的能力（使用性能）两种金属能够熔合或通过中间过渡层的填充材料熔合，都认为具有焊接性。差别在于焊接工艺的简单、复杂程度；焊后接头的性能好坏。 1、异种金属组合的金相结构 固溶体 合金结构 化合物 1）固溶体：是指二组元在液态相互溶解，结晶以一组元为基体保持原有晶格类型，另一组元是原子分布在基体组元晶格里，形成一致的固体合金。 特点：组织均匀，力学性能（主要塑性、韧性）好，理想的焊缝组织。 无限固溶体如：铜-镍铁-镍 分类 有限固溶体析出另一固溶体（两相）铁-铜 析出化合物铁-铝铝-铜 2）化合物：是指合金组元按一定的原子数量比，化合成一种完全不同于原来组元晶格的新相，且具有金属特性的固体合金。 特点：硬而脆，不能用于连接金属。 焊缝出现塑性、韧性下降。 2、异种金属间的热物理性能差异讲授焊接性的概念 提问金属材料有关金相结构的知识 借助板图讲解
常用异种钢焊接选用的焊接材料 接头钢号 焊条电弧焊钨极氩弧焊埋弧焊CO 2 气体保护焊型号牌号牌号焊丝钢号焊剂型号焊剂牌号焊丝钢号 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与16Mn、16MnR E4303 E4315 （GB/T5117） J422 J427 TIG—J50 TG—50 H08MnSiA H08A H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08MnSiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与15MnVR、15MnNbR、 20MnMo E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与13MnNiMoNbR、18MnMoNbR、20MnMoNb、07MnMoVR E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958） Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与12CrMo、12CrMoG、15CrMo、15CrMoG、15CrMoR、14Cr1Mo、14Cr1MoR、12Cr1MoV、12Cr1MoVG E4315 E5015 （GB/T5118） J427 J507 H08Mn2SiA H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958）E309—15 （GB/T983） A307 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与12Cr2Mo、12Cr2MoG、12Cr2Mo1、12Cr2MoR、 E309—15 （GB/T983） A307 H1Cr24Ni13 HJ260 Q23AF、Q23A、Q23B、Q23AC、10、20、20g、20G、20R与1Cr5Mo E4315 （GB/T5118） J427 H10MnSi （GB/T14957） H08MnA （GB/T14957） HJ401—H08A （GB/T5293） HJ431 H08Mn2SiA （GB/T14958）E309—15 （GB/T983） A307 H1Cr24Ni13 HJ260
第四部分异种钢焊接技术标准 目次 前言 (1536) 1范围 (1538) 2引用标准 (1538) 3一般规定 (1538) 4焊前准备 (1540) 5钢材和焊接材料 (1541) 6焊接工艺_ (1541) 7焊后热处理 (1545) 8质量检验 (1545) 9技术文件 (1546) 1范围 本标准规定了在火力发电厂承压部件的设计、制作、安装和检修工作中，以及在火力发电厂承压部件上焊接非承压件时，奥氏体钢、马氏体钢、贝氏体钢、珠光体钢之间的异种钢焊接技术要求。 本标准适用于采用手工电弧焊、手工钨极氩弧焊、等方法 2引用标准 本标准依据DL/T752-2001制定 3一般规定 3．1 焊接人员 参加异种钢焊接工作的焊接人员应符合DL5007和DL／I'679的要求，并取得相应的工作资格。 金相和光谱检验人员应取得电力行业相应的检验资格。焊工在分别取得异种钢两侧钢材、规格、相应位置和焊接材料的焊接合格证之后，经培训考核合格，方可上岗施焊。3．2钢材组合与焊缝分类 3．2．1根据钢材供货金相组织形态，异种钢焊接分为3类6组：A类异种钢接头的一侧为奥氏体钢，另一侧为其他组织形态钢种；M类异种钢接头的一侧为马氏体钢，另一侧为非奥氏体的其他组织形态钢种；B类异种钢接头的一侧为贝氏体钢，另一侧为珠光体钢，其主要组合见表1。
