常有配管設計人員咨詢我們：不銹鋼和碳鋼（低合金鋼）是否可以直接焊接 ？首先應該明確，不(bu)銹鋼和碳鋼是可以直接焊接的，但是在管道設計時，需要分具體情況進行分析，才能最終確定。
不銹鋼與碳鋼管道可能(neng)存在異種鋼焊接的情況：
①. 由于儀表配管大多管徑小，對管道內潔要求高，一些設計單位為了統一裝置的儀表配管，材料都采用不銹鋼管(guan)，不銹鋼儀表與碳鋼管道可能存在異種鋼焊接；
②. 有的特殊伴(ban)熱管(guan)為不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼，而蒸汽(qi)分配站為碳(tan)鋼，此時會出現碳(tan)鋼與不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的連接(jie)；
③. 有的設備為不銹鋼，而壓(ya)力管道為碳鋼，此(ci)時會(hui)出(chu)現碳鋼與不銹鋼的連接(jie)；
④. 有的(de)夾(jia)套管芯(xin)管用(yong)(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、夾(jia)套用(yong)(yong)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)，有的(de)夾(jia)套芯(xin)管用(yong)(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、夾(jia)套也用(yong)(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、熱(re)媒管用(yong)(yong)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)，會出現(xian)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)與不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)連接。
一、一般情(qing)況(kuang)碳(tan)鋼(gang)與不(bu)銹鋼(gang)不(bu)直接接觸
1. 在GB50235《工(gong)業(ye)金(jin)屬(shu)管道工(gong)程施(shi)工(gong)規范(fan)》規定(ding)“不銹鋼(gang)管道與支架(jia)之(zhi)間應墊入不銹鋼(gang)或(huo)氯離子含量(liang)不超過50x10-6的非金(jin)屬(shu)墊片”，原因是(shi)不銹鋼(gang)和(he)碳(tan)鋼(gang)直接接觸會發生電化(hua)學腐蝕，在儲(chu)存、運(yun)輸、加(jia)工(gong)和(he)安(an)裝時(shi)，一定(ding)要(yao)嚴(yan)格分開(kai)。
2. 不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的金相組織和表面(mian)鈍化(hua)膜，使得(de)它(ta)在一般(ban)情況下(xia)較難與介質(zhi)發生(sheng)(sheng)化(hua)學反應而被腐蝕(shi)(shi)(shi)，但并不(bu)是(shi)(shi)在任何條(tiao)件下(xia)都(dou)不(bu)能被腐蝕(shi)(shi)(shi)。在腐蝕(shi)(shi)(shi)介質(zhi)和誘因（如劃(hua)傷、飛濺、割渣等）存在的條(tiao)件下(xia)，不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也能與腐蝕(shi)(shi)(shi)介質(zhi)發生(sheng)(sheng)緩慢的化(hua)學和電(dian)化(hua)學反應被腐蝕(shi)(shi)(shi)，而且在一定(ding)條(tiao)件下(xia)的腐蝕(shi)(shi)(shi)速度(du)相當快而產(chan)生(sheng)(sheng)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)現象(xiang)，尤(you)其是(shi)(shi)點蝕(shi)(shi)(shi)和縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)。不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)件的腐蝕(shi)(shi)(shi)機理(li)主要(yao)為電(dian)化(hua)學腐蝕(shi)(shi)(shi)。當不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與碳(tan)鋼(gang)直接(jie)接(jie)觸會產(chan)生(sheng)(sheng)腐蝕(shi)(shi)(shi)。
3. 不銹鋼與碳鋼直接接觸腐蝕分析。鉻-鎳不銹鋼是現今運用最為廣泛的不銹鋼，國內牌號06Cr19Ni10，國際常用牌號304，不銹鋼因為含有18％以上的鉻以及8％以上的鎳含量，從而具有良好的耐腐蝕和成型的綜合性能。
