第十章 异种钢焊接讲解
异种钢的焊接规范
异种钢的焊接规范异种钢是指在钢铁生产中，在成分、金相、力学性能等方面均不同于同级别同类型钢材的钢材。
钢材的异质性给焊接加工带来了一定的挑战，如果不注意到这些问题会导致焊接效果不佳，影响其使用寿命和安全性。
一、焊接材料选择在焊接异种钢时，需要根据其化学成分及力学性能等因素，合理选择焊材。
焊材的选择需要考虑焊接材料的规格和特性，选材应该比母材强，或者至少等于母材的强度。
建议选择品质好的焊材，例如合适的高硬度、耐磨性好的钢。
当焊接碳钢、铁镍合金、不锈钢、铜合金等不同材质结构时，应选择相应的焊接材料，不能乱搭配。
二、焊接工艺要求在选择好合适的焊接材料之后，需要严格按照焊接工艺规范进行焊接。
不同的焊接工艺对于焊接材料的特性要求不同，如焊接温度、支撑剂和后续处理等都需要严格遵守。
在进行异种钢的焊接时，应该采用预先热处理的方法，通过热处理可以有效的消除焊接热应力和组织的变化，提高焊接接头的强度和对抗变形的能力。
三、焊接质量控制焊接是一项很精密的技艺，要保证焊接质量，首先要严格控制焊接的工艺。
异种钢的焊接在焊接过程中需要采用无砂洗工艺，清洗焊接材料表面的污渍、油污和水分。
焊接接头的角度和偏差也要控制在一定的范围之内。
在焊接过程中，还需要采用仔细评估和检测技术，包括焊接缺陷的检测、接头微观监测和验证以及保护气体的控制。
这些控制不仅可以确保焊接质量，还可以有效减少焊接污染和异常变化。
四、保持焊接人员的专业性焊接乃至于钢材加工都是一个需要专业技能和经验的行业，如果焊接人员没有足够的经验和技能，在焊接异种钢时就很容易出现一些问题。
因此，为了确保异种钢的焊接质量，焊接人员应该经过专业培训，在实际工作中积累经验。
总之，异种钢的焊接规范需要遵循一系列的技术、规格和标准等要求，需要专业技能和严格的焊接质量控制。
好的焊接质量需要从焊接过程开始，需要一步一步地做好每一道焊接工序，确保焊接接头的强度和耐用性。
《异种钢焊接》ppt课件
为防止碳迁移景象，可先在P钢的坡口上用V、Nb、Ti等含量较高的 焊条堆焊第一隔离层，再用适当的A焊条堆焊第二隔离层；〔广泛用于 不锈钢管与低合金钢管的焊接〕
影响碳迁移过渡层的构成与开展的要素： 〔1〕接头在焊后的加热温度和保温时间 实际证明，焊接线能量对碳迁移 过渡层的构成无明显的影响，即使采用大的线能量，焊后也不一定出现明 显的迁移过渡层。而焊后加热到—定温度〔500℃左右〕，保温一段时间 后，过渡层开场开展。随着温度升高，脱碳层逐渐加大，到800℃时到达 最大值。随加热时间的延伸，分散层也加宽。因此，普通情况下，异种钢 接头不宜焊后热处置。 〔2〕碳化物构成元素的影响 奥氏体焊缝中合金元素对碳的亲和力越大， 数量越多，那么珠光体母材一侧的脱碳层就越宽。 〔3〕母材含碳量的影响 虽然碳从珠光体钢向焊缝迁移不是因母材与焊缝 中碳浓度差而呵斥，但母材中碳含量越高，迁移层开展那么越快。 〔4〕镍的影响 ：镍是石墨化元素，降低碳化物的稳定性，减弱碳与碳化 物构成元素的结合力。因此，焊缝中提高镍含量，有助于抑制碳的分散。
§4 异种钢的焊接
母材金相组织一样，焊缝金属与母材基体合金系和组织不同 母材金相组织不同 复合钢焊接构造件
P钢和A钢焊接主要问题： 焊缝成分的稀释 熔合区凝固过渡层的构成 碳迁移分散层 接头的应力形状
〔一〕焊缝金属化学成分的稀释
珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时，焊缝金属 平均成分是由两种不同类型的母材和填充金 属混合所组成。
铬钼钒钢 (Cr5Mov、25Cr3WmoV、
12Cr2Mo2VniS)
焊工高级职业资格培训异种钢的焊接
知识点13、1Crl8Ni9和Q235钢 焊接过渡层的影响及防止
? 当过渡层形成的马氏体区较宽时，会显 著降低焊接接头的韧性，使用过程中容 易出现局部脆性破坏。当工作条件要求 接头的冲击韧度较高时，应选用含奥氏 体化元素镍含量较高的填充材料。
知识点14、1Crl8Ni9和Q235钢 焊接扩散层形成的原因和位置
? 2)选用高铬镍焊条，采用小电流、多层 多道快速焊接，在珠光体钢一侧，电弧应 采用短弧，停留时间要短，角度要合适， 以达到减小珠光体钢熔化量的目的。
? 3)采用隔离层焊接法。
知识点12、珠光体钢和奥氏不 锈钢隔离层焊接法
? 隔离层焊接法如下：厚板对接焊时，可 先在珠光体钢的坡口上用25一13型焊接 材料、采用多层多道焊的方法，堆焊过 渡层，然后再用普通奥氏体不锈钢焊接 材料进行焊接。
? 珠光体钢和奥氏体不锈钢焊接时，所选用的焊条 只有 E309-16 、E309-15 和
? E310-16、E310-15'比较合适，它们不仅能克服珠 光体对焊缝的稀释，并且对抑