表1异种钢焊接接头分类表 3．3材料 3·3·1母材和焊接材料的规格、型号和其他技术要求应符合合同规定的设计文件的规定，并具有出厂合格证明书和质量保证书。 3·3·2施工前应对材料按其标准进行检查验收，对材质有怀疑时，应按规定进行复验，合格后方可使用。 3．4焊接设备和检验器具 3·4·1焊接设备、热处理设备和检测器具应具有标有计量等级的出厂合格证， 量的计量器具应具有有效的定期检定证明。 3·4·2焊接设备、热处理设备应具有参数稳定、调节灵活和安全可靠等性能。 3．5焊接工艺 3·5·1焊接前，应根据母材的焊接性、结构特点、设计要求，按照有关工艺评定的规定进行焊接工艺评定。 3.5.2应进行焊接工艺评定，并在焊接工艺评定合格的基础上，结合施工现场的条件编制焊接工艺指导书。焊接工艺指导书的主要内容是： a)坡口型式、尺寸和加工方法及防污、防锈要求； b)对焊接方法、焊接设备及焊接材料的要求； c)定位焊及装配要求； d)预热方法及规范，层间温度控制； e)焊接规范； f)焊道和层数安排及作业时间的控制要求，连续焊接要求以及被迫中断焊接时的对应措施； g)焊缝层间清理要求； h)后热和焊后热处理方法和规范； i)质量检验项目、标准以及返修规定。 3．6质量要求 异种钢焊接接头质量要求应符合DLS007对I类焊缝质量要求的规定。 3．7安全要求 异种钢焊接工作(包括焊接、热处理和检验)必须遵守有关安全、环保、定。 3．8技术档案 异种钢焊接的技术资料应作为焊接工程技术资料的组成部分，防火规程的规按有关规定收集、记录、整理和归档。 4焊前准备 4．1焊缝布置 4．1．1异种钢焊缝的设置应满足设计及有关规程对锅炉受热面管子、管道焊缝位置的要求。
不同匹配SA335P91/12Cr1MoV异种钢接头力学性能研究/Study on the mechan ical properties of welded joints o f Heterogeneous steels (SA335P91 a nd 12Cr1MoV) 随着电力工业的迅速发展，我国火电机组现在主要为300MW，600MW级的亚临界压力机组。在主蒸汽运行温度为540℃和工作压力为16MPa或24MPa时，采用传统的12Cr1MoV耐热钢已经不能满足使用要求，目前广泛采用进口的SA335P91钢，虽然SA335P91钢能够满足生产实际要求，但价格昂贵，生产中必然面临SA335P91/12Cr1MoV异种钢的焊接问题。目前生产中通常采用低匹配(焊接材料的强度与低强度12Cr1MoV母材的强度相近为低匹配)，中匹配(所选用焊接材料的强度介于两侧母材强度之间为中匹配)和高匹配(所选用焊接材料的强度与高强度SA335P91母材的强度相近为高匹配)进行施工，三种匹配哪种更佳是生产中最为关心的问题，所以合理评估三种匹配的性能无疑具有非常现实的意义。通过用光学显微镜、扫描电镜、电子拉伸、示波冲击、硬度等试验方法对SA335P91/12Cr1MoV异种钢高、中、低三种匹配的焊接接头的组织和性能进行了系统地研究，结果表明： SA335P91/12Cr1MoV异种钢三种匹配的焊缝组织均为回火索氏体，SA335P91母材组织为回火索氏体，12Cr1MoV母材组织为铁素体＋珠光体。三种匹配的12Cr1MoV一侧的近缝区有脱碳层，其相对应的焊缝金属有增碳层，低匹配脱碳层窄，中匹配脱碳层较宽，高匹配脱碳层最宽。三种匹配的焊接接头焊缝金属的维氏硬度均高于两侧母材，高匹配的力学性能不均匀程度最严重，其次为中匹配、低匹配。三种匹配的异种钢焊接接头室温具有良好的塑性，随着温度的增高，三种匹配焊接接头的屈服强度、抗拉强度均降低，断面收缩率和延伸率均上升，静力韧度下降，其中高匹配的静力韧度下降最为显著。低匹配、中匹配、高匹配的异种钢焊接接头其焊缝金属的脆性转变温度(FATT)分别为7 8℃、79℃、91℃。SA335P91/12Cr1MoV异种钢高、中、低三种匹配的焊接接头的综合性能为低匹配焊接接头最佳、中匹配次之、高匹配最差。
异种钢接头的焊接 1.异种钢接头定义。异种钢接头主要包括两方面概念：即不同组织（重点指奥氏 体和非奥氏体钢）钢之间的焊接；不同强度等级、不同化学成分（其组织基本类似）钢之间的焊接。其中不同组织钢材之间的焊接难度最大。 2.奥氏体和非奥氏体异种钢焊接主要有三个问题： 焊接时母材的稀释：由于母材的稀释，会出现对裂纹相当敏感的马氏体组织。例如当低碳钢、低合金钢和不锈钢焊接时，若用一般不锈钢焊材，由于焊缝金属被低碳钢或低合金钢稀释，往往会产生奥氏体和马氏体组织，而熔合线附近，会产生马氏体带；若用低碳钢或低合金钢焊材，不锈钢一侧被稀释部分及焊缝金属会产生马氏体和奥氏体组织，从而引起开裂的危险。 焊接残余应力和热应力：在焊接热循环或使用温度下，由于两种材料抗膨胀系数和导热性不同（或热膨胀系数和导热性近似，但由于强度等级不同而带来的形变差异）引起的热应力，焊接后残余应力较大且在热处理后不能消除。碳钢、低合金钢和珠光体耐热体的热膨胀系数大体相同，而奥氏体不锈钢热膨胀系数比碳钢等材料大30~50%，而导热系数却只有碳钢等材料的1/3。 碳扩散：当铁素体钢和奥氏体钢焊接后，焊接接头重复加热或高温使用时，在铁素体钢一侧，由于碳原子的迁移（扩散），使含碳量减少而形成软化带，而在奥氏体钢一侧却由于碳的过剩而形成硬化带，对于焊接碳稳定化元素不同的材料时，也应注意高温运行条件下的脱碳影响。 上述三个问题的综合作用的结果是：整个异种钢焊接接头是一个成分、组织和性能严重不均的非均匀体，是构件的局部薄弱地带，这种非均匀体在力学检验和运行中均会出现应力、变形集中和失效的局域化，因此在选择焊接材料时，要充分考虑其焊接工艺性、常温力学性能和长期运行性能，更重要的是要考虑其长期运行性能。 3.异种钢接头焊接材料的选择 不同强度等级铁素体或珠光体类型钢之间焊接：包括低合金高强度钢（18MnMoNbg等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与碳钢、高合金耐热钢（SA-213 T91等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与高合金耐热钢（SA-213 T91
