吴福兴
沈阳墅美天成建筑装饰工程有限公司
摘要：随着社会经济与科学技术的发展，我国各领域对不锈钢复合板需求量逐渐增加，作为基础材料，不锈钢复合板既沿袭了不锈钢的优势，也具有低合金钢的良好性能，并且相对于上述二者而言，不锈钢复合板的开发有利于基础材料经济成本控制。现阶段，不锈钢复合板在船舶工程、石油化工、海洋工程、建筑行业、电力行业、交通行业以及人们日常生活中得到广泛应用，受到业内人士青睐，其发展前景十分可观。因此，本文我们将以不锈钢复合板制备工艺现状为出发点，具体分析不锈钢复合板在焊接工程中的应用，以期掌握复合板焊接技术应用难点。
关键词：不锈钢复合板；开发；焊接工程；应用
众所周知，我国地大物博，各种金属材料应有尽有，但铝和镍金属矿在我国数量较少，可供开采资源有限，而铬金属是不锈钢生产的主要材料，所占含量达到10%以上。铬的大量使用会增加不锈钢生产和使用成本。根据相关部门统计数据显示，由于铬镍等合金价格得不到控制，从而纯不锈钢材料成本大幅度提升，而不锈钢复合板代替纯不锈钢材料，能够有效解决这一问题，成本方面节约45%左右。由此可见，不锈钢复合板的开发和应用具有节约材料、改善环境、提升性能等显著优势。
1·不锈钢复合板开发技术
1·1爆炸复合技术应用原理
爆炸复合技术应用原理是，将爆炸产生的化学能向机械能转化，受到高速和高压作用，基层和复层原子结合在一起，这种技术形式既有利于不锈钢复合板开发成本控制，也进一步满足了工业生产需求，在近年来得以高速发展，该项技术对复合板的应用和推广也具有重要意义。 不锈钢爆炸焊界面结合强度要求较高，小范围内元素迅速扩散，从而不利于金属化合物的形成，通过相关不锈钢爆炸焊研究可以了解到，炸药爆炸荷载产生的冲击作用于界面处晶粒，使其被拉长。针对碳钢不锈钢爆炸焊接复合板界面研究期间，我们发现复合板大波状结合界面下，复合板力学性能并未明显变化，之后微观融化现象在结合界面出现，并且形成扩散过渡层[1]。但是，实际应用期间，该焊接方式存在污染性大、场地限制等不足之处，无法实现大规模生产。
1·2直接轧制复合技术应用原理
首先，热轧复合技术工使用过程中，采取加热和塑形变形方式，实现金属表面互相接触原子间高度扩散目的，进而达到冶金结合，该项技术具有应用广泛、生产效率高的优势，但是其缺陷也十分明显，如碳钢中的碳容易扩散至不锈钢，碳钢一侧的脱碳层和不锈钢一侧的增碳层在结界处产生，对其力学性能造成不利影响。因此，我们可以将镍等作为隔离剂加入到两块复合板之间，起到但过度阻断作用，以防氧化及上述情况的发生。
其次，冷轧复合技术指的是在轧制压力下，两种金属结合面与原子之间距离接近，形成局部轧合点，这种方法应用期间，需要通过扩散退火促进复合界面性能提升。由于不需要提前加热复合板材，从而具有生产缓解简单的优势，并且施工流程对复层耐蚀性和基层力学性能，造成的影响较小。但是，这项技术的应用对轧机负载能力提出了更高的要求，同时需要注意，不锈钢复合板可逆冷轧时，首道次压下量应控制在30%以内，超过标准量则视容易造成预轧复合板破坏[2]。
1·3浇筑复合技术应用原理
采用模铸法制备不锈钢复合板期间，应将隔离剂涂抹在两块不锈钢板上，确保四周焊合，检查焊接部位是否有缺陷，之后在熔融的碳钢或低合金金属溶液中浸入不锈钢板，复合板铸模基本完成，之后在隔离剂处将其拨开，形成两块复合板，该技术在不锈钢复合板生产中广泛应用。其中逆向凝固法下，可以制成双面不锈钢复合带，制作期间在不锈钢金属液中浸入低合金钢，使其从里至外凝固，这种方法近年来受到人们青睐，与现代连铸技术相比，也具有节约成本、缩短工艺流程的优势[3]。
