隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對材料的使用性能提出了更高、更苛刻的要求，單一的金屬或合金在很多情況下很難滿足工業(yè)生產(chǎn)對材料綜合性能的要求。而內(nèi)蒙古復(fù)合板由于在設(shè)計上可以綜合各組元的優(yōu)點(diǎn)，并彌補(bǔ)了各自的不足，具有單一金屬或合金無法比擬的優(yōu)異綜合性能。不銹鋼復(fù)合板是由不銹鋼和碳鋼或低合金鋼復(fù)合而成的雙金屬，由不銹鋼層保證耐蝕性能，強(qiáng)度主要靠碳鋼或低合金鋼層獲得，這樣可以節(jié)約大量不銹鋼，具有良好的經(jīng)濟(jì)價值。正是由于不銹鋼復(fù)合板具有良好的綜合性能和價格優(yōu)勢，因此在宇航、石油、化工、造船、電力、冶金、機(jī)械、核能等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2、不銹鋼復(fù)合板焊接性分析

復(fù)合板由復(fù)層和基層組成，他們的物理、化學(xué)性能差異較大，使用性能不同。為了保證復(fù)合板焊后保持原有的綜合性能，對基層、復(fù)層、過渡層必須根據(jù)其材質(zhì)、使用要求分別焊接。

基層材質(zhì)一般均選擇低碳鋼或低合金鋼，焊接性很好。基層焊接時，按照等強(qiáng)原則選擇焊材。

復(fù)層材質(zhì)一般為奧氏體不銹鋼，具有較好的焊接性能。焊材的選擇主要滿足使用的特殊性能要求，即按化學(xué)成分相匹配和滿足耐腐蝕性能要求的原則。

基層與復(fù)層交界處即過渡層的焊接屬于異種金屬的焊接，兩種材料的物理性能存在很大差別，焊接冶金反應(yīng)過程比較復(fù)雜，是復(fù)合金屬焊接中難度最大、直接影響焊接工藝成敗的關(guān)鍵。過渡層焊接時，除解決好不銹鋼焊接中常出現(xiàn)的焊縫結(jié)晶裂紋、熱影響區(qū)液化裂紋、熔合區(qū)脆化等缺陷外，更重要的是減少基層和復(fù)層之間的相互擴(kuò)散、相互滲透，焊接時應(yīng)盡量采用小參數(shù)，降低熔合比，過渡層應(yīng)選用高鉻鎳型焊材以補(bǔ)充基層對復(fù)層的稀釋，并補(bǔ)充焊接過程中合金元素的燒損，從而保證復(fù)層的耐蝕性。

為了確保復(fù)層耐蝕的特殊性能要求，應(yīng)盡可能采用雙面焊。在焊接順序上應(yīng)采用先焊基層，經(jīng)反面清根及質(zhì)量檢驗(yàn)合格后再焊過渡層，最后焊復(fù)層，以減少復(fù)層的多次受熱，降低稀釋率。

3、試驗(yàn)材料及方法

3. 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)?zāi)覆牟捎么筮B船舶重工公司生產(chǎn)的不銹鋼復(fù)合板316L+AH36（5mm+15 mm）。

根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，基層、復(fù)層采用藥芯焊絲氣體保護(hù)焊，過渡層采用手工電弧焊。

4、焊接性試驗(yàn)

一、 焊前準(zhǔn)備

1.不銹鋼復(fù)合鋼板的切割以及坡口加工盡量采用機(jī)械加工的方法，切割面應(yīng)光滑，采用剪床切割時，復(fù)層應(yīng)朝上。對厚板也可以采用等離子切割，切割時復(fù)層朝上，嚴(yán)禁將切割的熔渣落在復(fù)層上。

2.為了確保焊接質(zhì)量、減少熔合比、便于現(xiàn)場施工，經(jīng)試驗(yàn)決定采用圖1所示的坡口型式，間隙0～2mm，鈍邊0～1mm。

3.坡口加工完成后應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，不得有裂紋和分層，否則應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。

4.坡口及其兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)應(yīng)用機(jī)械方法及有機(jī)溶劑進(jìn)行表面清理，清除表面的油污、銹跡、金屬屑、氧化膜及其他污物，復(fù)層距離坡口100mm范圍內(nèi)應(yīng)涂防飛濺涂料。

焊接按照先焊基層，再焊過渡層，最后焊復(fù)層的順序進(jìn)行施焊。

熱輸入量為單位長度焊縫所接受的能量，是影響焊接熱循環(huán)的主要因素，也就是說控制熱輸入、降低熱輸入是保證不銹鋼復(fù)合板焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