? 制熔合区扩散和改变焊接接头的应力分布也有利。
知识点11、珠光体钢和奥氏体 钢对接焊的焊接工艺
? 1)焊接参数的选择：尽量减少珠光体钢的 熔化量。焊条电弧焊时，为降低熔合比， 焊接时应采用小直径焊条或焊丝。
知识点18、复合不锈钢板的概 念和焊接
? 复合不锈钢板是一种新型材料，它是由 较薄的覆层和较厚的基层复合轧制而成 的双金属板。覆层通常只有1．5～3。 5MM厚，它和工作介质相接触，保证耐 蚀性，强度靠基层获得。
? 复合不锈钢板的焊接材料的选择原则为： 覆层和基层分别利用与之相适应的焊条 或焊丝，但覆层和基层交界处属于异种 钢焊接，应按异种钢焊接原则选择焊接 材料。
异种钢焊接规范
异种钢焊接规范钢材是目前建筑、制造业中应用最广泛的金属材料，它的优强特性成为其优于其他金属材料的原因。
但是，钢材的不同种类直接导致了它们在焊接时的表现也不同。
异种钢的焊接是比较棘手的问题，也是焊接技术的一个重点和难点。
1.什么是异种钢异种钢是指成分不同或属于不同材料的两种或以上钢种，如钢和铝、钢和铜、镍合金等。
钢珠镍等异种材料都是比较常见的异种钢。
2. 异种钢焊接的挑战异种钢焊接相较于同种钢焊接更具挑战性且难度较高，这是由两种不同材料、不同基态、不同熔点和热膨胀系数的相互作用引起的。
错误的焊接可能会导致焊接处的裂纹、变形、裂纹延伸等问题。
3. 异种钢焊接规范(1)在异种钢焊接之前，应该先确定两种钢的成分和基本性能，选择适合的焊接材料和焊接工艺。
选择合适的焊接机器和工具也是非常重要的。
(2)钢材表面的准备也非常关键。
焊接前应更注重表面处理，使其充分磨光，清理外表涂层和污垢。
特别是异质焊接时，清理非常重要。
不清洁有可能会导致不良的焊缝。
(3)在焊接之前，应进行试验和实验，选择合适的焊接工艺。
对于较为复杂的焊接工艺，建议多进行一些试验，并在小规模范围内进行操作实验。
(4)在焊接过程中，焊工应该仔细观察焊缝的成形和变形，及时调整焊接参数，保持稳定的焊接条件。
焊接完成后，热处理和冷却也需要仔细处理。
(5)在焊接完成后，进行微观机械和化学分析。
如有异常或问题需要重新进行焊接。
4. 总结异种钢的焊接对焊工来说是比较有挑战的。
正确处理好准备和选择合适的焊接工艺，可以大大减少焊接过程中的问题，并最终获得高质量、稳定和可靠的焊接结构。
焊接工人要严格遵守规范，确保焊接质量，为工业制造贡献力量。
异种钢的焊接讲解
表1-18 不锈钢焊丝的铬镍当量值
焊丝牌号
化学成分（质量分数）（%）
铬当量 镍当量 图上
ω（C） ω（Mn）ω（Si）ω（Cr）ω（Ni）（%） （%） 位置
H1Cr19Ni9 0.07
1.22
0.46
19.2
8.50
19.89 11.15 c
H1Cr24Ni13 0.11 1.32 0.48 24.8 12.80 25.52 16.76 d
1、焊接方法选择
这类异种钢焊接时，选择焊接方法，除考虑生产和 具体条件外，关键是控制 熔合比，焊接时尽量减小熔合 比，以降低对焊缝的稀释作用。使用奥氏体钢或镍基合 金填充金属焊接或堆焊时，各种焊接方法可得到不同的 熔合比范围。
表1-19奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接方法熔合比及特点 比较
序号 1 2 3 4 5
由图中可以看出,由于Q235低碳钢母材的稀释作用,焊缝
金属的铬镍当量减少,使得焊缝得到马氏体组织。为避免
焊缝得到马氏体组织,就必须选用含铬镍较高的填充材料
。
表1-17
1Cr18Ni9不锈钢和Q235低碳钢的铬镍当量值
母材
化学成分（质量分数）（%）
铬当量 镍当量 图上
ω（C） ω（Mn）ω（Si）ω（Cr）ω（Ni）（%） （%） 位置
计算公式为：
ω（Cr当量）=ω（Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb）% 图中纵坐标为镍（Ni）当量,即把焊缝金属中某些合金元
素的含量折算成镍的相当含量,其计算公式为:
ω（Ni当量）=ω（Ni+30C +0.5Mn）% 式中的元素符号为该元素在钢中的最高含量。当知道了 两种母材金属的化学成分后,将其分别折算成铬当量和镍 当量,然后根据镍当量和镍当量的值,在不锈钢组织图上找 出相应的点,再根据熔合比,就能估计出焊缝的组织状态。
异种钢的焊接问题及解决措施
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。
管板异种钢的焊接
管板异种钢的焊接我厂为河南油田制造一台大型列管式冷凝器，管材材质为OCr18Ni10Ti，管板材质为16MnDR，厚80mm。
若采用常规手工电焊条或手工氩弧焊，管板接头的焊接质量很难保证，只有采用先进的焊接设备和合理的焊接工艺，才能有效地保证焊缝质量。