1Cr13不锈钢与Q235碳钢的异种钢焊接技术 摘要：1Cr13不锈钢与Q235碳钢的焊接属于异种钢焊接，而1Cr13不锈钢的焊接性较差，焊接接头容易出现裂纹缺陷。在工程实践中通过认真分析，选用合适的焊接材料和焊接工艺，避免了缺陷的产生。 关键词：不锈钢；碳钢；焊接 1前言 在石家庄岗黄水库供水二期工程中，检修闸门门槽主轨设计采用的结构是断面为40×60mm的1Cr13不锈钢焊接固定在厚度为50mm的Q235钢板上。由于两种材料的热导率和线膨胀系数有很大差异，为了保证焊接质量，认真分析了两种材料的焊接性能及存在的问题，并据此制定了具体的焊接工艺措施。 2焊接性能分析 1Cr13不锈钢和Q235碳钢的化学成分及物理性能如表1、2所示。 1Cr13不锈钢的Cr含量在11．5％～13．5％，同时匹配有不大于0．15％的C，Cr本身能增加钢的奥氏体稳定性，加入碳后经固熔再空冷会发生马氏体转变，因此1Cr13不锈钢焊缝和热影响区焊后状态的组织为硬脆的马氏体组织。另外，1Cr13的碳当量约为2．76％，因此它的焊接性较差。由于1Cr13不锈钢的导热性较Q235碳钢差，焊接残余应力较大，加之本闸门主轨的刚度较大，所以从高温直接冷却到100～120℃以下时很容易产生冷裂纹。由于焊接热循环的作用，1Cr13不锈钢有较大的过热倾向，晶粒易粗化，热影响区会出现粗大的铁素体和炭化物组织，塑性降低，冷却时能引起脆化，如果再有氢的作用，冷裂纹的倾向就更加明显。
3焊接中的主要问题 由于1Cr13不锈钢和Q235碳钢化学成分差异很大，因此它们的焊接属于异种钢焊接，要在熔焊的条件下获得可靠的焊接接头存在许多问题。 3．1热导率和比热容的差异 金属的热导率和比热容强烈地影响着被焊材料的熔化、熔池的形成，以及焊接区温度场和焊缝的凝固结晶。1Cr13不锈钢热导率约为Q235碳钢的一半，这么大的差异可使两者的熔化不同步，熔池形成和金属结合不良，导致焊缝结晶条件变坏，焊缝性能和成形不良。 3．2线膨胀系数的差异 由于1Cr13不锈钢与Q235碳钢的线膨胀系数不同，造成它们在形成焊接连接之后的冷却过程中，焊缝两侧的收缩量不同，导致焊接接头出现复杂的高应力状态，进而加速裂纹的产生。 3．31Cr13不锈钢和Q235碳钢焊接时同样存在焊缝稀释和形成过渡层的问题，导致Q235碳钢一侧焊缝形成脱碳层而1Cr13不锈钢一侧形成增碳层，随着扩散的持久，使Q235碳钢一侧的含碳量降低，变成了铁素体组织，并使焊接接头的焊缝组织成为奥氏体加铁素体。 4焊接工艺措施 为了获得无裂纹的焊接接头，应尽量避免焊接接头熔合线组织与焊缝金属的不一致性，使1Cr13不锈钢一侧没有显著的稀释现象，在工艺上采取了以下措施： 4．1正确选择焊接材料 1Cr13不锈钢与Q235碳钢焊接接头的焊缝金属化学成分主要取决于填充金属。为了保证结构使用性能的要求，焊缝金属的成分应力求接近于其中一种钢的成分。为了尽量减小构件的焊接变形，采取了两名电焊工对称焊接的手工弧焊方法，焊条选用E5015（或E309），焊缝金属的Cr当量为5％～6％，经回火处理后具有良好的力学性能。 4．2预热温度和层间温度
异种金属焊接注意事项 一、异种金属焊接存在的问题 异种金属焊接所存在的一些固有问题也阻碍了它的发展，如异种金属熔合区的 构成和性能，异种金属焊接结构的破坏多半发生在熔合区，由于靠近熔合区各 段上焊缝结晶特点不同，又易形成性能不好的，成分变化的过渡层。 另外，由于处在高温的时间长，这一区域的扩散层会扩大，会进一步使金属的 不均匀性增加。而且异种金属焊接时或焊后经热处理或经高温运行后，经常发 现低合金一侧的碳通过焊缝边界向高合金焊缝中“迁移”的现象，分别在熔合 线两侧形成脱碳层和增碳层，在低合金一侧母材形成脱碳层，在高合金焊缝一 侧形成增碳层。 防碍和阻止异种金属结构的使用和发展主要表现在以下几个方面： (1)在室温下，异种金属焊接接头区的机械性能(如拉伸、冲击、弯曲等)一般优于被焊母材的性能，但高温下或高温长期运行后，接头区的性能劣于母材。 (2)在奥氏体焊缝与珠光体母材之间存在一个马氏体过渡区，该区韧性较低，是 一个高硬度脆性层，也是导致构件失效破坏的薄弱区，它会降低焊接结构的使 用可靠性。 (3)焊后热处理或高温运行过程中碳迁移会导致在熔合线两侧分别形成增碳层和 脱碳层。一般认为脱碳层由于碳的减少而导致该区域组织、性能发生较大变化
(一般是劣化)，从而使得该区域容易在服役过程中发生早期失效。很多服役中的高温管线或者试验中的高温管线的失效部位都集中在脱碳层。 (4)失效与时间，温度和交变应力等条件有关。 (5)焊后热处理不能消除接头区的残余应力分布。 (6)化学成分的不均匀性。 异种金属焊接的时候，由于焊缝两侧的金属和焊缝的合金成分有着明显的差别，焊接过程中，母材和焊材都会熔化并相互混合，混合的均匀程度随着焊接工艺的改变而改变，而且焊接接头不同的位置，混合均匀程度也有很大差异，这就造成了焊接接头化学成分的不均匀性。 (7)金相组织的不均匀性。 由于焊接接头化学成分的不连续，经历了焊接热循环后，焊接接头各个区域出现不同的组织，往往在某些区域出现极其复杂的组织结构。 (8)性能的不连续性。 焊接接头的化学成分和金相组织的差异，带来了焊接接头力学性能的不同。沿焊接接头的各个区域强度、硬度、塑性、韧性、冲击性能、高温蠕变、持久性能都有很大差别。这种显著的不均匀性使得焊接接头不同区域在相同的条件下，表现出来的行为有很大的差异，出现弱化区域和强化区域，尤其是在高温的条件下，异种金属焊接接头在服役过程中经常出现早期失效。