碳(tan)(tan)鋼(gang)材(cai)(cai)料含(han)碳(tan)(tan)量的(de)多(duo)少直接(jie)關系到碳(tan)(tan)素(su)鋼(gang)材(cai)(cai)料性(xing)(xing)能，隨著(zhu)含(han)碳(tan)(tan)量增加，鋼(gang)的(de)硬度、強度隨之提升，鋼(gang)材(cai)(cai)的(de)塑性(xing)(xing)、可(ke)焊(han)性(xing)(xing)能降低。同(tong)時碳(tan)(tan)鋼(gang)中(zhong)錳元(yuan)素(su)、硅元(yuan)素(su)、鎳元(yuan)素(su)、硫元(yuan)素(su)也對(dui)碳(tan)(tan)鋼(gang)材(cai)(cai)性(xing)(xing)能影響(xiang)。
電(dian)(dian)(dian)偶(ou)腐蝕(shi)(shi)，是(shi)由兩(liang)種不(bu)同電(dian)(dian)(dian)位金(jin)屬(shu)接(jie)觸，從而(er)引起電(dian)(dian)(dian)位低的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)發(fa)生腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)異種金(jin)屬(shu)接(jie)觸腐蝕(shi)(shi)。當不(bu)銹鋼材(cai)(cai)料(liao)與碳(tan)(tan)鋼材(cai)(cai)料(liao)混(hun)合儲存時，不(bu)銹鋼含有鎳、鉻金(jin)屬(shu)元素(su)(su)而(er)活潑性降低，電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)(dian)位便高(gao)于普通碳(tan)(tan)鋼為(wei)陰極(ji)(ji)、碳(tan)(tan)鋼為(wei)陽極(ji)(ji)。在潮濕的(de)(de)(de)空氣中(zhong)水汽不(bu)可避免地溶入(ru)二(er)(er)氧化(hua)(hua)碳(tan)(tan)而(er)形(xing)成(cheng)酸性的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)解質，從而(er)形(xing)成(cheng)電(dian)(dian)(dian)偶(ou)反應，碳(tan)(tan)素(su)(su)體中(zhong)的(de)(de)(de)鐵元素(su)(su)失去電(dian)(dian)(dian)子(zi)，形(xing)成(cheng)正二(er)(er)價鐵離子(zi)，得到(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)子(zi)的(de)(de)(de)鐵元素(su)(su)變成(cheng)三氧化(hua)(hua)二(er)(er)鐵，電(dian)(dian)(dian)流就會如(ru)此通過高(gao)位電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)（陽極(ji)(ji)）金(jin)屬(shu)流入(ru)低位電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)（陰極(ji)(ji)），至此金(jin)屬(shu)化(hua)(hua)學能以(yi)電(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)(de)形(xing)式(shi)損失，陰極(ji)(ji)金(jin)屬(shu)因受(shou)到(dao)(dao)保護而(er)腐蝕(shi)(shi)減慢，陽極(ji)(ji)以(yi)電(dian)(dian)(dian)子(zi)損失而(er)更快地腐蝕(shi)(shi)。
當不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)與(yu)碳鋼(gang)(gang)直接(jie)接(jie)觸時(shi)，隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)推(tui)移，碳鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕不(bu)(bu)斷地(di)(di)鈍化(hua)，碳鋼(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)產(chan)物對碳鋼(gang)(gang)起(qi)到了(le)一定性的(de)(de)(de)(de)保(bao)(bao)護(hu)作用，從(cong)而減緩了(le)碳鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)。