关于异种金属焊接的经典常识-北京时代科技股份有限公司.PDF

北京时代科技股份有限公司 关于异种金属焊接的经典常识 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 时代焊机·中国品牌 时代焊割·专家选择 北京时代科技股份有限公司 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。 二、不同焊接方法焊接异种金属时的特点 大多数焊接方法都可用于异种金属的焊接，但在选择焊接方法及制定工艺措施时，仍应 考虑异种金属焊接时的特点。根据母材和焊接接头不同的要求，熔焊、压焊及其他焊接方法 在异种金属焊接中都有所应用，但也都各有其优缺点。 1.熔焊 异种金属焊接中应用较多的是熔焊方法，常用的熔焊方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体 保护电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。为了减少稀释，降低熔合比或控 制不同金属母材的熔化量，通常可选用热源能量密度较高的电子束焊、激光焊、等离子弧焊 等方法。为了减小熔深，可以采取间接电弧、摆动焊丝、带状电极、附加不通电焊丝等工艺 措施。但无论如何，只要是熔焊，总有部分母材熔入焊缝而引起稀释，另外，还会形成诸如 金属间化合物、共晶体等。为了减轻这类不利影响，必须控制和缩短金属在液态或高温固态 下的停留时间。 然而，尽管熔焊方法和工艺措施不断改进和完善，却仍然难以解决所有异种金属焊接时 的问题，因为金属种类繁多，性能要求又多种多样，接头形式又各不相同，许多情况下还需 要采用压焊或其他的焊接方法来解决特定的异种金属接头的焊接问题。 2.压焊 大多数压焊方法都只将被焊金属加热至塑性状态或甚至不加热，而以施加一定的压力为 基本特征。与熔焊相比，在焊接异种金属接头时压焊具有一定的优越性，只要接头形式允许， 焊接质量又能满足要求，采用压焊往往是比较合理的选择。压焊时，异种金属交界表面可以 熔化，也可以不熔化，但由于有压力的作用，即使表面有熔化金属存在，也会被挤压而排出 （如闪光焊和摩擦焊），只有少数情况下压焊后还保留了曾经熔化的金属（如点焊）。 压焊由于不加热或加热温度低，可以减轻或避免热循环对母材金属性能