关于T22和T23异种钢焊接工艺研究 发表时间：2018-11-13T16:33:22.900Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：于奉军[导读] 摘要：近年来，T23作为一种新型耐热钢在超超临界锅炉中得到广泛应用。 （山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100）摘要：近年来，T23作为一种新型耐热钢在超超临界锅炉中得到广泛应用。T23钢是在T22钢的基础上，降低C、Mo含量，提高W含量，形成Cr -Mo基体固溶强化，1.6%W加强固溶强化作用，V、Nb、N等形成弥散合金碳化物、氮化物形成第二相沉淀强化。T23钢时效前后的力学性能和金相组织差异小；焊接性能好；耐蚀性较好；室温强度和冲击韧性较好，其许用应力也基本相同。由于T23和T22异种钢合 金元素区别较大，如何更好的进行焊接质量更好，因此研究T22和T23异种钢焊接工艺成为重中之重。本文对T22和 T23异种钢焊接工艺问题进行了研究，通过对两种钢材性能的对比，提出了可指导实际施工的焊接工艺。关键词：异种钢焊接焊接工艺 T22和T23异种钢引言 近年来，T23作为一种新型耐热钢材料在超临界以及超超临界锅炉中得到广泛应用。T23钢在T22钢的基础上，降低C、Mo含量，提高W含量，Cr -Mo基体固溶强化，1.6%W加强固溶强化作用，V、Nb、N等形成弥散合金碳化物、氮化物形成第二相沉淀强化。T23钢时效前后的力学性能和金相组织差异小；焊接性能好；耐蚀性较好；室温强度和冲击韧性较好，其许用应力也基本相同。由于T23和T22异种钢合金元素区别较大，如何更好的进行焊接质量更好，就成为了一个新的课题。在某电厂的施工中，遇到的突出问题就是T22钢与T23钢的焊接问题。目前，就异种钢焊接问题的研究，在焊接材料上多采用“高匹配”即合金元素以含量高于母材选择焊接材料方案，关于薄壁小管宜采用钨极氩弧焊焊接方式，在工艺上多采用焊前预热、背部充氩保护工艺。 2两种钢材焊接接头焊接性分析 2.1 T23的焊接具有以下性能 T23 钢焊接性能良好，对冷裂纹的敏感性很低。 T23钢材具有再热裂纹倾向，其再热裂纹的敏感性温度区间为580～750℃焊缝韧性低及焊缝的韧性对焊接工艺参数敏感。 2.2 T22的焊接具有以下性能 2.2.1 T22性能比较高，同一温度下（温度≤580℃）其蠕变断裂强度和许用应力甚至比9Cr-1Mo钢还要高，具有良好的加工性能和焊接性能、持久塑性好。 3试验准备 3.1母材 T22是ASTM A213M标准中的钢号,为2.25Cr-1Mo的锅炉和过热器用铬钼高温铁素体钢管.我国于1985年将其移植到GB5310,定名为12Cr2MoG.T22比12Cr1MoVG抗氧化温度略高,但强度性能略低.该钢具有良好的加工性能和焊接性能、持久塑性好.因此在恶劣的工作环境下得到了较为广泛的应用,如在火电、核电及一些临氢设备中的各种受热管道和高压容器等。含C ( 0.05～0.15)，Si (≤0.50)，Mn (0.30～0.60)，P(≤0.025)，S(≤0.025)，Cr(1.90～2.60)，Mo(0.87～1.13)。T23是在 T22(10CrMo9-10)的基础上加入钨元素，减少钼和碳含量，并加入少量的钒、铌、氮和硼，而形成的改良的贝氏体-马氏体耐热钢，由于加入这些特殊元素，并严格控制 P、S 等有害元素的含量，经适当热处理后，该钢种在一定时间、温度条件下，具有良好的高温热强性和抗氧化性。并且考虑到焊接性，降低了含碳量，因此，SA213 -T23对焊接裂纹的敏感性明显降低。 3.2焊材 根据两种钢材的焊接性能和使用条件，本次试验选用的焊丝是与T23钢相匹配的焊丝,即TG-S2CW (ER90S-G(23))焊丝。 3.3焊接工器具 本次试验采用钨极惰性气体保护焊,所使用的工器具有焊机、氩气、氩弧焊枪及配件、充氩工具等。 3.4焊接工艺 不同的焊接方法对焊缝的韧性影响较大，采用氩弧焊焊接方法，可以准确控制热输入, 可以焊接各种不同的金属, 焊接的安全性能比较可靠,焊缝具有优异的塑性和韧性，因此选用全氩弧焊焊接方法。根据现场实际生产的需要，选择母材规格为Ф60 mm×8 mm，坡口采用“V”型，坡口角度为30°±2°，对口间隙为1.5～2mm，焊丝规格为Ф2.4mm。焊前应采取预热措施，预热温度根据T22母材预热要求，预热温度205～250℃，采用火焰加热的方法。内部充氩气保护，电源采用直流正接。焊接时，共施焊两组试件，每组试件焊接3根。施焊时，熔池形成后马上加焊丝，向前移动采用连续内加丝法。接头时用电动工具将接头位置的焊缝加工成斜坡状，利于接头焊透。焊道的分布要合理，采用多层焊，焊层不宜太厚，以减少焊缝的热输入量，降低熔池温度及层间温度，降低焊接线能量。 5焊接接头试验 焊制的T22+T23异种钢焊接接头经X射线探伤合格后，按ASME第IX卷焊接工艺评定规程的要求，制取两个拉伸、四个弯曲试样。 5.1 T22+T23异种钢拉伸试验根据ASME第IX卷焊接工艺评定规程的要求，两个拉伸试验试验结果见表1。焊接接头的抗拉强度均高于T22+T23异种钢焊接接头的规定值，试验结果合格。 表1 焊接接头拉伸试验
