不鏽鋼複合鋼板的焊接
不鏽鋼複合鋼板是由較薄的復層和較厚的基層製作而成的雙金屬板，復層厚通常只有1.5~3.5mm，它和工作介質接觸，保證耐腐蝕性，常用材料有1Cr18Ni9Ti、0Cr13、A316L等。基層厚度一般大於10mm，主要保證材料的強度，常用材料有20R、16MnR、15CrMoR等。不鏽鋼複合鋼板製作方法有熱軋法、澆鑄法、爆炸法、堆焊法等。
複合鋼板可在滿足內壁耐腐蝕性的前提下節約大量不鏽鋼材料，還可以分別滿足內壁耐腐蝕和外壁耐高溫、耐磨等特殊性能要求，這是任何單一金屬所無法達到的，故具有很高的技術經濟價值和良好的發展前景。
1.坡口設計
不鏽鋼複合鋼板的常用對接接頭形式見圖1
圖1常用對接接頭坡口形式與尺寸
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2.焊接順序
一般是先焊基層（包括清根后的背面基層焊縫），接著焊過渡層，最後焊復層，避免或減少與腐蝕介質接觸的復層不鏽鋼因重複受熱而造成的耐腐蝕性降低。先焊基層可分以下兩種情況。
（1）從基層側開始焊（如圖2）
適用於較薄板材。優點在於清根後過渡層及復層焊接量較小，過渡層及復層的焊材消耗少；缺點是在復層側清根時，高溫氧化鐵、碳粉等易污染復層，降低復層的耐腐蝕性能；此外，碳弧氣刨在不鏽鋼復層留下的滲碳層必須全部打磨掉，否則將增加過渡層和復層焊縫中的含碳量，造成晶間腐蝕等。
從復層側的基層開始焊適用於較厚板材。優點是清根在基層側，避免了復層受污染；且基層對稱焊接可減小應力和變形。缺點是復層側的基層使用碳鋼焊條焊接時，在復層表面易造成電弧划傷和焊接飛濺污染，且過渡層及復層的焊材消耗增加。
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3焊接特點
與單一材質焊接相比，複合板的焊接較複雜，主要表現在焊縫金屬易稀釋；過渡區有碳遷移發生；熔合區易產生淬硬組織；接頭存在較大的殘餘應力等。
過渡層由於兩種鋼的化學成分和物理性能差別較大，存在碳鋼基層與不鏽鋼復層及焊接填充金屬間的互熔問題，這是一個複雜的合金化過程，根據焊接順序的不同，可分以下兩種情況：
先焊基層時，在碳鋼上熔焊過渡層焊縫金屬，易產生馬氏體組織，硬化帶小於1mm，最高硬度值約HV=230
先焊復層時，在過渡層上熔焊碳鋼焊縫金屬，形成中合金焊縫，硬化帶約2·5mm，最高硬度值HV＞460，易產生焊接裂紋。
因此，通常只採用先基層、過渡層、后復層的焊接順序，且過渡層多採用稀釋率較小的焊條電弧焊，過渡層焊縫的焊接材料選擇及其焊接也是關鍵。
根據不鏽鋼組織圖可看出：
過渡層焊接材料選用18-8型焊條如A132、A137或A022時，過渡層焊縫組織為鐵素體加少量奧氏體和馬氏體，產生淬硬組織，易產生冷裂紋;採用25－20型焊條如A402、A407時，焊縫組織為單相奧氏體，熱裂傾向大，易產生熱裂紋;採用25－13型焊條如A302、A307或A042時，焊縫組織為奧氏體加少量鐵素體，具有較好的抗冷、熱裂性能。故不鏽鋼複合鋼板焊接時，過渡層常選用25－13型焊條。
4關鍵層的焊接
這裡是指易產生缺陷的焊層包括與過渡層相鄰的基層焊道和過渡層焊道，保證這兩層的焊接質量是不鏽鋼複合鋼板焊接的關鍵。
（1）與過渡層相鄰的基層焊縫（圖4中1）
與過渡層相鄰的基層焊縫首先必須為過渡層焊縫留出合適的深度，一般距復層不鏽鋼約2mm；如局部熔到復層，應在焊接過渡層之前打磨乾淨，避免不鏽鋼成分熔入基層焊縫而形成淬硬組織；另外還要避免形成凸形焊縫造成的兩側夾角，因過渡層不能採用較大的焊接電流（電流大會增加熔合比，同時稀釋過渡層合金元素），兩側夾角內易形成夾渣和未熔合缺陷。
