异种钢焊接三种匹配
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。
异种钢焊接材料选用原则
表5-5-32 异种钢焊接材料的选用原则5.2 新型铁素体耐热钢与其它耐热钢异质接头焊接及焊后热处理工艺新型9%~12%Cr铁素体耐热钢与低合金耐热钢焊接（以P91与P22钢为例）(1) 焊接材料选用的可能类型美国AWS D10.8和英国BS2633工艺标准提供了一些指导性意见。
在AWS D10.8中列举了四种可能的选择。
a) 焊缝成分与低合金钢一侧材料的成分一致（低匹配）。
b) 焊缝金属与高合金材料侧成分一致，用9Cr-1Mo-V合金系统焊材（即高匹配）。
c) 焊缝金属取两种材料中间的成分如5CrMo或9CrMo（各部中间匹配）。
d) 焊缝金属采用镍基合金焊材。
(2) 焊接材料选用的原则及规范a) 基本原则焊缝金属须至少等于或高于两种材料中强度较低的一种钢，一般选择均偏向取低合金成分。
b) BS2633规范与基本原则相似，但建议涉及P91钢的异种钢焊接时，宜选用9CrMo 焊材。
尤其强调了镍基合金材料的采用。
c) AWSD 10.8规范则认为无须使用镍基，除非P91钢是与奥氏体不锈钢或镍基合金相焊接。
d) 镍基合金的使用在一定程度上影响NDT检测的范围。
(3) 焊接及焊后热处理工艺规范的规定a) 最合适的焊后热处理规范在P91异种钢焊接中极为重要。
b) 回火温度要兼顾平衡P91与P22（或其他低合金钢）的适用范围以及焊缝金属的最佳温度范围。
如P91为730℃~790℃，而P22为680℃~720℃，因此BS2633标准提出P91这种异种钢接头的热处理规范应是一种折衷的效果。
c) 回火温度具体确定一般采用P91钢的最低允许回火温度，但为取得最佳的抗蠕变性能，则应采用低合金钢侧的最高允许温度。
d) P91与P22异种钢常用回头规范为720℃~730℃，保温时间要应壁厚确定。
i.此规范能对P91钢HAZ进行足够的回火，而不会造成对P22钢的过回火；但不能有效地对采用2CrMo或9CrMo焊材的焊缝进行热处理。
第十章 异种钢焊接讲解
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）
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。
异种钢焊接
异种钢接头的焊接1.异种钢接头定义。
异种钢接头主要包括两方面概念：即不同组织（重点指奥氏体和非奥氏体钢）钢之间的焊接；不同强度等级、不同化学成分（其组织基本类似）钢之间的焊接。
其中不同组织钢材之间的焊接难度最大。
2.奥氏体和非奥氏体异种钢焊接主要有三个问题：2.1.焊接时母材的稀释：由于母材的稀释，会出现对裂纹相当敏感的马氏体组织。
例如当低碳钢、低合金钢和不锈钢焊接时，若用一般不锈钢焊材，由于焊缝金属被低碳钢或低合金钢稀释，往往会产生奥氏体和马氏体组织，而熔合线附近，会产生马氏体带；若用低碳钢或低合金钢焊材，不锈钢一侧被稀释部分及焊缝金属会产生马氏体和奥氏体组织，从而引起开裂的危险。
2.2.焊接残余应力和热应力：在焊接热循环或使用温度下，由于两种材料抗膨胀系数和导热性不同（或热膨胀系数和导热性近似，但由于强度等级不同而带来的形变差异）引起的热应力，焊接后残余应力较大且在热处理后不能消除。
碳钢、低合金钢和珠光体耐热体的热膨胀系数大体相同，而奥氏体不锈钢热膨胀系数比碳钢等材料大30~50%，而导热系数却只有碳钢等材料的1/3。
2.3.碳扩散：当铁素体钢和奥氏体钢焊接后，焊接接头重复加热或高温使用时，在铁素体钢一侧，由于碳原子的迁移（扩散），使含碳量减少而形成软化带，而在奥氏体钢一侧却由于碳的过剩而形成硬化带，对于焊接碳稳定化元素不同的材料时，也应注意高温运行条件下的脱碳影响。
2.4.上述三个问题的综合作用的结果是：整个异种钢焊接接头是一个成分、组织和性能严重不均的非均匀体，是构件的局部薄弱地带，这种非均匀体在力学检验和运行中均会出现应力、变形集中和失效的局域化，因此在选择焊接材料时，要充分考虑其焊接工艺性、常温力学性能和长期运行性能，更重要的是要考虑其长期运行性能。
3.异种钢接头焊接材料的选择3.1.不同强度等级铁素体或珠光体类型钢之间焊接：包括低合金高强度钢（18MnMoNbg等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与碳钢、高合金耐热钢（SA-213 T91等）与碳钢、一般耐热钢（12Cr1MoV等）与高合金耐热钢（SA-213 T91等），其总的特点是线膨胀系数接近，导热系数相差不大，焊后或消除应力后的残余应力和高温运行的热应力不大，因而主要考虑运行时工作应力平滑过渡、组织稳定，一般选用成分或强度（常温强度和高温强度）介于两被焊母材之间的焊接材料。