目录 第一章绪论 (2) 1.1焊接技术概述 (3) 1.2现代焊接的特征 (3) 1.3异种材料焊接的发展 (4) 1.4异种材料焊接的方法 (4) 1.5异种材料焊接的工艺特点 (5) 第二章0Cr18Ni9Ti与20MnMo钢的焊接性 (6) 2.10C R18N I9T I的化学成分及力学性能介绍 (6) 2.20C R18N I9T I焊接性分析 (7) 2.30C R18N I9T I焊接缺陷的分析 (10) 2.420M N M O的化学成分和力学性能 (14) 2.5合金元素对20M N M O性能的影响 (15) 2.620M N M O的焊接性分析 (16) 2.720M N M O焊接缺陷的分析 (21) 第三章焊接方法的选择 (23) 3.1焊接方法及焊材选择 (23) 3.2焊前准备 (24) 3.3预热和焊后热处理 (25) 3.4焊接工艺参数的选择 (25) 第四章焊接检验 (26) 4.1焊接前的检验 (27) 4.2焊接过程中的检验 (27) 4.3焊后成品检验 (28) 4.4焊缝返修和合格焊缝 (28) 结论 (29) 致谢 (30) 参考文献 (31)
第一章绪论 在科学技术飞速发展的当今时代，焊接已经成功地完成了自身的蜕变。很少有人注意到这个过程何时开始，何时结束。但它确确实实地发生在过去的某个时段。我们今天面对着这样一个事实：焊接已经从一种传统的热加工技艺发展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。而且，随着相关学科技术的发展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。 1.1 焊接技术概述 焊接是一种将材料永久性的连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足１克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用到焊接技术。焊接已经渗透到制造业的各个领域，直接影响到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。 近年来，焊接已由一个单一的加工工艺发展成为有科学基础有广泛应用范围和前景的焊接工程和焊接产业，在这些产业中，焊接在其中占有重要地位，是决定其产品使用安全的关键。有些直接出焊接产品或在现场装焊接后投入使用，有些是作成主体结构然后在其上安装动力和机电设备后应用，有焊接结构的质量和安全保证在整体结构设计合理的情况下，主要决定与焊接联结部位的结构、材料匹配、工艺设计、先进的焊接制造工艺及设备和准确的无损检测技术，这些都决定了焊接联结部位的的内在和外观质量，形成了分布在各工业和基础设施建设部门各具特色的焊接结构行业，同时也形成了结构焊接需要的焊接设备行业和焊接材料行业。这些行业是互相关联促进的行业。焊接结构已有日新月异的发展:在装备制造业结构中用焊接结构局部或全部代替铸件或锻件结构和由局部铸件或锻件焊接成组合结构是大重型结构发展的方向，可大大节约大型铸锻车间及其设备的基本建设投资和生产过程的能源消费，同时还可缩短生产周期;在各种建筑行业广泛采用钢质焊接结构代替钢筋混凝土结构，可达到大跨度、轻自重、工厂造、设计优、工程在建周期短、环境污染少，基础费用省，折除后材料可循环使用，因而符合目
异种钢焊接的特点及工艺 摘要：由于异种钢接头两侧的母材无论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，因此，焊接时，要比同一种钢自身之间的焊接要复杂得多。正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相关。本文通过对异种钢焊接的特点及工艺的描述，以供同行业参考。 关键词：异种钢焊接特点工艺 一、异种钢焊接概述及其焊接特点 1.异种钢焊接概述 两种牌号不同的钢之间的焊接称之为异种钢焊接，它是属于异种金属焊接中应用最为广泛的一类接头。对于异种钢焊接接头又可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头，这类接头的两侧母材虽然化学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类钢；第二类接头为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同一类钢，例如一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏体类钢（如奥氏体不锈钢）。对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条焊接的接头，也属于第二类接头。 2.焊接特点 2.1预热、缓冷、焊后热处理，特别是针对中厚板、拘束力较大的焊接，采用一定温度的预热、缓冷以及焊后消应力热处理的措施，可以有效地减小焊接应力，降低冷裂倾向。 2.2焊缝金属化学成分的不均匀，熔焊时，焊缝是由局部熔化的母材和熔化的焊条金属形成，不同的坡口型式和焊接参数，熔合比也不同，为确保焊缝金属成分的稳定性，防止焊缝因熔合比过大在熔合区产生马氏体组织，因此在焊接时要控制焊接参数等，减小熔合比的影响。 