但(dan)是不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)推(tui)移，材(cai)料(liao)(liao)(liao)表面的(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)保(bao)(bao)護(hu)膜不(bu)(bu)斷地(di)(di)損(sun)失，且(qie)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)因(yin)為前(qian)期腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)極小(xiao)，腐(fu)(fu)(fu)蝕產(chan)物較(jiao)少，難以對不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)起(qi)到保(bao)(bao)護(hu)作用，最終(zhong)是不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)推(tui)移其腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)不(bu)(bu)斷地(di)(di)加大。綜合上述，不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)與(yu)碳鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)接(jie)觸腐(fu)(fu)(fu)蝕為前(qian)期碳鋼(gang)(gang)材(cai)料(liao)(liao)(liao)腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)較(jiao)快，但(dan)是隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)推(tui)移碳鋼(gang)(gang)腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)減低，而不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕速(su)(su)率(lv)(lv)(lv)不(bu)(bu)斷地(di)(di)加大。
二、不銹鋼與(yu)碳(tan)鋼的異(yi)種鋼焊接
根據GB 50236《現場設備、工(gong)業管(guan)道(dao)焊(han)接(jie)工(gong)程施工(gong)規范》、SH/T 3526《石油(you)化工(gong)異種鋼焊(han)接(jie)規程》等規范的要求，進行不銹鋼與碳(tan)鋼異種鋼焊(han)接(jie)。但是，不銹鋼與碳(tan)鋼的異種鋼焊(han)接(jie)容易出現以下問題(ti)。
1. 熔點差異
不銹鋼和碳鋼材(cai)料熔點不一樣(yang)，當焊(han)接過程(cheng)中，兩(liang)種金屬熔點相(xiang)差較大時，就可能(neng)出(chu)現焊(han)接性(xing)能(neng)降低(di)，熔點較低(di)的金屬會產(chan)生金屬流失，還有可能(neng)是蒸發和合金元素的大量燒損，這樣(yang)就會產(chan)生很多實際操作問題。
2. 熱導率(lv)和比熱容差異
金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的熱(re)導(dao)率(lv)和比熱(re)容是影響焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)技術重要因素(su)，對被焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)的熔(rong)化(hua)和焊(han)(han)(han)縫的凝固結晶造成影響。不銹鋼熱(re)導(dao)率(lv)數值(zhi)大約是碳鋼的三(san)分之一(yi)，明顯(xian)差異很大，這樣的差異就(jiu)會導(dao)致(zhi)兩種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)物質熔(rong)化(hua)時(shi)間不同步(bu)，金(jin)(jin)(jin)屬(shu)結合效果(guo)也(ye)不太好(hao)，運行過程(cheng)中就(jiu)會影響焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)過程(cheng)，最(zui)終(zhong)焊(han)(han)(han)縫性能不良。
3. 線膨脹系數差異
不(bu)銹鋼(gang)和碳鋼(gang)線膨脹系數是(shi)不(bu)一樣的(de)，這種不(bu)同(tong)性能就會在焊接(jie)(jie)連接(jie)(jie)后促(cu)使(shi)兩種金屬冷卻后產生不(bu)同(tong)反應，焊縫(feng)收縮(suo)量不(bu)同(tong)，接(jie)(jie)頭處就會出現(xian)高應力狀態，促(cu)使(shi)焊縫(feng)處或者熱影響區域產生裂紋，甚至導致(zhi)焊縫(feng)與金屬剝離現(xian)象(xiang)。
4. 電磁性差異(yi)
