常有配管設計人員咨詢我們：不銹鋼和碳鋼（低合金鋼）是否可以直接焊接 ？首先應該明確，不銹(xiu)鋼和碳鋼是可以直接焊接的，但是在管道設計時，需要分具體情況進行分析，才能最終確定。
不(bu)銹鋼與(yu)碳鋼管(guan)道可能存在異種鋼焊接(jie)的情況：
①. 由于儀表配管大多管徑小，對管道內潔要求高，一些設計單位為了統一裝置的儀表配管，材料都采用不銹鋼管，不銹鋼儀表與碳鋼管道可能存在異種鋼焊接；
②. 有的特殊伴熱管為不銹鋼，而(er)蒸汽分配站為碳(tan)鋼，此時會(hui)出現碳(tan)鋼與(yu)不銹鋼的連(lian)接；
③. 有的設備為不銹(xiu)鋼(gang)，而壓力管道為碳鋼(gang)，此時會出(chu)現碳鋼(gang)與不銹(xiu)鋼(gang)的連接(jie)；
④. 有的夾(jia)套管(guan)芯(xin)管(guan)用(yong)不(bu)銹鋼(gang)、夾(jia)套用(yong)碳鋼(gang)，有的夾(jia)套芯(xin)管(guan)用(yong)不(bu)銹鋼(gang)、夾(jia)套也(ye)用(yong)不(bu)銹鋼(gang)、熱媒(mei)管(guan)用(yong)碳鋼(gang)，會出(chu)現(xian)碳鋼(gang)與(yu)不(bu)銹鋼(gang)的連接(jie)。
一、一般情(qing)況碳鋼(gang)與不(bu)銹鋼(gang)不(bu)直接接觸(chu)
1. 在GB50235《工(gong)業金(jin)屬(shu)管(guan)道工(gong)程(cheng)施工(gong)規范(fan)》規定“不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)道與支架之間應(ying)墊(dian)入不(bu)(bu)銹鋼(gang)或(huo)氯離(li)子含量不(bu)(bu)超過50x10-6的非金(jin)屬(shu)墊(dian)片(pian)”，原因(yin)是(shi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)和碳鋼(gang)直接接觸會(hui)發生電化學腐(fu)蝕，在儲存(cun)、運(yun)輸、加工(gong)和安(an)裝時，一定要嚴格分開。
2. 不銹(xiu)鋼的金相組織和(he)(he)表面鈍化(hua)(hua)膜，使得它在一(yi)般(ban)情況下較難(nan)與介質發(fa)生化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying)而(er)被(bei)腐蝕(shi)，但(dan)并(bing)不是在任何條(tiao)件下都(dou)不能被(bei)腐蝕(shi)。在腐蝕(shi)介質和(he)(he)誘(you)因（如(ru)劃(hua)傷、飛濺、割渣等）存在的條(tiao)件下，不銹(xiu)鋼也能與腐蝕(shi)介質發(fa)生緩慢的化(hua)(hua)學(xue)和(he)(he)電化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying)被(bei)腐蝕(shi)，而(er)且在一(yi)定條(tiao)件下的腐蝕(shi)速度相當(dang)(dang)快而(er)產生銹(xiu)蝕(shi)現象，尤(you)其是點(dian)蝕(shi)和(he)(he)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)。不銹(xiu)鋼件的腐蝕(shi)機理主要(yao)為電化(hua)(hua)學(xue)腐蝕(shi)。當(dang)(dang)不銹(xiu)鋼與碳鋼直接接觸會產生腐蝕(shi)。
3. 不銹鋼與碳鋼直接接觸腐蝕分析。鉻-鎳不銹鋼是現今運用最為廣泛的不銹鋼，國內牌號06Cr19Ni10，國際常用牌號304，不銹鋼因為含有18％以上的鉻以及8％以上的鎳含量，從而具有良好的耐腐蝕和成型的綜合性能。
碳鋼(gang)材(cai)料含(han)碳量(liang)的(de)多(duo)少直接關系到碳素鋼(gang)材(cai)料性(xing)能，隨(sui)著含(han)碳量(liang)增加，鋼(gang)的(de)硬度(du)、強度(du)隨(sui)之(zhi)提升，鋼(gang)材(cai)的(de)塑性(xing)、可焊(han)性(xing)能降低。同(tong)時碳鋼(gang)中(zhong)錳元素、硅元素、鎳元素、硫元素也(ye)對碳鋼(gang)材(cai)性(xing)能影響。