2.3熔合区碳的迁移，异种钢焊接在焊后热处理后往往会在低合金钢侧母材上形成脱碳层，高合金钢侧形成增碳层，导致熔合区接头的塑性下降，硬度增加，可能在熔合区产生破坏，所以在异种钢焊接时，采用隔离层堆焊，防止碳迁移现象。 2.4熔合区应力的形成，由于异种钢焊接两种金属的线膨胀系数不一样，焊接时可产生较大的残余应力，这种应力即使通过消应力热处理也无法消除，而熔合区这个薄弱地带往往受到这个应力的影响，极易在此附近造成焊接接头的破坏，所以我们要控制这种异种钢的焊接接头，可采用隔离层堆焊后用同种钢焊条焊接则接头的性能可大为改善。 二、异种钢焊接工艺要点 1.焊材选择 正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相关。异种钢接头的焊缝和熔合区，由于合金元素被稀释及碳的迁移等原因存在一个过渡区，过渡区中不但化学成分、金相组织不均匀，而且物理性能、力学性能等通常也有很大差异，可能会引起焊接缺陷（如裂纹等）或严重降低性能。为此必须按照母材的成分、性能、接头形式和使用要求等来正确选用焊材。其焊材选用的基本原则有以下几点： 1.1在焊接接头不产生裂纹等缺陷的前提下，若焊缝金属的强度和塑性不能兼顾时，则应选用塑性和韧性较好的焊材。
1 绪论 在科学技术飞速进展的当今时代，焊接差不多成功地完成了自身的蜕变。专门少有人注意到那个过程何时开始，何时结束。但它确确实实地发生在过去的某个时段。我们今天面对着如此一个事实：焊接差不多从一种传统的热加工技艺进展到了集材料、冶金、结构、力学、电子等多门类科学为一体的工程工艺学科。而且，随着相关学科技术的进展和进步，不断有新的知识融合在焊接之中。 1.1 焊接技术概述 焊接是一种将材料永久性的连接，并成为具有给定功能结构的制造技术。几乎所有的产品，从几十万吨巨轮到不足１克的微电子元件，在生产制造中都不同程度地应用到焊接
技术。焊接差不多渗透到制造业的各个领域，直接阻碍到产品的质量、可靠性和寿命以及生产的成本、效率和市场反应速度。 近年来，焊接已由一个单一的加工工艺进展成为有科学基础有广泛应用范围和前景的焊接工程和焊接产业，在这些产业中，焊接在其中占有重要地位，是决定其产品使用安全的关键。有些直接出焊接产品或在现场装焊接后投入使用，有些是作成主体结构然后在其上安装动力和机电设备后应用，有焊接结构的质量和安全保证在整体结构设计合理的情况下，要紧决定与焊接联结部位的结构、材料匹配、工艺设计、先进的焊接制造工艺及设备和准确的无损检测技术，这些都决定了焊接联结部位的的内在和外观质量，形成了分布在各工业和基础设施建设部门各具特色的焊接结构行业，同时也形成了结构焊接需要的焊接设备行业和焊接材料行业。
这些行业是互相关联促进的行业。焊接结构已有日新月异的进展:在装备制造业结构中用焊接结构局部或全部代替铸件或锻件结构和由局部铸件或锻件焊接成组合结构是大重型结构进展的方向，可大大节约大型铸锻车间及其设备的差不多建设投资和生产过程的能源消费，同时还可缩短生产周期;在各种建筑行业广泛采纳钢质焊接结构代替钢筋混凝土结构，可达到大跨度、轻自重、工厂造、设计优、工程在建周期短、环境污染少，基础费用省，折除后材料可循环使用，因而符合目前绿色制造和资源循环利用建设节约型社会的大潮流。目前我国微电子及IT行业中的进展，高强有色金属、光钎、超导和复合材料及高分子材料的应用，都对焊接工艺、设备和材料提出了专门多新的要求，因而得到了相应进展。
第二节异种金属焊接时的焊接材料和焊接方法选择 一、熔合区的特点 异种金属焊接时，在母材和焊缝之间有一个成分和母材或焊缝都不相同且往往介于两者之间，实际上形成了化学成分的过渡层(图3-2-1。如果焊条（或焊丝）成分和母材成分，或者两种母材的成分相差很大时，熔合区的性能将对焊接接头的性能有着很大的影响。所以，在选择焊接材料和确定焊接工艺时，不仅要考虑焊缝金属本身的成分和性能，还要考虑熔合区成分和性能。虽然熔合区的厚度极小，通常只有几个晶粒，或者更小，但它对接头的性能影响却是很大的。 实际上熔合区可分为未混合区和半熔化区。如果焊缝金属和母材金属化学成分差别愈大，愈不容易充分混合，则熔合区越明显。熔合比和稀释率高时，熔合区也更明显。熔合区金属液体存在时间越长，或液体金属流动性越好，则成分越均匀，熔合区会有所减小。熔合区成分的不均匀性，可通过调整焊接参数、热处理工艺来进行适当的改善。 图3-2-1化学元素的含量在过渡区的分布 1—化学元素在母材中的含 量大于在焊缝中的含量 时的理论分布曲线 2—化学元素在母材中的含量 小于在焊缝中的含量 时的理论分布曲线 3—实际分布曲线 二、异种钢焊接时焊接方法的选择原则 大部分的焊接方法都可以用于异种钢的焊接，只是在焊接参数及措施方面需适当考虑异种钢的特点。在选择焊接方法时，既要保证满足异种钢焊接的质量要求，又要尽可能考虑效率和经济。在一般生产条件下使用焊条电弧焊最为方便，．因为焊条的种类很多，便于选择，适应性强，可以根据不同的异种钢组合确定适用的焊条，而且焊条电弧焊熔合比小。堆焊可以降低熔合比。埋弧焊则生产效率高。焊接金相组织不同的钢，如珠光体钢和奥氏体钢焊接时，还应考虑尽量使金属熔化量降到最小限度，即尽可能地降低熔合比，以防止过渡区出现脆性的淬硬组织和裂纹等缺陷。不同的珠光体钢焊接以及珠光体钢与高铬马氏体钢焊接，采用二氧化碳气体保护焊，具有广泛实用性。高合金异种钢焊接一般采用惰性气体保护焊，一般薄件采用钨极氩弧焊，厚件采用熔化极惰性气体保护焊。电子束焊可以用于制造异种钢真空设备薄壁构件。小直径的异种钢管可用闪光对焊。形状