因此，我厂采用了全位置自动管板焊机，并制定出了切实可行的焊接工艺。
1 焊接性分析两种母材的含碳量基本相近，并且16MnDR含有少量的合金元素，与不锈钢焊接时，稀释量较小，产生马氏体组织倾向相对较小，焊接性较好。
如焊接工艺不当，在焊缝及热影响区容易出现淬硬组织及裂纹。
经过对母材的焊接性分析，决定采用下列有效措施，以获得良好的焊缝：①采用镍基焊材，以减小马氏组织倾向；②焊时采用短弧、小电流、快速焊接法。
2 焊接工艺试验及评定2.1 焊接工艺试验在试件上进行试焊，以获得合理的焊接工艺参数。
焊丝选用锦州锦泰金属工业公司生产的不锈钢焊丝，直径0.8 mm，该焊丝符合美国AWS标准，牌号为AWS A5.9 ER309。
被焊工件管Φ45 mm×2 mm，材质OCr18Ni10Ti。
管板16MnDR，厚度δ= 80 mm。
管桥 10 mm，焊丝型号为 ER309，直径为 0.8 mm。
焊接工艺参数（主要工艺参数）如下：预熔电流I21 = 70 A，预熔时间 T21＝3 s，峰值电流I22＝190 A，峰值时间T22 = 110 ms，基值电流I23= 60 A，基值时间 T23 = 110 ms，送丝位置N20 ＝370°，基值送丝速度 V43＝600 mm／min，峰值送丝速度 V42 = 1100 mm/min，停止送丝位置N40 = 365°，焊接机头旋转速度V32 = 140 mm／min，管伸长度4－7 mm。
2.2 焊接工艺评定焊接工艺评定是编制产品焊接工艺文件的依据，工艺评定试验经 100％ PT 探伤，依据 JB4730-94，I级合格，焊接接头的宏观金相无裂纹、未熔合等缺陷，管板拉脱力、焊缝及热影响区金相组织符合要求。
异种钢焊接工艺
异种钢焊接工艺异种钢焊接，这可真是个有趣又充满挑战的事儿啊！就好像是要让两个性格迥异的人成为最佳搭档一样。
你想想看，不同的钢就像是来自不同世界的“小伙伴”，它们有着各自独特的脾气和特点。
有的钢可能硬得像块石头，有的可能软得像棉花糖。
要把它们焊接在一起，那可得费一番心思呢！焊接异种钢，首先得了解它们的“小脾气”。
就像你了解你的好朋友喜欢什么、不喜欢什么一样。
每种钢的化学成分、力学性能都不一样，这就决定了焊接的方法和工艺也得“因材施教”。
要是不管不顾地乱来，那可就糟糕啦，说不定焊接出来的东西就是个“四不像”，一用就出问题。
然后呢，焊接材料的选择也超级重要！这就好比给它们找个合适的“媒人”，让它们能更好地结合在一起。
选对了焊接材料，就像是给这段“关系”加了一把锁，能让焊接处更加牢固可靠。
要是选错了，那可就麻烦咯，说不定轻轻一碰就散架了。
在焊接的过程中，那可得小心谨慎，就像走钢丝一样。
焊接的温度、速度、电流等等，每一个参数都像是一个小小的“开关”，稍不注意就可能让整个焊接工作功亏一篑。
你说这是不是得打起十二分的精神来？还有啊，焊接之后的处理也不能马虎。
就像一场比赛结束后，还得给运动员们好好放松放松一样。
焊接处可能会有残余应力啊、变形啊什么的，这时候就得想办法去消除它们，让焊接处能舒舒服服地“过日子”。
比如说，有时候可以进行热处理，让焊接处“洗个热水澡”，放松一下；有时候可以进行机械加工，把那些不平整的地方修整修整。
这可都是为了让异种钢焊接的成果更加完美呀！你说异种钢焊接难不难？当然难啦！但这也是它的魅力所在呀。
当你成功地把两种看似不可能在一起的钢焊接得完美无缺的时候，那种成就感，简直无法用言语来形容！总之呢，异种钢焊接就像是一场冒险，充满了未知和挑战。
但只要我们用心去对待，掌握好每一个细节，就一定能在这场冒险中取得胜利。
让我们一起加油，去探索异种钢焊接的奇妙世界吧！。
异种钢焊接
异种钢焊接简略的谈金相组织相同仅合金化程度不同的异种钢的焊接。
以Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢的焊接为例。
在一般的普通碳素钢结构设计上，或在某些资料中，对异种钢的焊接，一般原则是：a．选择焊接（或焊前预热、焊后热处理）工艺：是根据异种钢中合金化程度较高的钢（同时也是焊接性较差的钢）；b．选择填充材料：是选择焊缝金属强度不低于异种钢中强度较低的钢的金属作填充材料，其化学成分接近异种钢中合金成分较少的那一种钢。
而对Q235普通碳素钢与16MnR低合金钢的焊接，根据本人的理解、经验和试验，应根据构件的结构和受力情况，选择焊缝金属填充材料。
具体分析如下：一、异种钢在焊接过程中化学成分的变化及对机械性能的影响:以图一为例，按上述原则，焊接材料选择T426,论述如下：电弧焊是利用电弧放电时产生的热量，来熔化母材金属和填充金属，在电弧的作用下，被熔化的母材金属和被熔化的填充金属在焊缝部位形成熔池，熔池内温度很高，冶金反应激烈，使金属化学成分发生变化。