焊接异种钢的要求
焊接异种钢的要求(1)连接两种钢的焊缝应该是成形良好，无裂纹、未熔合等缺陷。
(2)异种钢焊接接头性能，通常做不到也不要求是两钢种的平均值，但焊接接头的力学性能不应低于两钢种中的较低者，其它性能(如耐腐蚀性)也不应低于两钢种中的较低者。
(3)异种钢的焊缝是由焊丝金属加上两母材钢种三者熔合而成。
一般说来，异种钢焊接时，应该力求焊接接头的化学成分均匀、金相组织均匀。
(4)异种钢焊缝和两种母材的化学成分相异，它们的导热系数和膨胀系数不同，焊后焊接接头中存在着较大的残余应力，当温度变化时还有温度应力，这些应力不应该导致构件的破坏.异种钢焊接的工艺原则异种钢焊接要获得良好的焊接接头，必须采取特殊的工艺措施。
由于异种钢种类繁多，工艺措施不全相同，但需要遵守以下几个共同原则。
1．选择合宜的焊丝异种钢的焊接质量，在很大程度取决于所选用的焊丝。
由于焊缝和熔合区的化学成分和金相组织的不均匀性，可能引起结合性能差和使用性能低。
选择焊丝时，首先考虑的是结合性能，其次才考虑使用性能。
还有当焊缝金属的强度和塑性不能相互兼顾时，应选用塑性好的焊丝。
两种强度等级不同的结构钢之间的异种钢焊接时，选用焊丝的原则是根据强度等级低的母材选择焊丝，这样可保证焊缝的塑性不低于强度等级高的母材的塑性.异种耐热钢焊接时，焊丝的选择按照“低匹配”的原则，即耐热钢和低碳钢或低合金钢焊接时，按低碳钢或低合金钢母材选用焊丝。
当不同Cr、Mo含量的异种耐热钢焊接时，按Cr、Mo含量低的耐热钢选用焊丝。
2．熔合比和坡口角度熔合比就是焊缝金属中被熔化的母材金属所占的百分比。
熔合比小就是焊缝中母材量小，而焊丝熔入到焊缝中量多。
两种不同钢组织的异种钢焊接时，希望焊缝金属中有比较多的焊丝熔入的量，这样焊缝的性能主要取决于焊丝，容易得到良好的焊接接头。
也就是说异种钢焊接要求熔合比小。
增大坡口，就是增加焊丝熔人焊缝的量，也即减小熔合比。
如果两种钢组织较接近的异种钢焊接时，则不宜采用大坡口和小熔合比。
异种钢焊接时存在的主要问题有
异种钢焊接时存在的主要问题有一、背景介绍异种钢焊接是指在钢结构建筑中，不同类型的钢材进行焊接连接。
在现代建筑和制造业中，异种钢焊接被广泛应用于桥梁、大型设备和管道等领域。
然而，在实际操作中，我们经常会遇到一些问题和挑战。
本文将讨论异种钢焊接时存在的主要问题，并提出相应的解决方案。
二、不同材质之间的热膨胀系数差异1.问题描述由于不同材质具有不同的热膨胀系数，当它们被焊接在一起时，温度变化会导致组件的形变和应力集聚。
2.解决方案为了减少因热膨胀引起的应力，可以采取以下措施：- 按照设计要求选择合适的预留量：根据设计规范和使用条件，合理计算并设置预留量，以允许材料发生适当的膨胀和收缩。
- 采用缓冲层或垫片：在不同材质之间添加缓冲层或垫片可以补偿其热膨胀系数差异，减少应力集聚。
- 控制焊接温度和速度：通过控制焊接过程中的温度和速度，可以减小组件的形变幅度和应力。
三、不同材质之间的化学反应1.问题描述当不同材质之间发生焊接时，可能会出现化学反应。
这些反应可能导致焊缝区域的脆性、裂纹等问题。
2.解决方案为了避免化学反应对焊接质量造成的影响，可以采取以下措施：- 预先识别材料之间的化学反应：通过实验和分析，预先确定不同材质之间可能发生的化学反应。
根据测试结果选择合适的焊接方法和辅助材料。
- 使用合适的填充材料：选择与基材相容性好、能够抵御化学反应的填充材料。
这样可以在一定程度上防止异种钢焊接时出现脆性裂纹等问题。
四、强度不匹配引起的弱点问题1.问题描述由于不同钢材具有不同的力学性能，异种钢焊接会产生强度不匹配问题，从而导致焊接弱点区域。
2.解决方案为了解决强度不匹配引起的问题，可以考虑以下措施：- 采用过渡材料或复合材料：在异种钢焊接区域使用能够兼顾不同材质特性的过渡材料或复合材料，以提高焊缝的强度和韧性。
- 优化焊接工艺参数：通过优化焊接工艺参数，如焊接电流、速度等，可以减小强度差异对焊缝造成的影响。
五、其他问题与解决方法除了上述主要问题外，异种钢焊接中还可能遇到以下问题，并提出相应的解决方法：1. 气孔问题：采用合适的气体保护措施和操作技术，如增加惰性气体保护、减小氧气含量等。
