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異種金屬焊接問題及焊接工藝分析

文檔作者：羅平英文檔來源：自貢市職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月06日
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284研究探討Research
異種金屬焊接問題及焊接工藝分析
羅平英
(自貢市職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院， 四川 自貢643000)
中圖分類號(hào)：G322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)1007—6344(2017)12-0284—01
摘要：異種金屬焊接得到廣泛應(yīng)用，但焊接缺陷不可避免的產(chǎn)生。本文通過焊接特點(diǎn)分析、得出焊存在的問題，最終找到解決
問題的辦法，供大家參考。
關(guān)鍵詞：異種金屬焊接；特點(diǎn)；問題；工藝；
隨著新材料、新工藝、新設(shè)備的不斷出現(xiàn)，對各類工程構(gòu)件的性能提出了更
高的要求，但是在T程技術(shù)中任何一種材料都不可能完全滿足使用性能的要求。
由不同材料組成的結(jié)構(gòu)不僅能充分利用各組成材料的優(yōu)異性能，達(dá)到工程中的使
用上的要求，而且還能節(jié)約貴重金屬，降低結(jié)構(gòu)整體成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，在某
些情況下異種材料結(jié)構(gòu)的綜合性能甚至超過單一金屬結(jié)構(gòu)。因此異種金屬焊接在
各行業(yè)中得到越來越多的運(yùn)用和受到人們的重視。但近年來，國內(nèi)外多次發(fā)生異
種金屬焊接結(jié)構(gòu)的早期失效事故。因此，如何保證異種金屬焊接接頭的可靠性就
成為保證結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。所以，研究異種金屬之間的焊接具有重要的工程
實(shí)用意義。
一
、異種金屬焊接的特點(diǎn)
1、焊接接頭熔合區(qū)：是性能最差的區(qū)域，異種金屬焊接結(jié)構(gòu)的破壞多半發(fā)生
在熔合醫(yī)。
在靠近熔合區(qū)金屬區(qū)域還形成性能不好的，成分變化的過渡層。
2、焊接接頭的裂紋
(1)冷裂紋：在金屬淬硬傾向和氫的作用及焊接應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生。。
(2)熱裂紋：這是高合金鋼焊縫，特別是純奧氏體組織的焊縫最易出現(xiàn)在焊縫
中的裂紋。因焊縫中還存在未結(jié)晶低熔點(diǎn)共晶體液膜，在相應(yīng)的應(yīng)力作用條件下
生成了裂紋。
3、碳遷移現(xiàn)象
會(huì)造成接頭高溫機(jī)械性能降低，高溫下失效斷裂增加，影響高溫使用壽命的
主要原因之一。影響碳遷移的因素是溫度和時(shí)間和化學(xué)成分。
二、異種金屬焊接存在的問題
1、在室溫下，異種金屬焊接接頭區(qū)的機(jī)械性能一般優(yōu)于被焊母材的性能，但
高溫下或中溫長期運(yùn)行后，接頭區(qū)的性能劣于母材。
2、焊縫熔合區(qū)是導(dǎo)致構(gòu)件失效破壞的薄弱區(qū)，它會(huì)降低焊接結(jié)構(gòu)的使用可靠
性。
3、焊后熱處理或高溫運(yùn)行過程中碳遷移。很多服役中的高溫管線或者試驗(yàn)
中的高溫管線的失效部位都集中在脫碳層。
4、焊后熱處理不能消除接頭區(qū)的殘余應(yīng)力分布。
5、焊接接頭的不均勻性
總之：焊接接頭的化學(xué)成分和金相組織的差異，帶來了焊接接頭力學(xué)性能的
不同，使焊接接頭的各個(gè)區(qū)域強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、沖擊性能、高溫蠕變、
持久性能都有很大差別。這種顯著的不均勻性使得焊接接頭不同區(qū)域在相同的條