异种钢的焊接 摘要：本文介绍了采用手工钨极氩弧焊（GTAW ）进行SA234WPB 与SA182-F304L 钢的焊接，对产生缺陷的原因进行了分析，并提出了改进意见。 关键词： 异种钢 焊接 GTAW 焊 前言 在秦山坎杜核电站1#、2#堆的管道安装中有两个重要系统：33410（停堆冷却系统）、34320（堆芯应急冷却系统），这两个系统上的管道与流量孔板连接的异种钢接头共有48道焊口要进行焊接。所有管道或管件材料为SA106GR.B 或SA234WPB ，流量孔板的材料为SA182-F304L ，其公称直径及壁厚分别为10″（273mm ）×0.718″（18.24mm ）和12″（324mm ）×0.843″（21.41mm ）。根据现场的实际安装情况，要求全部采用手工钨极氩弧焊（GTAW ）进行该对接接头（坡口为V 、J 型见图1）的根部打底焊接，所焊的焊口背面必须采用氩气（Ar ）进行保护。焊缝级别为核一级，且全部要求100%PT 、100%RT 和100%UT 检验，并执行美国ASME 标准。以下只叙述SA234WPB 和SA182-F304L 钢的焊接。 1. 焊接性 通过对资料的查找得知SA182-F304L （UNS ：S30403）属于奥氏体不锈钢，相当于国内材料00Cr19Ni10；SA234WPB 属于中、高温锻制碳钢，相当于国内材料22g 。SA234WPB 与SA182-F304L 钢的焊接相当于碳钢与不锈钢的焊接，也就是珠光体钢与奥氏体钢的焊接。 接头及坡口形式：对接接头，坡口为J 型 和V 型（由于特殊原因有些改成该型），见图1。 根据设计要求所采用的焊接材料：焊丝为ERNiCr-3（φ3.2mm ）相当于因康镍82，焊条为ENiCrFe-3（φ2.4mm ）相当于Ni307A （外方只提供该直径焊条、丝）。其母材、焊材的化学成分及力学性能见表1、表2。 由于两种钢在化学成分、金相组织和力学性能方面相差甚远，在焊接时会出现下列问题： （1） 焊缝金属的稀释 由于在珠光体钢与奥氏体钢焊接时碳钢一 侧奥氏体焊缝中的母材熔入比例及合金元素浓度的变化，使得焊缝内某点距熔合线的相对距离，一般过渡层的总宽度约为0.2～0.6mm 。焊缝靠近熔合区处的稀释率很高，铬、镍含量极低， 图1
异种钢的焊接 第一节焊接接头的特点、成分、和组织的控制 一，焊接接头的特点 异种钢焊接接头和同种钢焊接接头有本质差异，主要是熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的不均匀性，主要有： 1.化学成分不均匀。这是因为在焊接加热过程中，两侧母材的熔化量，熔敷金属和母材熔化区的成分因“稀释”作用会发生变化。接头区的成分不均匀程度不仅取决于母材、填充金属各自的原始成分，也受焊接工艺的影响，易采用小电流、浅熔深。 2.组织的不均匀性。在焊接热循环的影响下，接头内的各区域组织是不同的，而且在个别区域内还会出现复杂的组织结构。 参见舍夫勒图Nieq -- 镍当量；Creq—铬当量 （学会看舍夫勒图） 熔合比（稀释率）θ-在焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例称为熔合比。用实验测得的。 θ＝A/A+B=A1+A2/A1+A2+B θ取决于焊接方法、规范、接头形式、坡口角度、药皮（焊剂）的性质以及焊条（焊丝）的倾角等因素 3.性能的不均匀性。由于组织、成分的变化，代来了性能上的不同，各种变化会呈倍数关系变化，特别是焊缝两侧的热影响区冲击值变化
更大，同样高温性能如持久强度、蠕变强度变化也很大。 4.应力场分布不均匀。由于组织、成分的不同，接头的热膨胀系数和导热系数也不同，热膨胀系数不同引起塑性区域不同，残余应力不同；导热系数不同会引起热应力不同。在组织应力和热应力的共同作用下发生叠加后会产生应力峰值，导致接头发生断裂。 总之，对于异种钢焊接接头，其成分、组织、性能和应力场的不均匀是主要特点。 二，异种钢焊缝金属的成分、组织的控制 1.焊缝成分与舍夫勒组织图的关系。异种钢焊接时由于选择的焊材与母材不同，要推算焊缝金属的成分、组织及性能。舍夫勒组织图就有这个功能。（图2-3） 奥氏体形成元素的镍当量计算公式： Nieq＝wNi+30wC+0.5wMn 铁素体形成元素的铬当量计算公式： Creq＝wCr+wMo+1.5wSi+0.5wNb 也可以由母材、填充金属的成分和稀释率求出焊缝金属的成分。 2.影响稀释率的因素。 2.1预热的影响.预热温度高，稀释率大，因为熔深增加了；反之就小。要适中。 2.2焊接参数.电流大，稀释率大；焊接速度小，稀释率小。由于母材熔化的单位面积的大小的影响。见（图2-4） 2.3焊接方法.见（图2-5）