A333GR.6低温钢与304L不锈钢异种钢管道的焊接
A333GR.6低温钢与304L不锈钢异种钢管道的焊接作者：全源梁会涛李登攀来源：《中国高新技术企业》2013年第19期摘要：文章通过对低温钢与奥氏体不锈钢异种钢焊接性分析，介绍了A333GR.6与304L 异种钢管道焊接接头的焊材选用、焊接工艺及焊接过程中的注意事项。
实践证明，合理控制焊接工艺，能够获得满意的异种钢接头，保证工程的安全运行。
关键词：异种钢；焊接材料；焊接工艺中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）28-0076-02在石油化工行业中，异种钢的焊接应用越来越多。
异种钢焊接结构除了能满足耐高温、耐腐蚀和耐磨损的要求外，还能节省成本，节约使用大量的贵金属，因此，异种钢焊接方法已成为石油化工行业中非常重要的一种焊接方法。
A333GR.6低温钢和304L奥氏体不锈钢都是美国ASTM牌号的钢种，已广泛应用于石油化工建设行业中，但这两种材质的异种钢焊接目前经验较少，为保证接头的焊接质量，对其焊接工艺进行具体的分析，并为同类焊接提供经验。
1 两种异种钢焊接性分析A333GR.6属于低温用碳钢，通常在最低冲击温度为-46℃的条件下使用；A312GR.304L为奥氏体不锈钢，通常可用于温度达-196℃的工况。
两种材质都可用于低温工况，分属低温用钢的无镍钢和含镍钢。
两种钢的化学成分和力学性能如表1和表2所示。
A333GR.6低温钢含碳量较低（一般在0.10%～0.24%之间），淬硬及冷裂倾向都较小，韧性和塑形较好，焊接时一般不易产生硬化组织和裂纹缺陷。
A312GR.304L奥氏体不锈钢具有超低的碳含量，使得在近焊缝的热影响区中尽量少地析出碳化物，从而大大地降低晶间腐蚀的风险。
由于两种钢的组织形态完全不一样，物理性能和化学成分差别较大，在焊接过程中易出现以下问题：（1）焊缝金属的稀释。
如果焊缝填充金属成分不当，易导致焊接接头合金元素被稀释，形成奥氏体的元素含量不足，接头出现淬硬组织，从而导致接头性能的下降；采用Ni>12%的焊接材料，能有效避免焊缝中淬硬组织的产生。
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不同匹配SA335P91/12Cr1MoV异种钢接头力学性能研究/Study on the mechan ical properties of welded joints o f Heterogeneous steels (SA335P91 a nd 12Cr1MoV)
随着电力工业的迅速发展，我国火电机组现在主要为300MW，600MW级的亚临界压力机组。
在主蒸汽运行温度为540℃和工作压力为16MPa或24MPa时，采用传统的12Cr1MoV耐热钢已经不能满足使用要求，目前广泛采用进口的SA335P91钢，虽然SA335P91钢能够满足生产实际要求，但价格昂贵，生产中必然面临SA335P91/12Cr1MoV异种钢的焊接问题。
目前生产中通常采用低匹配(焊接材料的强度与低强度12Cr1MoV母材的强度相近为低匹配)，中匹配(所选用焊接材料的强度介于两侧母材强度之间为中匹配)和高匹配(所选用焊接材料的强度与高强度SA335P91母材的强度相近为高匹配)进行施工，三种匹配哪种更佳是生产中最为关心的问题，所以合理评估三种匹配的性能无疑具有非常现实的意义。
通过用光学显微镜、扫描电镜、电子拉伸、示波冲击、硬度等试验方法对SA335P91/12Cr1MoV异种钢高、中、低三种匹配的焊接接头的组织和性能进行了系统地研究，结果表明： SA335P91/12Cr1MoV异种钢三种匹配的焊缝组织均为回火索氏体，SA335P91母材组织为回火索氏体，12Cr1MoV母材组织为铁素体＋珠光体。
三种匹配的12Cr1MoV一侧的近缝区有脱碳层，其相对应的焊缝金属有增碳层，低匹配脱碳层窄，中匹配脱碳层较宽，高匹配脱碳层最宽。
三种匹配的焊接接头焊缝金属的维氏硬度均高于两侧母材，高匹配的力学性能不均匀程度最严重，其次为中匹配、低匹配。
三种匹配的异种钢焊接接头室温具有良好的塑性，随着温度的增高，三种匹配焊接接头的屈服强度、抗拉强度均降低，断面收缩率和延伸率均上升，静力韧度下降，其中高匹配的静力韧度下降最为显著。
低匹配、中匹配、高匹配的异种钢焊接接头其焊缝金属的脆性转变温度(FATT)分别为7 8℃、79℃、91℃。
SA335P91/12Cr1MoV异种钢高、中、低三种匹配的焊接接头的综合性能为低匹配焊接接头最佳、中匹配次之、高匹配最差。