熔池金属在经历冶金反应和物理冶金过程之后，熔池金属迅速凝固、结晶，使焊缝金属的化学成分、组织和性能发生变化。
在焊接方法和焊接规范给定的条件下，母材按照一定的熔合比进入熔池，同时使合金元素由密集区域向稀少区域扩散，即16MnR母材被熔化部分中的合金元素被稀释，使焊缝金属的强度高于Q235低于16MnR。
这里要说明的是，由于16MnR母材被熔化部分中的合金元素被稀释，使16MnR母材的强度下降，影响结构的整体强度。
例如：1、以筒体材质为16MnR的压力容器为例，如图二所示：筒体是压力容器的主要受压元件，如果选用T426焊条进行筒体和垫板焊接，根据以上分析，则会使筒体的强度下降,即低于计算值。
所以，在这种情况下填充材料应选择T506，使16MnR母材被熔化部分中的合金元素不被稀释或少被稀释，保证16MnR母材的强度不受影响或少受影响。
2、以筒体材质为16MnR和Q235的塔式压力容器为例，如图三所示：两者均为筒体，皆是压力容器的主要受压元件，但由于上部载荷较小，从经济角度考虑，常将其设计成Q235等普通碳素钢以降低成本。
压力容器中异种钢的焊接
压力容器中异种钢的焊接一、异种钢焊接概述及其焊接特点两种牌号不同的钢之间的焊接称之为异种钢焊接，它是属于异种金属焊接中应用最为广泛的一类接头。
对于异种钢焊接接头又可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头，这类接头的两侧母材虽然化学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类钢；第二类接头为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同一类钢，例如一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏体类钢(如奥氏体不锈钢)。
对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条焊接的接头，也属于第二类接头。
由于异种钢接头两侧的母材无论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，因此，焊接时，要比同一种钢自身之间的焊接要复杂得多。
异种钢焊接时存在以下焊接特点：①接头中存在着化学成分的不均匀性异种钢焊接接头的化学成分不均匀性及由此而导致的组织和力学性能不均匀性问题极为突出，特别是对于第二类异种钢接头更是如此。
不仅焊缝与母材的成分往往不同，就连焊缝本身的成分也是不均匀的，这主要是由于焊接时稀释率的存在所造成的。
这种化学成分的不均匀性对接头的整体性能影响较大。
②接头熔合区组织和性能的不稳定性在母材与焊缝金属之间的熔合区由于存在着明显的宏观化学成分不均匀性，因此就引起组织极大的不均匀性，给接头的物理化学性能、力学性能带来很大影响。
比如用奥氏体不锈钢焊条焊接低合金钢与奥氏体不锈钢之间的异种钢接头，在熔合区就存在着“碳迁移”现象，使熔合区靠焊缝一侧形成增碳层，而低合金钢一侧形成脱碳层，在此区域内硬度变化剧烈，同时力学性能下降，甚至引起开裂。
③焊后热处理是较难处理的问题异种钢接头的焊后热处理是一个比较难处置的问题，如果处置不当，会严重损坏异种钢接头的力学性能，甚至造成开裂。
例如对于同类异种钢接头，一侧母材强度较低，要求的焊后热处理温度也较低，而另一侧母材强度及合金元素含量较高，要求的焊后热处理温度较高，此时如果PWHT温度选择不当，会使强度低的一侧母材强度下降过度。
异种钢的焊接教材
图中横坐标为铬（Cr）当量，即把焊缝金属中某些合金元素的含量折算 成铬的相当含量
计算公式为： ω（Cr当量）=ω（Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb）% 图中纵坐标为镍（Ni）当量,即把焊缝金属中某些合金元 素的含量折算成镍的相当含量,其计算公式为: ω（Ni当量）=ω（Ni+30C +0.5Mn）% 式中的元素符号为该元素在钢中的最高含量。当知道了 两种母材金属的化学成分后,将其分别折算成铬当量和镍 当量,然后根据镍当量和镍当量的值,在不锈钢组织图上找 出相应的点,再根据熔合比,就能估计出焊缝的组织状态。
3、扩散层的形成 当焊接接头在焊后热处理或高温条件下工作时，碳 从珠光体钢母材向奥氏体不锈钢焊缝扩散。结果在靠 近熔合线珠光体钢一侧形成脱碳层而软化，在奥氏体 不锈钢焊缝金属一侧形成增碳层而硬化。脱碳层和增 碳层的宽度，随温度的增高和高温停留时间的加长而 增大。
