异种钢焊接质量控制

异种钢焊接质量控制

江昆 侯文涛 刘承涛

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000

摘要：现代钢结构制造中，异种钢得到越来越广泛的应用。采用异种钢制造焊接结构，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。结合异种钢焊接接头的特点，分析异种钢焊接质量影响因素的控制，对焊接制造提供参考。

关键词：异种钢；焊接质量；控制

引言

因部件功能特性需要，产品经常采用异种钢焊接链接的结构。异种钢焊接因两种钢材的物理化学特性不同，在焊接材料选择，焊接工艺控制，制造过程控制等均不同于同种钢材的焊接接头。

1 异种钢焊接接头特点

异种钢焊接接头和同种钢焊接接头有本质差异，主要是熔敷金属与两侧焊接热影响区和母材存在的不均匀性，主要有：化学成分不均匀。这是因为在焊接加热过程中，两侧母材的熔化量，熔敷金属和母材熔化区的成分因“稀释〞作用会发生变化。接头区的成分不均匀程度不仅取决于母材、填充金属各自的原始成分，也受焊接工艺的影响，易采用小电流、浅熔深。组织的不均匀性。在焊接热循环的影响下，接头内的各区域组织是不同的，而且在个别区域内还会出现复杂的组织构造。由于组织、成分的变化，代来了性能上的不同，各种变化会呈倍数关系变化，特别是焊缝两侧的热影响区冲击值变化更大，同样高温性能如持久强度、蠕变强度变化也很大。应力场分布不均匀。由于组织、成分的不同，接头的热膨胀系数和导热系数也不同，热膨胀系数不同引起塑性区域不同，剩余应力不同；导热系数不同会引起热应力不同。在组织应力和热应力的共同作用下发生叠加后会产生应力峰值，导致接头发生断裂。总之，对于异种钢焊接接头，其成分、组织、性能和应力场的不均匀是主要特点。

2 异种钢焊接质量控制

（1）选材控制

异种钢焊材的选择是进行焊接的关键所在，焊接接头的质量及使用性能都是和焊材有着重要的关系。本着合理、科学、有效的选材原则，在选用上应遵守以下几部分：碳钢与低合金钢焊接时，一般要求焊缝金属或接头强度不低于两种被焊金属的最低强度，选用焊条的熔敷金属强度不低于较低侧母材强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性应低于强度较高而塑性较差侧母材的性能。因此，可按两者之中强度较低的焊材选用。同时为了防止焊接裂纹，应按强度高、焊接性较差的钢种确定焊接工艺，包括焊接规范、预热温度及焊后热处理等。低合金钢与奥氏体不锈钢焊接，应按照熔敷金属化学成分限定值来选用焊材，一般选用铬镍含量高、塑性、抗裂性好的奥氏体钢焊材，按焊接性较差的不锈钢确定焊接工艺及规范。不锈复合板焊接应按基层、过渡层、复层要求选用不同种焊材。对基层(碳钢或低合金钢)焊接，选用相应的结构钢焊材；复层应选用相应的奥氏体钢焊材；过渡层必须考虑基层材料稀释作用，选用铬镍含量高、塑性和抗裂性好的奥氏体钢焊材。

（2）坡口设计控制

异种钢焊接在坡口形式上应采用降低焊缝金属的稀释率，尽可能选择对接焊缝，不留尖角、缝隙。加大坡口角度可以增加焊丝熔入焊缝，降低熔合比。坡口形式通常选用GB/T 985中的形式，可以采用V形、V和U联合形坡口、X形。另外，在复合钢板焊接时，可以在接头侧通过机加方式，削薄基层金属，这样可以保证焊接复层及过渡层时，使过渡层焊缝金属过渡到基层中去，保证复层焊接质量，确保使用性能。

（3）焊接工艺参数控制

异种钢焊接工艺参数的设定与熔合比有着重要关系。异种钢焊接所规定的熔合比较小，应采用小线能量进行焊接，一般采用较小的电流、高焊速、多层多道焊。预热温度选择上应采用就高原则，对于焊接性能较差的钢材，应该通过预热的方式来预防冷裂纹的出现。两种钢一种需要预热，一种不需要预热，在焊接时，就应该采用预热措施。比如珠光体耐热钢需要预热和低碳钢不需要预热，就应该按珠光体耐热钢的预热温度进行预热。如果一种钢预热温度较高，另一种相对较低，进行焊接时就应按照较高的温度进行预热。

（4）规程执行控制

异种钢焊接工艺规程是进行焊件加工和实践要求的参考文件，可确保由熟练焊工进行质量再现，也是焊接工艺人员对产品进行质量检查的参考标准。对于一些产品的具体焊缝，必须应用理论实践专业知识设计出合理、科学的工艺规程，将工艺规程下发到焊工手中，而焊工必须严格的按照工艺规程中规定的参数进行焊接，决不能按照工作习惯进行操作，确保焊接质量。

结束语

异种钢由于所含金属化学成分、组织结构、机械性能以及物理特性等方面的不同，其焊接技术比同种钢焊接技术要更为复杂，异种钢焊接质量对焊接的稳定性具有直接影响。由于现代焊接技术逐渐向高参数、高效率、大容量趋势发展，新型材料及新型技术的出现导致焊接对象、条件以及目标出现了较大的变化，异种钢焊接技术，仍需要不断改进和创新。

参考文献

[1]贺伟， 陈娜娜， 易冉，等。 浅析铁路货车异种钢焊接质量控制。