不銹鋼復合中厚鋼板是由化學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行焊接,而應將基層和復層區別對待。如果單獨采用適合于基層的焊接材料和焊接工藝,則焊接復層時會出現中合金水平的馬氏體鋼焊縫,不僅力學性能不良,還容易產生焊接裂紋,而且完全喪失了復層應有的耐蝕性;如果采用一種適合復層的不銹鋼焊接材料進行施焊,雖然易于得到腐蝕性能合格的復層表面,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、強度等級不能同鋼板整體協調,以至在載荷作用下會出現不連續應力狀態,可能誘發斷裂失效,完全違背了制造不銹鋼復合中厚鋼板的初衷。為了防止基層成分對復層焊縫金屬的不利影響,以保證焊接接頭質量和性能,需要預先在基層焊縫表面熔敷一層規定成分的金屬層,稱之為過渡層(又稱隔離層)。
這樣,不銹鋼(gang)復(fu)(fu)合中(zhong)厚(hou)鋼(gang)板的焊(han)(han)接(jie)將(jiang)分為三(san)(san)個部(bu)分:一(yi)是(shi)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)之(zhi)(zhi)間的焊(han)(han)接(jie),如同(tong)單一(yi)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)鋼(gang)板的焊(han)(han)接(jie)一(yi)樣,沒有難度(du)(du);二是(shi)基(ji)層(ceng)(ceng)之(zhi)(zhi)間的焊(han)(han)接(jie),如同(tong)單一(yi)基(ji)層(ceng)(ceng)鋼(gang)板的焊(han)(han)接(jie)一(yi)樣,也沒有難度(du)(du);三(san)(san)是(shi)基(ji)層(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)之(zhi)(zhi)間過渡層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)接(jie),難度(du)(du)比(bi)較(jiao)大,如同(tong)異種鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)。
為了(le)保證焊(han)接接頭有良好的耐蝕(shi)性(xing)(xing),通常應當避(bi)免復層(ceng)焊(han)后再次(ci)或多(duo)次(ci)受熱。因此在焊(han)接不銹復合中厚(hou)板時,一般先(xian)焊(han)接基層(ceng),后焊(han)復層(ceng)。基層(ceng)比較厚(hou)又是先(xian)焊(han),只(zhi)要坡口(kou)適當,可以完(wan)全避(bi)免復層(ceng)金屬(shu)熔入基層(ceng)焊(han)縫金屬(shu)中的可能性(xing)(xing)。
根據對(dui)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)性(xing)(xing)(xing)能要(yao)求(通(tong)常(chang)是(shi)(shi)耐蝕性(xing)(xing)(xing)),復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)縫(feng)應當盡量與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)母材相同(tong),這(zhe)(zhe)也是(shi)(shi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)不(bu)銹鋼的(de)一(yi)條(tiao)基本(ben)原則。但是(shi)(shi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao)選用(yong)時要(yao)考(kao)慮兩個(ge)問(wen)題:一(yi)是(shi)(shi)要(yao)考(kao)慮復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)鋼板(ban)本(ben)身(shen)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)(xing)(xing),重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)(shi)防(fang)止(zhi)焊(han)縫(feng)出現結晶裂紋(wen)。這(zhe)(zhe)就(jiu)要(yao)求焊(han)縫(feng)金屬的(de)化學成分與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)有(you)(you)所(suo)不(bu)同(tong),以使其(qi)含有(you)(you)一(yi)定的(de)鐵素體組(zu)織。二是(shi)(shi)要(yao)考(kao)慮基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)鋼板(ban)對(dui)焊(han)縫(feng)金屬的(de)稀釋作用(yong)。因為復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)是(shi)(shi)在基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)縫(feng)的(de)基礎上(shang)(shang)開始的(de),并且(qie)還必須保證基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)之間有(you)(you)良好的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)(xing)(xing),同(tong)時由于復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)不(bu)厚,焊(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)數有(you)(you)限,這(zhe)(zhe)種(zhong)稀稀作用(yong)是(shi)(shi)難(nan)于避免的(de)。為了克服這(zhe)(zhe)一(yi)缺陷,合理(li)的(de)辦(ban)法是(shi)(shi)在基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)同(tong)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)接(jie)(jie)(jie)合面處設置一(yi)個(ge)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng),完(wan)成由基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)到復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)成分過(guo)渡(du)。這(zhe)(zhe)樣(yang)一(yi)來,從過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)(shang)開始對(dui)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie),就(jiu)比較接(jie)(jie)(jie)近于該種(zhong)不(bu)銹鋼板(ban)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)。
不銹鋼復合中(zhong)厚鋼板焊(han)接的(de)(de)(de)關鍵問題是復層(ceng)與(yu)基(ji)層(ceng)交界部位的(de)(de)(de)焊(han)接,也就是過渡層(ceng)(又稱(cheng)隔(ge)離層(ceng))的(de)(de)(de)焊(han)接問題。從(cong)熔焊(han)的(de)(de)(de)冶(ye)金(jin)學(xue)(xue)分析,過渡層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接同前面討論的(de)(de)(de)異種鋼焊(han)接沒(mei)有(you)本(ben)質的(de)(de)(de)區別。為保證過渡層(ceng)能(neng)完成化(hua)學(xue)(xue)成分由基(ji)層(ceng)到復層(ceng)的(de)(de)(de)過渡,很重要的(de)(de)(de)是選擇(ze)合適的(de)(de)(de)焊(han)接材料和穩(wen)定的(de)(de)(de)焊(han)接參(can)數(shu)以保證熔合比(bi)基(ji)本(ben)穩(wen)定。這個熔合比(bi)也可以通過坡口尺寸和焊(han)接工藝(yi)在較大(da)范圍內(nei)變化(hua)。
不銹鋼(gang)復合中厚鋼(gang)板的(de)(de)(de)過(guo)渡(du)層(ceng)宜(yi)薄不宜(yi)厚。值得(de)注意的(de)(de)(de)還(huan)有,由于(yu)不銹鋼(gang)同碳鋼(gang)(或低合金(jin)結(jie)構(gou)鋼(gang))之間(jian)的(de)(de)(de)熱物(wu)理性(xing)能(特別(bie)是(shi)膨脹系數(shu))差(cha)(cha)別(bie)較(jiao)大。為了防止(zhi)焊后冷卻過(guo)程中或以后服役過(guo)程中因(yin)溫(wen)差(cha)(cha)應力(li)而開裂,應當保(bao)證過(guo)渡(du)層(ceng)具有優良的(de)(de)(de)塑性(xing)和韌(ren)性(xing),使它(ta)能夠(gou)起到吸收和緩(huan)沖應力(li)對(dui)兩金(jin)屬交(jiao)界面的(de)(de)(de)有害(hai)作用(yong),避免(mian)焊接接頭產(chan)生(sheng)裂紋。另外,還(huan)要(yao)考慮在過(guo)渡(du)層(ceng)上(shang)焊接復層(ceng)時,不至于(yu)過(guo)分的(de)(de)(de)被(bei)過(guo)渡(du)層(ceng)所稀釋(shi)。