扩散层是这两类异种钢焊接接头中的薄弱环节,由于熔合线两侧金 属性能相差悬殊，接头受力时可能引起应力集中,降低接头高温持久强 度和塑性。一般降低10%~20%左右。为了解决碳迁移问题，可以采取 以下措施阻止碳的扩散： （1）焊后焊接接头尽量不进行热处理。 （2）尽量降低焊件工作温度和缩短高温停留时间。 （3）在珠光体钢中增加碳化物形成元素(如Cr、Mo、V、Ti等),而在奥 氏体不锈钢中减少这些元素。 （4）提高奥氏体填充材料中的含镍量。 （5）用高镍基焊材预先在珠光体钢坡口面上堆焊6~8 mm厚的过渡层 。
19.89 25.52 27.01 11.15 16.76 24.90
图上 位置
H1Cr19Ni9 H1Cr24Ni13 H1Cr26Ni21
金属熔焊原理及材料焊接第十章-异种钢的焊接
➢ 1．焊缝金属化学成分的稀释
珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接时，焊缝金属平 均成分是由两种不同类型的母材和填充金属混 合所组成。
由于珠光体钢中不含或只有少量的合金元素， 如珠光体钢溶入焊缝金属的比例增大，则会冲 淡焊缝金属的合金浓度，从而改变焊缝金属的 化学成分和组织不锈复合钢板的对接焊缝的焊接顺序
➢ 不锈复合钢板的搭接接头和角接接头形式如图16和图17所 示。在待焊区中碳钢和不锈钢共存部位，要选用过渡层的 焊接材料。待焊处出现都是碳钢时，可以按基层所选用的 焊接材料进行施焊；同样，待焊区都是不锈钢材料时，选 用覆层的焊接材料，但是考虑到焊接熔池的深度，可能将 基层熔化，此时，第一层焊缝仍要选用过渡层的焊接材料。
➢ 可以采用焊条电弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊 及惰性气体保护焊等方法。但覆盖层常用焊条电 弧焊。
➢ 2.焊接材料
➢ 焊缝由过渡层、基层和覆层三部分组成，各自的 焊接材料选择如下：
1）过渡层焊接材料 必须选用其铬、镍含量高于覆层 中含量的不锈钢焊接材料。
2）基层焊接材料 选用与基层材料单独焊接时相同的 焊接材料，并以同样的焊接工艺焊接。
第二节 异种珠光体钢的焊接
异种珠光体钢的焊接性
➢ 异种珠光体钢虽然都是珠光体组织，但由 于他们的化学成分、强度级别及耐热性等 不同，焊接性能也存在较大差异，所以这 类钢的焊接具有同种钢焊接所不同的问题。
这类钢大部分具有较大的淬硬倾向，焊接
时有较明显的裂纹倾向。焊接这类钢首先采 取的措施防止近缝区裂纹，其次要注意防止 或减轻它们由于化学成分不同，特别是C及K 形成元素含量不同所引起的界面（熔合区） 组织和力学性能的不稳定和劣化。
异种钢的焊接总结
异种材料的分类与组合:异种材料的焊接由于兼顾不同材料的优势,在机械、化工、航空、核电等领域应用非常较广,其中最常见是异种钢的焊接构件。
主要有以下几种情况:1、母材金相组织相同,但焊缝金属与母材基体合金系及组织性能不同;例如:低碳钢与铬钼耐热钢之间的焊接2、母材金相组织不同的异种钢的焊接。
3、复合材料焊接结构件。
异种材料的焊接:指将不同化学成分、不同组织性能的两种或两种以上的材料,在一定工艺条件下焊成满足设计要求和使用要求的构件。
(1)异种材料焊接性分析①物理性能差异T熔不同→焊缝熔化和结晶状态不一致,力学性能变坏;例如:低熔点金属过早熔化而发生流淌或者与高熔点金属产生未熔合。
λ不同→接头产生较大的焊接应力和变形,焊缝及HAZ易开裂。
α和C不同→热输入失衡.熔化不均和改变焊缝及其两侧的结晶条件。
例如:热导率高的金属热影响区宽,冷却速度快容易淬硬,而热导率低的金属则发生过热电磁性不同→焊接电弧不稳,焊缝成形差例如:有磁性金属和无磁性金属组合,当采用直流电弧或电子束方法焊接时会因磁场的作用,使电弧偏吹或电子束偏离其轴线(偏向磁铁体一侧),其后果是磁铁体金属熔化量过大,产生过分稀释,或无磁性金属根部未熔合等缺陷。
力学性能不同→接头力学性能不均匀,恶化接头质量。
②结晶化学性能差异结晶化学性差异(晶格类型、晶格常数、原子半径、原子外层电子结构等)决定两种材料在冶金学上的相容性-无限固溶、有限固溶、形成化合物、产生中间相以及不能形成合金。
当两种材料液固状态下均互溶时,可形成一种新相(固溶体),这两种材料之间便具有冶金“相溶性”,原则上是可焊的。
例如Cu-Ni(匀晶相图③材料的表面状态材料的表面状态(表面氧化层、结晶表面层、吸附的氧离子、水分、油污、杂质等)直接影响材料的焊接。
④过渡层的控制异种金属焊接时,必产生一层成分、组织、及性能与母材不同的过渡层,其性能很大程度上决定了整个接头的性能。
例如:熔合比越大,焊缝金属与母材的差异越大,过渡层越明显;液态熔池停留时间越长,则焊缝金属混合越均匀,过渡层不明显。
异种金属焊接讲解
堆焊层的厚度以能隔离以后几层焊接时电弧热对母村金属的作用，能防止产生淬硬倾向。 在低合金钢坡口表面堆焊时，堆焊层的厚度为5～6mm。淬硬性强的钢材，表面堆焊层厚 度为7～8mm。