兩種金屬的(de)電(dian)磁性差異不(bu)(bu)(bu)同(tong)，就(jiu)有可能導致焊(han)接連接時(shi)出現(xian)不(bu)(bu)(bu)穩定現(xian)象(xiang)，不(bu)(bu)(bu)銹鋼和碳鋼的(de)電(dian)磁性就(jiu)存在很大(da)差異，容易(yi)造成焊(han)接電(dian)弧偏弧或者電(dian)弧燃(ran)燒不(bu)(bu)(bu)穩定結果，這樣就(jiu)會出現(xian)焊(han)縫處(chu)變形變壞。
5. 形(xing)成脆性化合(he)物
金(jin)屬(shu)進(jin)行(xing)焊(han)接后在焊(han)縫處(chu)形成新物(wu)質，成為金(jin)屬(shu)間化合物(wu)，這些(xie)物(wu)質有些(xie)物(wu)理屬(shu)性(xing)較脆(cui)，就可能(neng)對接頭處(chu)力學性(xing)能(neng)產生(sheng)較大影響，甚至會降低焊(han)縫處(chu)塑性(xing)和韌性(xing)。有些(xie)金(jin)屬(shu)焊(han)接后，接頭處(chu)性(xing)能(neng)良好(hao)，但(dan)是容(rong)易生(sheng)成其(qi)他物(wu)質，比(bi)如在熱影響區(qu)的晶界上形成一種貧(pin)鉻層，這種物(wu)質含有碳(tan)化物(wu)，一旦(dan)產生(sheng)，就會導致在使用過程中產生(sheng)晶間腐蝕。
三、不(bu)銹鋼與碳鋼的連接(jie)
1. 不銹鋼與碳鋼管道的法(fa)蘭連接
通過上(shang)述綜合分析，配管設計時，一般(ban)盡量(liang)避免異(yi)種鋼焊接(jie)，當(dang)遇到工藝參數改變，管道(dao)等級變化，不(bu)銹鋼與碳(tan)鋼管道(dao)需要連接(jie)時，一般(ban)用(yong)法(fa)蘭連接(jie)分界。特別是高溫、高壓流(liu)體管道(dao)避免異(yi)種鋼焊接(jie)。
2. 不銹鋼與碳鋼的(de)焊接(jie)連接(jie)與工藝措(cuo)施(shi)
當常溫、低壓流(liu)體管道在特殊情況下，必須采(cai)用(yong)不銹鋼和碳鋼直接(jie)(jie)焊(han)接(jie)(jie)時，需(xu)注意焊(han)接(jie)(jie)完(wan)成后最后進(jin)行消除(chu)應力熱處理，并需(xu)注意以下焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝措施：
①. 選(xuan)擇焊接材(cai)料
不(bu)銹鋼和(he)碳鋼進(jin)行焊(han)(han)接，焊(han)(han)口(kou)處(chu)金屬(shu)(shu)化學成分是由(you)填充金屬(shu)(shu)決(jue)定，兩種不(bu)同金屬(shu)(shu)具有不(bu)同焊(han)(han)接屬(shu)(shu)性(xing)，從調整(zheng)焊(han)(han)縫(feng)和(he)熔合(he)區組織性(xing)能(neng)，改變(bian)焊(han)(han)接接頭應(ying)力分布狀況，抑制熔和(he)區中(zhong)(zhong)碳擴散等方面進(jin)行研究，實(shi)現(xian)結構使用性(xing)能(neng)最終(zhong)目標，幫助(zhu)焊(han)(han)縫(feng)金屬(shu)(shu)的(de)成分應(ying)力接近其中(zhong)(zhong)一種金屬(shu)(shu)成分，一般工業中(zhong)(zhong)都是選擇奧氏體不(bu)銹鋼焊(han)(han)條A307。
②. 焊(han)接接頭坡口
焊(han)(han)(han)接接頭處(chu)會出現不(bu)同大(da)小(xiao)坡(po)口(kou)，4mm厚(hou)度不(bu)用開坡(po)口(kou)，采(cai)取直(zhi)接焊(han)(han)(han)接方式進行；4～6mm厚(hou)度，焊(han)(han)(han)縫處(chu)直(zhi)接進行雙面焊(han)(han)(han)接，不(bu)需要(yao)(yao)開坡(po)口(kou)；6mm以(yi)上就(jiu)(jiu)屬于大(da)數(shu)值，進行開坡(po)口(kou)就(jiu)(jiu)需要(yao)(yao)確保焊(han)(han)(han)接熔合區的性能，一般(ban)都是開V形或者X形坡(po)口(kou)。
③. 焊接操作方(fang)法
采(cai)用手工弧焊方(fang)式。選擇比較小(xiao)的(de)熱(re)輸入，小(xiao)的(de)焊接(jie)電流，采(cai)取比較快的(de)焊接(jie)速度，電流和(he)速度要(yao)控制在(zai)合理(li)范(fan)圍，不引起失誤。采(cai)用短弧焊，焊接(jie)時(shi)電弧要(yao)偏向(xiang)(xiang)碳鋼(gang)材(cai)(cai)料方(fang)向(xiang)(xiang)，保障兩(liang)側金(jin)屬材(cai)(cai)料受熱(re)均勻一致，確保兩(liang)邊(bian)受熱(re)一致。
④. 焊后處理和檢驗。