電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)腐(fu)蝕，是由兩種不(bu)同電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)金屬接觸，從而(er)引起電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)低(di)的(de)(de)金屬發(fa)生腐(fu)蝕的(de)(de)異種金屬接觸腐(fu)蝕。當不(bu)銹鋼(gang)材(cai)料與碳(tan)鋼(gang)材(cai)料混合儲存時，不(bu)銹鋼(gang)含有鎳、鉻金屬元(yuan)(yuan)素而(er)活潑性(xing)(xing)降低(di)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)便高于(yu)普通碳(tan)鋼(gang)為(wei)陰極(ji)、碳(tan)鋼(gang)為(wei)陽(yang)極(ji)。在潮濕的(de)(de)空氣中水(shui)汽不(bu)可(ke)避免地溶入二(er)氧(yang)化碳(tan)而(er)形(xing)(xing)成(cheng)酸性(xing)(xing)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質，從而(er)形(xing)(xing)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)偶(ou)反應，碳(tan)素體中的(de)(de)鐵元(yuan)(yuan)素失(shi)去電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)，形(xing)(xing)成(cheng)正二(er)價鐵離子(zi)，得到電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)的(de)(de)鐵元(yuan)(yuan)素變成(cheng)三氧(yang)化二(er)鐵，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)就會如此通過高位(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)（陽(yang)極(ji)）金屬流(liu)入低(di)位(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)（陰極(ji)），至此金屬化學能(neng)以(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)的(de)(de)形(xing)(xing)式損失(shi)，陰極(ji)金屬因受(shou)到保(bao)護而(er)腐(fu)蝕減慢，陽(yang)極(ji)以(yi)(yi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)損失(shi)而(er)更快地腐(fu)蝕。
當不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)與碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)直接(jie)接(jie)觸時，隨(sui)著(zhu)時間(jian)的(de)(de)(de)推(tui)移，碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)不(bu)斷地(di)鈍化，碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)產物對碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)起(qi)到(dao)(dao)了一定(ding)性的(de)(de)(de)保護(hu)(hu)作用，從(cong)而減(jian)緩了碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)。但是不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)隨(sui)著(zhu)時間(jian)的(de)(de)(de)推(tui)移，材料(liao)表面的(de)(de)(de)鈍化保護(hu)(hu)膜不(bu)斷地(di)損失(shi)，且不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)因為(wei)前(qian)期(qi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)極小(xiao)，腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物較(jiao)少，難以對不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)材料(liao)起(qi)到(dao)(dao)保護(hu)(hu)作用，最終是不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)材料(liao)隨(sui)著(zhu)時間(jian)的(de)(de)(de)推(tui)移其腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)速(su)率(lv)(lv)不(bu)斷地(di)加大。