不銹鋼/碳鋼復(fù)合板的焊接工藝

韓翠萍 榮曉玲

（南陽二機石油裝備集團股份有限公司，河南南陽 473006）

不銹鋼/碳鋼復(fù)合板的焊接工藝

韓翠萍 榮曉玲

（南陽二機石油裝備集團股份有限公司，河南南陽 473006）

近年來，不銹鋼/碳鋼復(fù)合板已經(jīng)滲透到了當今社會的很多行業(yè)和領(lǐng)域，其已經(jīng)對人們的生活產(chǎn)生了重大的影響。本文分別介紹當今普遍使用的爆炸、疊軋、堆焊、澆注4種焊接不銹鋼/碳鋼復(fù)合板工藝，并提出對不銹鋼/碳鋼復(fù)合板的焊接工藝的優(yōu)化建議，以期能夠給相關(guān)技術(shù)人員帶來幫助。

不銹鋼/碳鋼復(fù)合板；焊接工藝；優(yōu)化

1 相關(guān)概念

1.1 復(fù)合板

復(fù)合板，即夾層復(fù)合材料，是通過運用物理或者化學(xué)的方法將2種或2種以上不同性能的材料進行復(fù)合而形成的具備新性能的一種材料［1］?，F(xiàn)在普遍把復(fù)合板分為金屬復(fù)合板、木材復(fù)合板、彩鋼復(fù)合板、巖棉復(fù)合板等［2］。本文所指不銹鋼/碳鋼復(fù)合板屬于金屬復(fù)合板。金屬復(fù)合板具體是指在某一層金屬上覆蓋上另外一種金屬的板子。市面上常見的金屬復(fù)合板有鈦鋼復(fù)合板、銅鋼復(fù)合板、鈦鋅復(fù)合板、鈦鎳復(fù)合板、鎳鋼復(fù)合板、銅鋁復(fù)合板和鎳銅復(fù)合板等。復(fù)合板的目的是在保證材料性能的同時，節(jié)約社會資源，降低生產(chǎn)成本。

1.2 不銹鋼/碳鋼復(fù)合板

不銹鋼/碳鋼復(fù)合板，即不銹鋼復(fù)合板。其是一種以碳鋼基層與不銹鋼覆層結(jié)合而成的復(fù)合板鋼板，主要特點是碳鋼和不銹鋼之間形成了穩(wěn)固的冶金結(jié)合。不銹鋼復(fù)合板比較常使用的基層材料有Q235B、Q345R、20R等各種普通碳素鋼和專用鋼；覆層材料有304、316L、1Cr13和雙相不銹鋼等各種牌號的不銹鋼，其占復(fù)合板厚度為10%～30%［3］。不銹鋼復(fù)合板焊接工藝主要有以下3種：爆炸、疊軋、堆焊、澆注焊接。

2 不銹鋼/碳鋼復(fù)合板工藝

2.1 爆炸焊接

2.1.1 爆炸焊接的主要工藝流程。①打磨基層材料的表面，除去金屬表面的氧化皮和污垢，同樣要清潔和護理面板的表面。②爆炸作業(yè)。分為鋪板、放炸藥、引爆炸藥幾個步驟。可以根據(jù)金屬面積大小，選擇鋪板的方式；放炸藥的過程中一定要考慮多方面的因素，比如地理位置恰不恰當，是否會對附近居民的生活產(chǎn)生影響，有沒有在附近設(shè)置相應(yīng)的應(yīng)急設(shè)施；引爆之前一定要檢查是否已經(jīng)完全準備妥當。③完成焊接。最后一步完成后，要對爆炸場地進行整理。第一，要及時使余火熄滅；第二，將復(fù)合板進行矯平，使得復(fù)合板的表面光滑整潔；第三，使用超聲波檢測金屬結(jié)合層的質(zhì)量，最終對該產(chǎn)品進行定級。

2.1.2 爆炸焊接的特點。①利用炸藥的強大能量，不僅能夠促使金屬迅速融化，使得那些很難能進行焊接的金屬能夠快速結(jié)合在一起，而且由于在炸藥-爆破-金屬體系內(nèi)發(fā)生了多種形式的能量轉(zhuǎn)換、吸收、傳遞和分配，對金屬的多層復(fù)合有很大的幫助，使得焊接面十分穩(wěn)固。②操作簡單。因為其不需要笨重的器材和繁瑣的操作流程，因此十分便于技術(shù)人員進行操作使用。③適合用于生產(chǎn)比較厚的板，并且非常適用于高壓高溫的容器中。④應(yīng)用范圍廣泛。根據(jù)以往的經(jīng)驗，爆炸焊接目前已經(jīng)解決了其他焊接技術(shù)不能應(yīng)用的領(lǐng)域。那些因金屬本身特點過于相近、形狀奇異、材質(zhì)相差太大而不能順利進行的焊接，統(tǒng)統(tǒng)被爆炸焊接技術(shù)解決。

2.2 疊軋焊接

2.2.1 疊軋焊接的主要工藝流程。①對金屬的板面進行清理，保證其表面的整潔；②將金屬面的觸碰面進行疊壓，使其僅僅粘在一起；③利用高溫對剛剛疊加完的金屬進行加熱，加強其頑固性。

2.2.2 疊軋焊接的特點。①步驟十分簡單，完成焊接后，材料的表面仍會保持其原有的光亮度，最終的產(chǎn)品平整度較好；②焊接過程中不能對材料進行大角度的折彎，否則將不能焊接；③不適用于溫度過高或者溫差很大的環(huán)境；④此工藝技術(shù)非常適用于室內(nèi)的裝飾。