最后，电磁连铸法在我国的研究起步较晚，该方法是通过洛伦兹力，分离不锈钢熔融液体和碳钢熔融液体，之后利用结晶器冷却功能，上部熔池中的钢液凝固为复合钢坯外层，下部熔池钢液凝固在外壳里面，成为复合钢坯内芯。
2·焊接工程中不锈钢复合板的具体应用
奥氏体不锈钢复合板耐腐蚀性能与综合力学性能较高，石油化工日常工作期间，油管和管道中得以应用，同时复合板具有良好的耐腐蚀性能和爆炸焊接性能，能够在电厂电站中烟气脱硫等腐蚀环境下应用，目前奥氏体不锈钢复合板在不锈钢复合板市场中，占有重要地位。其次，铁素体不锈钢复合板生产，具有成本低廉的特点，在加氢裂化装置罐式容器筒体中应用较多，但其应用普及性远不及奥氏体不锈钢复合板。马氏体不锈钢复合板具有高耐磨性、高硬度及高强度性能特点，但其焊接工艺流程繁琐，需要经历预热、焊后热处理环节，对于焊材韧性要求较高。如果生产条件无法进行预热和焊后热处理，那么将进一步提高焊接工艺要求，确保焊接评定满足复合板性能要求，经一定条件退火后，焊接接头强度有所降低，复合板整体塑性提升。
3·不锈钢复合板连接技术
3·1焊接要点
焊缝材料由三部分组成，分别为过渡层焊缝、基层焊缝和覆层焊缝，在同一个焊缝中，有不同焊材结合在一起，其力学性能和热学性能不尽相同，如奥氏体不锈钢的线膨胀系数大于碳钢，而热导率则低于碳钢很多。因此，焊接后容易存在变形和残余应力问题，甚至出现焊接裂纹问题，在低熔点共晶体、热应力等共同作用下，过渡层熔合线部位纵向裂纹出现，生产单位需要通过预热解决此问题。同时，过渡层干菜中具有一定Cr、Ni，从而焊接过程中，受到热循环作用，过渡层焊接元素会向基层焊缝部位扩散，致使基层Cr、Ni元素含量增加。根据相关研究表明，元素扩散情况下，焊缝扩散位置产生类马氏体组织[4]。
3·2焊接工艺要点
在一般情况下，不锈钢复合后半基层金属焊接方式包括埋弧焊、焊条电弧焊等等，覆层金属通常采用钨极氩弧焊、焊条电弧焊、熔化极惰性气体保护焊等方式。研究填充金属过程中，应结合板厚和结构因素综合考虑，反之则容易发生应力应变增加问题，因此焊接坡口的选择对焊接质量具有直接影响，开发、研究单位应严格遵守《不锈钢复合钢板焊接技术要求》相关规定，开展具体工作，确保不坡口焊接过程中，基层和覆层的焊接互不干扰，过渡层明显，从而实现稀释率问题的控制。
总结语：
综上所述，经过相关研究发现，相对于纯不锈钢材料而言，不锈钢复合板材料具有更好的耐腐蚀及强度性能，目前在海洋工程、矿山机械、电力行业等领域得到广泛应用，使不锈钢产业在激烈的市场竞争下占有一席之地。不锈钢复合板开发过程中，其复合方法研究较为成熟，轧制复合法和爆炸复合法应用更加便捷，特殊复合材料焊接，涉及到复杂的加工工艺，我们应加强过渡层焊缝的设计和优化工作，这样才得以确保焊接整体质量。本文我们对不锈钢复合板开发技术及其连接技术进行了具体分析，希望能够为专业人员研究提供一些参考。
参考文献：
[1]张保林, 宋丽平, 燕样样,等. 304/Q345R不锈钢复合板焊接工艺与焊接缺陷分析[J]. 南方农机, 2019, 050(023):35-36.
[2]张宝军, 赵毅霞. 超薄钛/钢复合板爆炸工艺的试验与研究[J]. 科学技术创新, 2020(27):27-28.
[3]陈凯, 马勇, 何尧,等. C276/304L爆炸焊接复合板界面熔化区微观组织及形成过程[J]. 精密成形工程, 2020, 012(002):67-71.
[4]曾周燏, 李东晖, 王青峰. 铁路桥梁用轧制不锈钢复合板的应用性研究[J]. 现代冶金, 2019, 047(001):11-16.