焊接过程中断或收尾时，必须填满弧坑，以免产生弧坑裂纹。焊后还应防止焊缝受到
冷却硬化。
焊后热处理的目的是提高接头淬硬区的塑性及减小焊接 应力，热处理规范的选择必须考虑到加热、冷却时对接 头中两种钢材及焊缝性能的影响。用奥氏体钢焊条焊成 的异种钢接头，焊后一般不进行热处理。
第二节 异种金属焊接时的焊接材料和焊接方法选择
一、异种钢焊接时焊接方法的选择原则 大部分的焊接方法都可以用于异种钢的焊接，在一般
生产条件下使用焊条电弧焊最为方便，因为焊条的种类 很多，便于选择，适应性强，可以根据不同的异种钢组 合确定适用的焊条，而且焊条电弧焊熔合比小。堆焊可 以降低熔合比。不同的珠光体钢焊接以及珠光体钢与高 铬马氏体钢焊接，采用二氧化碳气体保护焊，具有广泛 实用性。高合金异种钢焊接一般采用惰性气体保护焊， 一般薄件采用钨极氩弧焊，厚件采用熔化极惰性气体保 护焊。如采用熔焊时，应尽量采用小电流快速焊，以降 低母才金属的熔化量，保证较小的熔合比。
迁钢3#炉坡口（Q345+15GrMo）
3#炉
二、焊接方法
这类异种钢可以选用焊条电弧焊和气体 保护电弧焊等焊接方法。对于重要的高压 管道，可先采用手工钨极氩弧焊（TIG）打 底，然后用焊条电弧焊盖面，以保证焊缝 质量。
三、预热温度和层间温度 无论是定位焊，还是正式施焊，焊前均应进行
异种金属焊接讨论
首钢矿业公司高级焊工继续教育
景士伟 2012年6月2日
异种金属的焊接
所谓异种金属的焊接，是指各种母材的物 理常数和金属组织等性质各不相同的金属 之间的焊接。 异种金属的焊接主要包括三种情况：
异种钢的焊接
异种钢的焊接（一）现代钢结构制造中，异种低合金钢得到越来越广泛的应用。
采用异种低合金钢制造焊接结构，不仅能满足不同工作条件对钢材提出的不同的要求，而且还能节省高合金钢，降低成本和简化制造工艺，充分发挥不同材料的性能优势。
在某些条件下，异种低合金钢结构的综合性能超过单一钢结构。
异种低合金钢制成的焊接结构在机械、化工、石油及反应堆工程等行业应用广泛。
1．异种珠光体钢的焊接1.1 焊接特点在钢结构的焊接制造中，经常遇到不同强度级别异种珠光体钢的焊接。
采用异种珠光体钢的焊接结构，不但经济合理，还能够提高整体焊接结构的使用性能。
这些焊接任务是在下列条件下提出的。
①根据结构承受载荷的分布情况，对不同受力条件的零件或部件，在设计时就规定了采用不同强度级别的钢种。
②在锻、铸与轧材的联合焊接结构中，各组成零件的钢号、状态、化学成分不同。
③特种用途的结构中，由于结构各个部位工作介质或工作条件不同，各零、部件分别采用专业钢种与一般钢种。
④由于钢材品种多，生产现场规格不齐，致使制造过程中要求代用材料。
碳含量是决定珠光体钢在焊接中淬硬倾向的主要元素。
含碳量低于0.25％的碳钢，采用常规方法进行焊接，近缝区不会产生淬硬组织，焊接性良好。
钢的含碳量超过0.25%时，在焊接中开始出现淬硬倾向。
含碳量越高，热影响区的淬硬倾向越大。
为了避免在焊接热影响区形成脆性的马氏体组织并引发裂纹，应采用合理的工艺措施，包括合理的焊接次序、预热、最佳工艺参数等。
实践中，对于异种珠光体钢焊接结构件，只要焊缝金属的强度不低于构件中强度较低的一种钢材就可以满足对接头性能提出的强度要求。
对于相同金相组织类型的钢材，热物理性能没有很大差异，不同钢种之间的焊接最常用的方法是熔焊。
焊接材料一般选择与母材金相组织相同的金属，且熔敷金属成分接近于强度较低一侧钢材（异种钢中合金化程度小的钢材）的成分。
预热温度及热处理工艺一般按合金化程度高的母材确定。
1.2 焊接材料的选用异种珠光体钢焊接时，按强度较低一侧钢材的强度要求选择焊接材料，熔敷金属的化学成分与强度较低一侧钢材的成分接近，但焊缝的热强性应等于或高于母材金属。
探究火力发电厂建设的异种钢焊接技术
探究火力发电厂建设的异种钢焊接技术所谓的异种钢就是焊接接头的两侧部分存在性能差异的钢。
将这种钢的接头焊接起来，就形成了异种钢接头。
在目前的火力发电厂建设中，最常见的焊接技术就是异种钢焊接技术。
这种技术的水平高低将直接影响到火力发电厂建设的质量优劣，因此，需要合理的对异种钢焊接技术进行把控，确保异种钢焊接的质量，从而使得火力发电厂得到更为有效的建设。
下面本文就主要针对火力发电厂建设中异种钢焊接技术进行深入的分析。
1、异种钢焊接存在的问题1.1奥氏体钢与非奥式体钢两者的焊接区域很容易出现马氏体在对奥式体钢以及非奥式体钢进行焊接处理的过程中，无论是采用何种形式的焊条，都会使得两者之间存在一定的马氏体，这种马氏体不仅硬，而且脆，这种马氏体的存在，很容易使得在对异种钢进行焊接处理的过程中，使得其接缝处出现裂缝问题，从而导致对接头焊接质量下降，无法满足异种钢焊接的具体需求。
