异种钢的焊接问题及解决措施.pdf

一．异种钢焊接的定义

一般情况下，异种钢焊接是指将多种材质的钢材，通过焊接的

方式进行连接，使其熔融在一起，比如最为常见的异种钢焊接有马氏

体钢与珠光体刚焊接、非奥氏体钢与奥氏体钢焊接和贝氏体钢与珠光

体钢焊接等。

二．异种钢焊接的接头特点

就焊接的本质而言，异种钢焊接接头与同种钢焊接接头之

间存在着差异性，这种现象出现的原因，归根结底是两侧位置的焊接

热影响区域、熔敷金属热影响区域以及母材不均匀。

第一，化学成分不够均匀。在焊接钢材期间，加热时两侧位

置的母材融化量、母材融化区和融敷金属的各类成分受到稀释作

用的影响而出现不同程度的变化，导致化学成分存在着严重的不

均匀现象。

第二，组织成分不够均匀。接头内部的所有组织因为受到焊

接时的热循环影响而出现不均匀的问题。另外，在极个别的区域

范围内，还将会出现具有复杂性的组织结构。

第三，应力场分布不够均匀。异种钢焊接接头位置的导热系

数和膨胀系数受到成分和组织变化等因素影响，呈现出差异性。

塑性区域也因为热膨胀系数的不同而不同。热应力也因受到导热

系数的影响而出现不同。当热应力和组织应力共同产生作用的时

候，将会在异种钢焊接的接头位置形成应力峰值，导致接头发生

断裂。

三．异种钢焊缝技术成分与组织控制

因为焊接异种钢时母材与焊材不同，需要对焊接金属的性能、

组织以及成分进行推算。对稀释率产生影响的因素有以下4种：

第一，预热情况的影响。若是预热的温度增加，那么将会因

为熔深增加而增大其稀释率。若是预热的温度下降，那么将会因

为熔深减少而降低稀释率。所以在进行处理的时候，合理控制预

热温度，适中处理。

第二，焊接参数影响。当电流量越大时，稀释率也就越大，

当焊接速度降低时，稀释率也就越低。焊接参数值受到母材熔化

单位面积的大小影响。

第三，焊接接头形式。当坡口增大时，将会降低稀释率。当

坡口减小时，稀释率变化将基本保持稳定。

第四，焊接方法。

四．异种钢焊接时的碳元素处理问题

火电厂管道异种钢焊接期间，施工者将面临着碳迁移问题，若

是处理措施不当，势必会造成熔合线周围位置有扩散带出现，同时在

珠光体一侧位置出现脱碳层。除此之外，还会导致在相邻奥氏体焊缝

一侧位置出现增碳层。倘若脱碳层从原来的珠光体转化为铁素体，将

会降低本身硬度值，出现软化现象，由此以来，极容易产生大粒径的

颗粒。铬的碳化物被析出，使得增碳层被硬化，大幅度降低高温强度。

火电厂管道异种钢焊接缝隙脆性随之强化。若焊接异种钢期间，熔合

线周围发生碳迁移现象，则表明在焊接头处有着很大的可能性，已经

出现了低应力蠕变断裂现象，接头效用丧失。焊接异种钢的温度不超

过650℃时，析出碳化物需要较长的时间，且伴随着时间拉长，析出

的碳化物也持续增加。焊接异种钢的温度超过650℃时，析出的碳化

物将会先增加，且随着时间的增加而不断减少。若是焊接异种钢时对

温度控制不够准确，势必会影响碳化物，导致焊接接头效用丧失。

五．优化异种钢焊接技术

焊接异种钢选择的焊接技术至关重要，除了密切联系焊接质量

以外，还要考虑对焊接之后各项处理工作产生的影响。所以，在异种

钢焊接过程中，选择的焊接技术要从以下几个角度展开。第一，需保

障焊接异种钢时采取的方法达到焊接时所提出的质量需求，最大限度

地将熔合比降低，通过这种方法以有效降低裂纹出现的几率。除此之

外，在对焊接方法进行优化选择的时候，还需要考虑其经济性和先进

性。第二，焊接异种钢时，可利用焊条。通过焊条电弧焊焊接异种钢，

主要是由于焊条的类型相对较多，在焊接的时候，能够表现出良好的

适应能力。焊接高铬马氏体钢和珠光体钢时，可选择使用二氧化碳作

为保护气体。在焊接高合金异种钢时，可选择使用氩弧焊实施焊接。

若是焊接的异种钢构件相对简单，那么此时可选择使用扩散焊接或者

是钎焊的方式完成。

六．优化异种钢焊接水平

首先要选择合适的焊接方式完成异种钢焊接，提高焊接方式

的合理性与科学性，保障焊接质量和焊接效率。所以，在选择焊接方

式的时候，首先要与实际工程情况相结合，适当地将熔合比降低，杜

绝裂痕现象出现。其次要充分考虑焊接技术的经济性与先进性。在焊

接接头位置时，需综合考量稀释率，就较大厚度的异种钢而言，焊接

过程中需采用U