异种金属焊接问题及焊接工艺分析付贵 发表时间：2019-08-29T17:22:58.047Z 来源：《云南电业》2019年2期作者：付贵 [导读] 为确保能够更好满足工业发展需求，对异种金属焊接工艺技术进行研究。 （菏泽市特种设备协会山东菏泽 274000） 摘要：随着我国的科学技术的不断创新，各种新设备、新技术、新工艺应运而生，随之对我国的工程构件的质量提出了更高的要求。但是在进行工程施工时，不论是哪一种材料，都不可能全面满足施工的需求。为了能够满足施工的需求，人们开始将不同的材料进行有效融合，让这些材料的性能得到了充分的发挥。同时还能够有效替代贵重金属，减少不必要的经济投入，提升企业的经济效益。所以在社会的各个行业之中，经常可以看到异种金属焊接的广泛应用。但是，近几年我国经常发生异种金属焊接失效的情况，造成了一定的财产损失和人员伤亡。 关键词：异种金属；焊接问题；焊接工艺 引言 现代工程中大多数零件的工作环境都为高温、低温、电磁场、腐蚀介质或放射性环境，其中金属材料成为零件的主要原料之一。而随着技术的发展，对零件要求也不断提升，一种金属材料已经无法满足实际使用需求。因此在金属零件锻造中，不仅需要对同种材料进行焊接，同时需要对异种材料进行焊接。在焊接过程中，不仅需要满足不同工作条件对金属材料的不同需求，考虑到成本问题，同时需要节约金属资源，发挥不同金属材料的性能优势。焊接作为一种金属材料加工的重要技术，在特定情况下，异种金属构件的性能远远高于单一金属。异种材料目前已经在电子、机械、化工、航天、造船以及多种其他领域得到广泛应用，异种金属焊接已经成为工业发展的一种趋势。为确保能够更好满足工业发展需求，对异种金属焊接工艺技术进行研究。 1 异种钢焊接特点 1）焊缝金属会被珠光体母材稀释，易产生马氏体组织，恶化接头质量。2）奥氏体焊缝金属紧邻熔合线处存在一个窄的低塑性带，宽度一般为0.2~0.6mm，其化学成分和组织不同于焊缝的其它部分，通常称为熔合区脆性交界层，会降低冲击韧性。3）焊接接头在焊后热处理或在高温条件下工作时，焊缝的熔合线附近会出现碳的扩散迁移现象，即在熔合线的珠光体一侧产生脱碳层，而在相邻的铬镍奥氏体焊缝中产生增碳层，使接头变脆，会降低接头的高温持久强度和耐蚀性。4）由于存在线膨胀系数的差别（奥氏体钢的线膨胀系数比珠光体钢大30％~50％），会在焊后的冷却、热处理和使用过程中产生热应力。 2 异种金属焊接常见问题 2.1性能不连续 由于金相组织和化学成分的不同，造成了焊接接头位置的力学性能的差异性。在焊接接头的不同位置，其硬度、韧性、塑性、强度、持久性能、高温蠕变、冲击性能等都存在着差异性。由于这种不均匀性，使得在同样的环境条件之下，不同位置的性能也存在明显差异，也就是人们常说的强化区域和弱化区域。特别是在温度极高的环境之下，焊接接头经常会过早地失去使用价值。 2.2温度问题 如果是长时间呆在室内，接受的是比较正常的温度，那么焊接的接头位置的性能（比如弯曲、拉伸等）就比焊母材料高很多。但是如果长期在中温或者高温的环境下运行，那么接头位置的性能就要低于母材料。 2.3焊缝熔合区问题 焊接结构之所以会被破坏，主要是由于焊缝熔合区造成的。如果熔合区的性能无法得到保证，就会直接影响焊接结构的正常使用，减低其使用性能。 2.1焊接工艺 焊接异种金属并没有特殊的工艺需求，一般我们常见的焊接方法都可以用来进行焊接。但是，工作人员最好要结合金属的焊接特点，选择相应的焊接方法每以此来保障其焊接质量。1）焊接方式。在焊接异种金属时，最常见的焊接工艺就是熔焊，包括激光焊、电子焊、电渣焊、埋弧焊等。为了能够有效降低稀释，一般选择激光焊、电子束焊等工艺。为了能够有效降低熔深，工作人员一般借助摆动焊丝、间接电弧，带状电极等工艺。但是不管怎么样，只要有熔焊操作，那么就肯定会出现母材料溶入焊缝造成稀释的情况，可能还会产生共晶体、金属间化合物等。为了提升焊接质量，要合理减少金属在高温环境下的停留时间。和熔焊相比较而言，压焊具有着明显的优势，只要接头满足标准，且能够保障焊接质量，那么就可以选择压焊。2）焊接材料。选择焊接材料时，重点考虑的内容是焊缝金属的性能和成分。当接头没有明显缺陷时，最好选择韧性和塑性较高的材料；焊缝金属的性能比较一般时，可以选择不低于母材性能的焊材，同时还要考虑焊接的工艺性能；焊接异种钢时，可以选择低氢型的焊条，保持其干燥性。3）坡口角度。按照母材的融合比和厚度进行想应的选择。坡口的角度越大，熔合比就越小。4）焊接参数。为了能够有效降焊缝金属的稀释情况，可以选择小电流与高焊接速度焊接。5）焊前预热。焊缝金属合金化进程和母材的淬火倾向的大小，决定了预热的温度。6）氩弧焊打底层焊道施焊时，必须采用填充焊丝的焊接方法，不允许采用自熔的焊接方法。7）焊条电弧焊盖面焊道施焊时应采用较快焊接速度，以缩短焊接区在450～850℃温度区间的停留时间。8）尽可能选择较小的焊接电流，较快的焊接速度，以减少焊缝金属的熔合比和降低稀释率。9）严禁在焊件的非焊接部位引燃电弧，收弧时必须将弧坑填满。10）珠光体钢和奥氏体钢相焊时，可按珠光体钢的预热条件预热而焊后不进行热处理。11）焊后热处理。可以有效增强淬硬区的塑性，降低焊接的应力。 2.2 异种金属薄板的全自动焊接 异种金属薄板的全自动焊接目前主要使用焊接机器进行全自动焊接，焊接机器在实际应用中较为广泛，且都拥有预定焊接轨道。焊接机器的焊枪沿着预定轨道对金属薄板进行动作。焊接过程主要针对运用聚氨酯材料对薄板焊接处进行处理，确保接口不会出现裂痕。在进行焊接前，需要对金属材料表面进行处理。部分金属材料在焊接过程中容易在表面形成一层氧化膜，容易吸收水分的同时阻碍焊缝熔合。导致焊接后的金属薄板表面容易被污染。因此，对金属薄板在焊接前的表面清理主要采用脱脂去油清理、机械清理以及化学清洗等几种方