1.基層打底焊接時應(yīng)注意根部成形，背部透度不能太高，焊接基層時不得觸及和熔化復(fù)層，基層正面焊接結(jié)束后對背面進(jìn)行碳弧氣刨清根，并用砂輪打磨露出金屬光澤，然后進(jìn)行焊接，焊接結(jié)束后將待堆焊面磨平，待堆焊面距復(fù)合界面1～2mm為宜。

2.基層與復(fù)層之間的過渡層是復(fù)合鋼板焊接的關(guān)鍵。焊接過渡層時，在保證熔合良好的前提下，應(yīng)采用較小的焊接參數(shù)進(jìn)行施焊，以保持最小的焊縫稀釋率。焊后過渡層應(yīng)超過復(fù)合界面0.5～1mm以上，焊縫成形應(yīng)平滑，不可凸起。

3.復(fù)層焊接也應(yīng)盡可能采用小的熱輸入，層間溫度不應(yīng)超過150℃，在焊接時，要注意保護(hù)復(fù)層的表面，防止焊接飛濺物損傷復(fù)層表面，不得在復(fù)層表面引弧或隨意焊接安裝臨時構(gòu)件。復(fù)層焊縫表面應(yīng)盡可能與復(fù)層表面保持平整、光順，焊縫余高不大于1.5mm。

5、試驗(yàn)結(jié)果與分析

1.無損檢驗(yàn)

焊接結(jié)束后對試件進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，焊縫及熱影響區(qū)未發(fā)現(xiàn)咬邊、表面氣孔、裂紋、夾渣等缺陷，焊縫余高0.5～1.5mm，焊縫與母材圓滑過渡；試件經(jīng)射線探傷也未發(fā)現(xiàn)裂紋、未熔合、未焊透、夾渣等缺陷，按照GB 3323-2005焊接接頭質(zhì)量為Ⅰ級。

2.拉伸試驗(yàn)

拉伸試驗(yàn)將拉伸試樣固定在WE-100型萬能試驗(yàn)機(jī)上，然后對其施加拉應(yīng)力，造成試樣軸向伸長直到破斷為止，是衡量材料強(qiáng)度的主要指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出拉伸試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求。

3.彎曲試驗(yàn)

彎曲試驗(yàn)是考核材料承受變形的能力，將加工好的標(biāo)準(zhǔn)彎曲試樣在WE-100型萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。按照規(guī)范要求取4個側(cè)彎試樣用50mm的壓頭直徑進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，彎曲角度180°，在彎曲后的試樣表面無裂紋且在任何方向上無長度大于3mm的其他缺陷，試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求。

4.沖擊試驗(yàn)

沖擊檢驗(yàn)是將沖擊試樣放在JB-30B沖擊試驗(yàn)機(jī)上，用沖擊載荷使結(jié)合面的刻槽處發(fā)生破斷，以此破斷處單位面積上所消耗的沖擊功來確定焊接接頭的沖擊性能，本次沖擊試驗(yàn)采用0℃的夏比型沖擊，在距接頭表面1～2mm位置取樣，缺口位置分別位于焊縫中心、熔合線、熔合線2mm、熔合線5mm。

試驗(yàn)結(jié)果

缺口位置單個沖擊值（J）平均沖擊值（J）焊縫中心159、160、164161熔合線172、216、126171熔合線+2 mm196、166、159174熔合線+5 mm169、173、179174
根據(jù)沖擊結(jié)果可以看出沖擊值均滿足規(guī)范要求（0℃≥47J）。

5.宏觀及硬度試驗(yàn)

通過焊縫宏觀檢查發(fā)現(xiàn)焊縫完全焊透、無裂紋等缺陷。同時對接頭基層、過渡層、復(fù)層的硬度進(jìn)行了測量，硬度值如表7所示。表7 硬度試驗(yàn)結(jié)果
名 稱焊縫金屬熱影響區(qū)母材不銹鋼復(fù)合板硬度平均值 （HV10）基層217215182過渡層206204211復(fù)層236240218

6、結(jié)論

1、采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、手工電弧焊，配合AT-YJ502(Q)、AT-Y316L及GES-309MoL焊材焊接不銹鋼復(fù)合板，在合理的焊接工藝條件下，能夠得到高質(zhì)量的焊接接頭。

2、該工藝在化學(xué)船的建造上得到成功運(yùn)用，取得了較好效果，得到了船東及船檢的認(rèn)可。

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