件下，表現(xiàn)出來有很大的差異，出現(xiàn)弱化區(qū)域和強(qiáng)化區(qū)域，尤其是在高溫的條件
下，異種金屬焊接接頭在服役過程中經(jīng)常出現(xiàn)早期失效
三、焊接工藝措施
異種鋼焊接必須采取特殊的工藝措施，合理地處理焊接接頭的化學(xué)不均勻性
及由此引起的組織和力學(xué)性能的不均勻性、界面組織的不穩(wěn)定性及應(yīng)力變形的復(fù)
雜問題。所以在焊接前要考慮以下工藝原則。
1、焊接方法的選擇
大部分的焊接方法都可以用于異種鋼的焊接。焊條電弧焊由于適應(yīng)性強(qiáng)，且
焊條種類多，選用較多。
2、焊接材料的選擇
主要考慮焊縫金屬的成分和性能。
(1)、在接頭不產(chǎn)生裂紋等缺陷的前提下，用塑性和韌性較好的焊材。
(2)焊縫金屬性能在一股隋況下，選用焊材使焊縫金屬的力學(xué)性能等不低于母材中
性能較低—側(cè)的指標(biāo)。但在某些隋況下還應(yīng)從焊接工藝性能(如抗裂陛 方面考慮。
(3)、對異類異種鋼接頭，一般用高鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條和鎳基合金焊條。
對于工作條件苛刻的重要接頭，首推用鎳基合金焊條。因它可以或避免碳遷移，
且對接頭的組織及力學(xué)性能都有好處。
(4)、結(jié)構(gòu)鋼的異種鋼焊接，可采用低氫型焊條，并保持干燥等等。
3、坡口角度
依據(jù)母材厚度和熔合比選擇。坡口角度越大，熔合比越小。異種鋼焊接原則
上是希望熔合比越小越好。
4、焊接參數(shù)
以減少母材金屬的熔化和提高焊縫的堆積量為主要原則。為了減少焊縫金屬
的稀釋率，一般用小電流和高焊接速度進(jìn)行焊接。
5、過渡層的采用
在異種鋼焊接前，在其中一種鋼的坡口上堆焊一層適當(dāng)厚度的過渡層。這種
工藝不僅可以基本消除擴(kuò)散層，還可以減少熔合區(qū)產(chǎn)生裂紋傾向。
6、焊前預(yù)熱和焊后熱處理
(11預(yù)熱：降低焊接接頭的淬火裂紋傾向。預(yù)熱溫度由母材的淬火傾向大小和
焊縫金屬的合金化程度決定。
(2)焊后熱處理：能提高接頭淬硬區(qū)的塑性及減小焊接應(yīng)力。注意合理選擇，
否則會(huì)引發(fā)裂紋或出現(xiàn)碳遷移等現(xiàn)象。
四、應(yīng)用舉例
下面以以16MnR和1Crl8Ni9兩種材料焊接為例，分析焊接工藝選擇。
1、材料分析：
16MnR鋼化學(xué)成份(wt％
16MnR鋼材在焊接時(shí)具有一定的淬硬傾向，但焊接性良好，在焊接過程中不
易產(chǎn)生焊接裂紋和過熱區(qū)脆化等缺陷。
1Crl8Ni9鋼主要化學(xué)成分(wt％)
1Crl8Ni9具有非常好的塑性和韌性，因此在焊接時(shí)不會(huì)發(fā)生淬火硬化現(xiàn)象
焊接時(shí)極少出現(xiàn)冷裂紋。
2、焊接性：一是焊接熱裂紋問題，因?yàn)?Crl8Ni9的晶界特性以及對某些微
量雜質(zhì)如硫、磷等比較敏感 二是焊接變形大的問題 三是1Crl8Ni9具有晶間腐
蝕。
3．2m0
清理
}選用A312焊條，直徑為
銹、油污、水分等進(jìn)行仔細(xì)
后再進(jìn)行施焊。
接頭形式示意圖
根據(jù)以上對兩種材料的焊接f生分析，在焊接時(shí)不采用焊前預(yù)熱和焊后熱處理，
焊接時(shí)層間溫度控制在小于60 C范圍，采用小電流快速施焊。其焊接工藝參數(shù)見
下表。
焊接工藝參數(shù)
參考文獻(xiàn)
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『2]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)焊接手冊第=版，機(jī)械工業(yè)出版社，(2003)04
[3】李亞江，王娟，劉鵬．異種難焊材料的焊接及應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社
f2004)0l
[4】諸耀庭，張其樞．異種金屬的焊接，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，(1986)05

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