綜合上(shang)述，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)與碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)接(jie)觸腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)為(wei)前(qian)期(qi)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)材料(liao)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)較(jiao)快，但是隨(sui)著(zhu)時間(jian)的(de)(de)(de)推(tui)移碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)減(jian)低，而不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)(lv)不(bu)斷地(di)加大。
二、不銹鋼與碳(tan)鋼的異種鋼焊(han)接
根(gen)據GB 50236《現場設備、工(gong)業管道焊(han)接(jie)工(gong)程(cheng)(cheng)施(shi)工(gong)規范》、SH/T 3526《石油化工(gong)異(yi)種鋼(gang)焊(han)接(jie)規程(cheng)(cheng)》等規范的要求，進行(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)與碳(tan)鋼(gang)異(yi)種鋼(gang)焊(han)接(jie)。但(dan)是，不(bu)(bu)銹鋼(gang)與碳(tan)鋼(gang)的異(yi)種鋼(gang)焊(han)接(jie)容易出(chu)現以(yi)下問題。
1. 熔(rong)點(dian)差(cha)異
不銹鋼和碳(tan)鋼材料熔點(dian)不一樣(yang)，當焊接過程中，兩種金屬(shu)熔點(dian)相差較(jiao)大時(shi)，就(jiu)可(ke)能(neng)出現焊接性能(neng)降低(di)，熔點(dian)較(jiao)低(di)的金屬(shu)會產生金屬(shu)流失，還有(you)可(ke)能(neng)是蒸發和合(he)金元素(su)的大量燒損，這樣(yang)就(jiu)會產生很(hen)多實際操(cao)作(zuo)問題(ti)。
2. 熱導率和比(bi)熱容差(cha)異
金(jin)屬的(de)熱導(dao)率和比(bi)熱容是影響焊(han)接技(ji)術重要因素，對被焊(han)接材料的(de)熔化和焊(han)縫(feng)的(de)凝固結(jie)晶造(zao)成影響。不銹鋼熱導(dao)率數值大約是碳鋼的(de)三分(fen)之一(yi)，明顯差異很大，這樣的(de)差異就(jiu)(jiu)會(hui)導(dao)致兩(liang)種(zhong)金(jin)屬物(wu)質熔化時間不同步，金(jin)屬結(jie)合效果也不太好，運行(xing)過(guo)(guo)程中就(jiu)(jiu)會(hui)影響焊(han)接過(guo)(guo)程，最終焊(han)縫(feng)性(xing)能不良。
3. 線(xian)膨脹系數差異
不銹鋼和碳鋼線膨脹系數是不一樣的，這(zhe)種(zhong)不同性能(neng)就(jiu)會在(zai)焊(han)接連接后促(cu)使(shi)兩種(zhong)金屬冷卻(que)后產生(sheng)不同反(fan)應(ying)(ying)，焊(han)縫收縮量不同，接頭處就(jiu)會出(chu)現高應(ying)(ying)力狀態，促(cu)使(shi)焊(han)縫處或者熱(re)影響區(qu)域產生(sheng)裂紋(wen)，甚至導(dao)致焊(han)縫與金屬剝離(li)現象。
4. 電磁性差(cha)異(yi)
兩種金(jin)屬(shu)的電磁(ci)性差異不(bu)(bu)同(tong)，就(jiu)有可能導致焊(han)接(jie)連接(jie)時出(chu)現(xian)(xian)不(bu)(bu)穩定現(xian)(xian)象，不(bu)(bu)銹鋼和碳(tan)鋼的電磁(ci)性就(jiu)存在很大差異，容易造成焊(han)接(jie)電弧偏弧或者(zhe)電弧燃燒不(bu)(bu)穩定結果，這樣(yang)就(jiu)會出(chu)現(xian)(xian)焊(han)縫處變形變壞。