圖4 焊縫位置示意圖
1－與過渡層相鄰的基層焊縫 2－過渡層焊縫 3－復層焊縫
（2）過渡層焊縫（圖4中2）
要注意焊條不能混用；要控制焊接線能量和熔合比（盡量減少
焊條擺動，堅持較小電流、分道、快速排焊的方法）；要選擇合適的焊接電流，既要使熔深較小，又要熔合好兩側夾角；要合理安排每層道數，避免形成新的夾角。
5.復層保護
（1）施工中焊槍及電纜線保證絕緣良好，焊接時引弧位置要準確，避免電弧划傷復層不鏽鋼；
（2）焊接前要用防飛濺塗料塗敷在焊縫兩側各不小於50mm處，減少碳鋼飛濺粘附復層造成其耐蝕性能降低；
（3）在復層使用碳弧氣刨清根時，保護範圍應更大，可採用局部覆蓋阻燃材料等方法減小高溫氧化鐵和碳粉等對復層的污染；
（4）不能使用碳鋼鋼絲刷和敲渣錘，清渣過程中不能損傷復層。
6.焊縫返修
返修中為了減小內應力，避免出現裂紋甚至分層，可考慮預熱和后熱，特別是基層採用耐熱鋼的複合鋼板，預熱、后熱溫度更要嚴格遵守返修工藝，碳弧氣刨前也應適當預熱。由於返修過程中接頭的化學成分更難控制，焊件剛性大，更易產生新的缺陷，所以要更加嚴格地控制電流、焊層厚度、線能量等焊接參數。
返修前缺陷定位要準確，從基層側不能刨到過渡層焊縫，如未能清除到缺陷，應補焊后在復層側刨挖，復層修復前要徹底清除掉過渡層，以保證接頭的化學成分能夠滿足使用要求。
7.工程實例
2002年，參加在華北油田重點項目「預加氫反應器」的焊接，該設備採用國內首次研製的耐熱抗氫鋼（15CrMoRH）+奧氏體不鏽鋼（0Cr18Ni9Ti）複合材料，需經兩次RT（基層焊完和全部焊完各一次）和多次UT、PT、MT（磁粉用於基層及坡口）等複合方式的嚴格檢驗。該類材料的焊接難點在於，基層材料15CrMoRH需焊前預熱、控制層間溫度、后熱及焊后熱處理等工藝措施；而奧氏體不鏽鋼在較高溫度狀態下焊接易產生晶間腐蝕，通過認真研究和試驗，找到了兩種材料控制缺陷的臨界溫度範圍，施工中嚴格控制焊接線能量、熔合比、預熱、后熱、層間溫度及與復層相鄰基層焊道的填充厚度等關鍵工藝參數，解決了裂紋、分層等焊接難題，使探傷一次合格率達99%，填補了該種材料在國內首次用於加氫裝置的空白，被中國工程建設焊接協會評為當年的「全國優秀焊接工程」。
某一年，參加了獨山子120萬噸年延遲焦化裝置焦炭塔的焊接，該設備材質為14Gr1MoR珠光體耐熱鋼+0Gr13馬氏體不鏽鋼複合鋼板，採用鎳基焊條焊接過渡層和復層，施焊初期產生了裂紋，通過分析母材及焊材的特性和工藝特點，以及缺陷的形成原因，經反覆試驗總結出了該類材料的焊接要領。根據板材較厚、坡口型式為復層剝離（即圖1中最後一種形式），過渡層及復層焊縫較寬；焊接位置多是仰爬坡和立焊；不鏽鋼焊條電阻大，後半段易發紅、操作難度大等情況，我建議採用分段橫焊法焊接立縫。採用此工藝不僅容易控制線能量和熔合比，而且降低了操作難度，順利解決了裂紋問題，取得了B塔焊接100％的合格率，得到項目部的好評。
小結
1不鏽鋼複合鋼板的坡口設計應充分考慮現場施工條件。
2嚴格執行焊接工藝，控制焊接線能量、熔合比，確保關鍵層的焊接質量。
3在只能先焊復層，再焊過渡層和基層條件下（如直徑較小、內壁為不鏽鋼的管材或不鏽鋼一側無法焊接的板材），可用復層焊材根焊，其餘均用過渡層焊材焊接；或全部用過渡層焊材焊接。
4相對於其它位置，不鏽鋼焊條立焊及仰位上坡焊的操作難度更大，要求焊工的技術水平更高，此時要安排操作經驗豐富的焊工擔任。
5經常檢查焊接電纜及焊鉗的絕緣情況，避免電弧划傷導致的表面裂紋。