2.3 堆焊焊接

堆焊焊接是一種通過用電焊或氣焊把金屬進行熔化，然后將其堆在工具或機器零件上的一種焊接法［1］。通常用堆焊焊接來修復(fù)磨損和崩裂部分。

2.3.1 堆焊堆焊焊接的工藝流程。①對金屬板面進行清理，保證其表面整潔；②對金屬表面進行高溫加熱，使其熔化；③將材料敷在熔化的表面上。

2.3.2 堆焊焊接的特點。①堆焊層含有的合金成分決定了堆焊的結(jié)果，所以應(yīng)理智選擇堆焊合金；②操作中的堆焊零件數(shù)量很多，不利于操作；③由于堆焊合金與基體金屬之間的成分相差較大，易產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，使得堆焊層開裂甚至發(fā)生剝離，所以在選擇堆焊臺金時應(yīng)盡量保證和基體金屬性能相近。

2.4 澆注焊接

2.4.1 澆注焊接的工藝流程。①保證澆注面的干凈整潔；②仔細檢查澆注場地和澆注設(shè)施，防止意外事故的發(fā)生；③注意液態(tài)金屬的容積不得超過澆注容器④澆注過程中，做好充分的應(yīng)急措施，時刻提醒工作人員和附近人員的安全事項；⑤澆注之后產(chǎn)生的垃圾要及時處理好。

2.4.2 澆注焊接的特點。①具體操作流程相對簡單；②形式靈活，可根據(jù)不同的澆注位置進行選擇；③操作成本低，適合大量的工業(yè)生產(chǎn)；④生產(chǎn)出來的產(chǎn)品組織密度性較高，機械性非常好。

3 不銹鋼/碳鋼復(fù)合板的焊接工藝的優(yōu)化

3.1 材料準備

準備的材料既包括基層材料也包括面板材料。根據(jù)以往的焊接經(jīng)驗，基層材料和面板材料之間的具體性能差別對焊接細節(jié)有非常大的影響。對于那些性能基本相同的材料來說，比較容易焊接，也比較容易形成頑固的產(chǎn)品。而對于一些性能相差太大的材料來說，往往不容易達到最佳焊接效果，最終的產(chǎn)品也很容易產(chǎn)生裂縫。所以，要盡可能選擇那些質(zhì)量好、材質(zhì)相差不會太大的材料。此外，材料的清潔度和平整光滑度對焊接的影響重大。

3.2 焊接口設(shè)計

在對不銹鋼復(fù)合板進行焊接時，不管采取何種方式，其焊接口的設(shè)計顯得尤其得重要。一般當基層材料的坡口小于8mm時，建議使用帶“V”型形狀的坡口；當基層材料的坡口在8～16mm時，建議使用雙“V”坡口；當基層材料的坡口大于16mm時，建議使用雙“U”坡口。

3.3 焊接順序

先對基層材料進行焊接，仔細檢查防止出現(xiàn)縫隙。特別要注意的是，此時的基層材料和面板之間要保留出1～2mm的焊接余量，以保證焊接過渡層有足夠的阻隔；然后，將表面干凈的面板材料進行焊接；最后，將基層材料與面板材料的接觸面進行焊接并磨平。這樣可以保證焊接出來的不銹鋼復(fù)合板性能最佳。

3.4 溫度控制

對于那些極容易發(fā)生融化或者極不容易發(fā)生融化的金屬材料來說，要時刻控制溫度，保證能順利進行焊接以及提高焊接面的穩(wěn)固性。有時還要根據(jù)預(yù)計產(chǎn)品的性能對溫度進行控制。

3.5 環(huán)境選擇

不銹鋼復(fù)合板焊接的地理位置選擇關(guān)系到很多層面：是否會對附近的居民產(chǎn)生不好的影響，是否不利于技術(shù)人員的操作，是否不利于溫度的保持和冷卻。所以，在進行爆炸焊接時一定要選擇比較空曠的地理位置；在進行疊軋焊接時，避免選擇溫度過高或者溫差過大的環(huán)境；在進行澆注焊接時，盡可能選擇比較開闊的環(huán)境；在進行堆焊焊接時，盡可能選擇較為干凈整潔的環(huán)境。

4 結(jié)語

當今社會普遍使用的爆炸、疊軋、堆焊、澆注4種焊接不銹鋼/碳鋼復(fù)合板工藝分別有其各自特有的優(yōu)勢以及適合的行業(yè)領(lǐng)域。當然，其同樣存在著不足之處，本文在最后所提的幾點關(guān)于不銹鋼/碳鋼復(fù)合板焊接工藝的優(yōu)化建議，旨在幫助相關(guān)技術(shù)工作人員日后的研究與開發(fā)。

［1］高延杰.不銹鋼管及復(fù)合不銹鋼管焊接工藝［J］.油氣田地面工程，2010（7）：85-86.

［2］鄭建西，張連寶，何惠玲，等.不銹鋼復(fù)合鋼板的焊接工藝［J］.焊接，2005（1）：28-30.

［3］中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊（第1卷，焊接方法及設(shè)備）［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2001．

Welding Technology of Stainless Steel/Carbon Steel Clad Plate

Han CuipingRong Xiaoling
（RG PETRO-Machinery Group Co.,Ltd.，Nanyang Henan 473006）

In recent years,the stainless steel/carbon steel composite board has penetrated into many industries and fields in today's society,it has a great impact on people's lives.This paper introduced four kinds of commonly used welding stainless steel/carbon steel composite plate technology,such as explosion,stack rolling,surfacing,pouring, and put forward the optimization suggestion of the welding technology of stainless steel/carbon steel composite board,hoping to help the relevant technical staff.

stainless steel/carbon steel composite plate；welding process；optimization

TG457

A

1003-5168（2017）04-0098-02

2017-03-15

韓翠萍（1982-），女，助理工程師，研究方向：焊接工藝設(shè)計。