5. 形成脆性化合(he)物
金屬(shu)進行焊接(jie)后(hou)在(zai)焊縫處形成(cheng)新物(wu)(wu)(wu)質，成(cheng)為金屬(shu)間化合(he)物(wu)(wu)(wu)，這些(xie)物(wu)(wu)(wu)質有(you)些(xie)物(wu)(wu)(wu)理屬(shu)性較(jiao)(jiao)脆，就可(ke)能對接(jie)頭處力學性能產生較(jiao)(jiao)大影(ying)響，甚至會降低焊縫處塑性和韌性。有(you)些(xie)金屬(shu)焊接(jie)后(hou)，接(jie)頭處性能良好，但是容易生成(cheng)其他物(wu)(wu)(wu)質，比如(ru)在(zai)熱影(ying)響區的晶(jing)(jing)界上形成(cheng)一(yi)種貧鉻(ge)層，這種物(wu)(wu)(wu)質含有(you)碳化物(wu)(wu)(wu)，一(yi)旦產生，就會導(dao)致在(zai)使用過程中產生晶(jing)(jing)間腐蝕。
三、不銹鋼(gang)與(yu)碳鋼(gang)的連接(jie)
1. 不銹鋼與碳(tan)鋼管道的法蘭(lan)連接
通過上述(shu)綜合分(fen)析，配管設(she)計時(shi)，一般(ban)盡量避免(mian)異種鋼焊接(jie)(jie)，當遇到工藝參(can)數改變(bian)(bian)，管道等級變(bian)(bian)化，不銹鋼與碳鋼管道需(xu)要連(lian)(lian)接(jie)(jie)時(shi)，一般(ban)用(yong)法蘭連(lian)(lian)接(jie)(jie)分(fen)界。特別是高溫、高壓流(liu)體管道避免(mian)異種鋼焊接(jie)(jie)。
2. 不銹鋼與碳鋼的焊接連接與工藝(yi)措施(shi)
當常溫、低壓流(liu)體管道在特殊(shu)情況下，必須采用不銹鋼和碳鋼直接焊(han)(han)(han)接時，需注意焊(han)(han)(han)接完成后最(zui)后進行消(xiao)除應力熱處理，并需注意以(yi)下焊(han)(han)(han)接工藝措施：
①. 選擇焊接材料
不銹鋼和碳鋼進行焊(han)接，焊(han)口處金(jin)(jin)屬(shu)化學成(cheng)(cheng)分(fen)是(shi)由填充金(jin)(jin)屬(shu)決定，兩種(zhong)不同金(jin)(jin)屬(shu)具(ju)有不同焊(han)接屬(shu)性(xing)，從調整焊(han)縫(feng)和熔合區(qu)組織性(xing)能，改變(bian)焊(han)接接頭應力(li)分(fen)布(bu)狀況(kuang)，抑制熔和區(qu)中碳擴散等方(fang)面(mian)進行研究，實現結構使用性(xing)能最(zui)終目(mu)標，幫助焊(han)縫(feng)金(jin)(jin)屬(shu)的成(cheng)(cheng)分(fen)應力(li)接近其(qi)中一種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)成(cheng)(cheng)分(fen)，一般工業中都是(shi)選擇奧氏體不銹鋼焊(han)條A307。
②. 焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)坡口(kou)
焊接接頭(tou)處會(hui)出現不(bu)同大(da)小坡(po)口，4mm厚度不(bu)用開(kai)(kai)坡(po)口，采取直(zhi)接焊接方(fang)式進行；4～6mm厚度，焊縫(feng)處直(zhi)接進行雙面焊接，不(bu)需要開(kai)(kai)坡(po)口；6mm以上就屬于大(da)數值(zhi)，進行開(kai)(kai)坡(po)口就需要確保焊接熔(rong)合(he)區(qu)的性能，一般都是開(kai)(kai)V形或(huo)者X形坡(po)口。
③. 焊接(jie)操作方法
采用手工弧(hu)焊(han)(han)方式。選擇比(bi)較小的(de)熱輸入，小的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)電流，采取比(bi)較快的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)速(su)度，電流和速(su)度要(yao)(yao)控(kong)制(zhi)在合理范圍，不引(yin)起(qi)失誤。采用短弧(hu)焊(han)(han)，焊(han)(han)接(jie)(jie)時電弧(hu)要(yao)(yao)偏(pian)向碳鋼材料方向，保障兩(liang)側金(jin)屬材料受熱均勻一致，確保兩(liang)邊受熱一致。
④. 焊后處(chu)理(li)和檢(jian)驗。