1.2在熔合区域容易出现碳扩散的现象母材中含有合金的成分，而焊缝中也会相对的含有一定的合金成分，但是这两者之间的合金含量有着明显的差异，在熔合区域进行焊接处理的过程中，需要有效的针对合金进行分配。
1.3熔合区域出现较大的热应力不同类型的异种钢所含有的线膨胀系数并不相同，但是无论是何种类型的异种钢，在对其进行熔合线的过程中，则一定会产生热应力。
如果理化的性能差值过大，那么就会使得所产生的热应力相应的增大，这样就会使得异种钢接头损坏的几率大大提升。
2、在对异种钢进行焊接处理时需严格遵照相应的工艺原则2.1同类组织不同成分的异种钢在对组织为珠光体的异种钢进行焊接处理的过程中，需要合理的选取合金成分较低的钢材来辅助施工，在对合金含量相差较大的异种钢进行焊接处理的过程中，所选择的焊条一定要保持居住，可以满足两种不同合金含量异种钢的焊接要求。
2.2不同组织的异种钢2.2.1珠光体与马氏体钢焊接接头在对珠光体与马氏体钢焊接接头进行焊接处理的过程中，需要针对钢材所含有的化学物质来进行焊条的选取，保障焊条能够符合两种钢材的焊接要求，只有这样才能够合理的应用预敷焊法或者是填补焊法来对大径管进行有效的焊接。
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R207
E5515-B2
R307
E309-15
A307
Ⅳ+Ⅴ
E5515-B1 E5515-B2 E5515-B2-
V E6015-B3
R207 R307 R317 R407
E310-15
A407
（Ⅰ-Ⅳ） +Ⅷ
E309-16 E309-15
A302 A307
型号
埋弧焊 焊丝型号
对应牌号
焊剂
气体保护焊 焊丝牌号
0.030 16.00～18.00 10.00～14.00 2.00～3.00 —
JIS G4307
0.030 16.00～18.00 10.00～14.00 2.00～3.00 0.10 GB/T3280
0.030 11.50～14.50
0.030 18.00～20.00
0.030 18.00～20.00
0.030 18.00～20.00
0.030 18.00～20.00
0.030 17.00～19.00
0.030 17.00～19.00
Ni (0.60) ≤0.08 (0.60) ≤0.08 8.00～10.50 8.00～10.50 8.00～12.00 9.00～13.00 9.00～12.00 9.00～13.00
1.1、不同铁素体钢的焊接 不同强度级别的低碳钢、低合金钢、珠光体耐热 钢之间的异种钢焊接接头，可按合金含量较低一 侧母材或介于两者母材之间选用焊接材料，也可 按合金含量较高一侧母材选用焊接材料，但应优 先按合金含量较低一侧母材选用焊接材料。
接头类别或 组别号
Ⅰ+Ⅰ
Ⅰ+（Ⅱ-1）
Ⅰ+（Ⅱ-2） Ⅰ+（Ⅲ-1） Ⅰ+（Ⅲ-2）
— H10MnSi/ H08Mn2SiA
— H10MnSi/ H08Mn2SiA
备注
—
—
—
—
— SH
/T
—
35 26
－
— 20
04
—
—
接头类别或 组别号
（Ⅳ-1）+ （Ⅳ-2）
手工焊
焊条
型号
对应牌号
E5515-B1
R207
E5515-B2
R307
E309-15
A307
Ⅳ+Ⅴ
E5515-B1 E5515-B2 E5515-B2-V E6015-B3
o2
H1Cr24Ni13 H0Cr19Ni12Mo
2
H1Cr24Ni13 H00Cr19Ni12M
o2
0Cr19Ni13Mo3 (317)
H0Cr21Ni10 H0Cr19Ni12Mo2 H0Cr20Ni14Mo3
H0Cr21Ni10 H0Cr19Ni12Mo2 H0Cr20Ni14Mo3
H1Cr24Ni13 H0Cr1 9Ni12Mo2
表一
Mo
N
—
—
—
—
—
—
—
—
—
0.10
—
—
—
0.10
—
—
—
0.10
—
—
0.030 16.00～18.00 10.00～14.00 2.00～3.00 0.10
标准号
GB/T3280 JIS G4307 GB/T3280 JIS G4307 GB/T3280 JIS G4307 GB/T3280 JIS G4307 GB/T3280 JIS G4307 GB/T3280
手工焊
焊条
型号
对应牌号
E309-16
A302
E309-15
A307
E309Mo-16
A312
E309-16
A302
E309Mo-16
A312
E310-16
A402
E310-15
A407
E309-16
A302
E310-16
A402
E310-15
A407
E309-16
A302
E310-15
A407
E310-16
0Cr18Ni11Ti (321)
H0Cr21Ni10
H00Cr21Ni10 H0Cr20Ni10Ti H0Cr20Ni10Nb H1Cr24Ni13 H0Cr20Ni10Ti H0Cr20Ni10Nb
0Cr25Ni20 (310S)
—
—
—
H0Cr19Ni12Mo 2
H0Cr19Ni12Mo 2
H0Cr20Ni14Mo3
H0Cr21Ni10 H0Cr26Ni21
0Cr17Ni12Mo2 (316)
—
—
—
—
H0Cr19Ni12Mo H0Cr19Ni12Mo2
H0Cr21Ni10
2
H0Cr20Ni14Mo3 H0Cr19Ni12Mo2
00Cr17Ni14Mo2 (316L)
—
—
—
—
—
H0Cr20Ni14Mo3
H00Cr19Ni12Mo 2
H00Cr21Ni1 0
—
—
0Cr23Ni13 (309S)
H0Cr21Ni10 H1Cr24Ni13
H0Cr21Ni10 H1Cr24Ni13
—
0Cr25Ni20 (310S)
H0Cr21Ni10 H1Cr24Ni13 H0Cr26Ni21
H0Cr21Ni10 H0Cr24Ni13 H0Cr26Ni21
H1Cr21Ni13 H0Cr26Ni21
钢材牌号
0Cr17Ni12Mo2 (316)
00Cr17Ni14Mo 2
(316L)
焊丝牌号
H0Cr21Ni10 H0Cr19Ni12Mo
2
H0Cr21Ni10 H0Cr19Ni12Mo
2
H0Cr21Ni10 H0Cr19Ni12Mo
2
H00Cr21Ni10 H00Cr19Ni12M
Si 1.00 ≤1.00 1.00 1.00 0.75 1.00 0.75 1.00 0.75 1.00 0.75
1.00
0.75
1.00
1.00
1.00
Mn 1.00 ≤1.00 1.00 1.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
2.00
2.00
2.00
2.00
0Cr19Ni13Mo3 (317)
—
—
—
—
—
注1：钢材牌号栏目括号内的数字与符号为ASTM标准钢材类别。 注2：焊材牌号栏目内的数字与符号为GB标准焊材牌号。
—
H0Cr20Ni14Mo3 H0Cr21Ni10
1.3 铁素体钢与奥氏体不锈钢的焊接
1.3.1 铁素体钢与奥氏体不锈钢焊接应按下述规定选用焊接 材料：
不热处理时 采用
—
—
—
H1Cr24Ni13
不热处理时 采用
1.2 不同奥氏体不锈钢的焊接
1 ） 不同奥氏体不锈钢的焊接接头，应选用保证熔敷金属的 Cr、Ni、Mo或Cu等的主要合金元素的含量不低于合金含 量较低一侧母材标准规定的下限值的焊接材料。
2 ） 有防止晶间腐蚀要求的焊接接头，应选用保证熔敷金属 中含有稳定化元素Ti、Nb或保证熔敷金属含碳量小于或等 于0.04%的焊接材料。
中 日 中 日 中 日 中 日 中 日 中
C 0.08 ≤0.08 0.08 0.08 0.08 0.08 0.03 0.03 0.08 0.08
0.08
SUS316
日
0.08
022Cr17Ni12Mo2
中
0.03
SUS316L
日
0.03
022Cr22Ni5Mo3N
中
0.03
2205
美
0.03
注：括号内的值为允许添加的最大值。 a 钢中AL含量为0.10%～0.30%。 b 钢中Ti含量大于或等于5倍的碳含量。
备注
—
—
—
—
—
—
—
—
H1Cr24Ni13
不热处理 时采用
—
—
—
H13CrMo
—
—
—
—
—
—
—
—
—
H1Cr26Ni21
不热处理 时采用
—
—
—
H1Cr24Ni13
不热处理 时采用
项目
钢材牌号 0Cr19Ni9
(304)
00Cr19Ni11 (304L)
0Cr23Ni13 (309S)
00Cr19Ni11 (304L)
3.2.4 进口不锈钢复合钢板尚应符合合同规定的标准和技术 条件。
复层钢号
06Cr13 SUS410S 06Cr13Al a SUS405 a 06Cr19Ni10 SUS304 022Cr19Ni10 SUS304L 06Cr18Ni11Ti b SUS321 b 06Cr17Ni12Mo2
国别
埋弧焊
焊丝型号
型号
对应牌号
H08A
HJ401-H08A
焊剂 HJ431
H08A H08MnA
HJ401-H08A HJ431
H08MnA
HJ401-H08A HJ431
H08A H08MnA
H08A H08MnA
H1Cr24Ni13
H08A H08MnA
H1Cr24Ni13
H08A H08MnA
HJ401-H08A
a）当设计温度低于或等于425 ℃时可选用铬镍含量为25% Cr-13%Ni型的焊接材料；
b）当设计温度高于425 ℃时宜选用镍基焊接材料。