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，不銹鋼(gang)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(bu)銹鋼與碳鋼管道可能存在(zai)異種鋼焊接的情(qing)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，不銹鋼儀表與碳鋼管道可能存在異種鋼焊接；
②. 有的特殊伴熱(re)管為不銹(xiu)鋼，而蒸汽分配站為碳鋼，此(ci)時會(hui)出(chu)現碳鋼與不銹(xiu)鋼的連(lian)接；
③. 有的(de)設備(bei)為不銹鋼，而(er)壓(ya)力管道(dao)為碳鋼，此時(shi)會出現碳鋼與不銹鋼的(de)連接；
④. 有的夾(jia)套(tao)管芯管用(yong)(yong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)、夾(jia)套(tao)用(yong)(yong)碳鋼(gang)(gang)，有的夾(jia)套(tao)芯管用(yong)(yong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)、夾(jia)套(tao)也用(yong)(yong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)、熱媒管用(yong)(yong)碳鋼(gang)(gang)，會出現碳鋼(gang)(gang)與(yu)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的連接。
一、一般情(qing)況碳鋼(gang)與不(bu)銹鋼(gang)不(bu)直接(jie)接(jie)觸
1. 在GB50235《工業金屬管道工程施工規范》規定“不銹鋼管道與支(zhi)架之間應墊入(ru)不銹鋼或(huo)氯離子含量不超過50x10-6的非金屬墊片”，原因(yin)是不銹鋼和(he)碳鋼直接接觸會發生電化學腐蝕(shi)，在儲存、運(yun)輸、加工和(he)安裝時(shi)，一定要嚴格分開。
2. 不銹鋼(gang)的(de)金(jin)相組織和(he)表(biao)面鈍化(hua)(hua)膜，使得它在(zai)(zai)一(yi)般(ban)情況下(xia)(xia)較難與介質(zhi)發生(sheng)化(hua)(hua)學(xue)反應而被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)，但并不是(shi)在(zai)(zai)任何條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)(xia)都(dou)不能(neng)被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)(zai)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)和(he)誘因（如劃傷(shang)、飛濺(jian)、割渣等）存在(zai)(zai)的(de)條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)(xia)，不銹鋼(gang)也能(neng)與腐(fu)蝕(shi)(shi)介質(zhi)發生(sheng)緩慢的(de)化(hua)(hua)學(xue)和(he)電化(hua)(hua)學(xue)反應被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)，而且在(zai)(zai)一(yi)定條(tiao)(tiao)件(jian)下(xia)(xia)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速度相當(dang)快(kuai)而產(chan)生(sheng)銹蝕(shi)(shi)現象，尤其是(shi)點蝕(shi)(shi)和(he)縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)。不銹鋼(gang)件(jian)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)機理(li)主要為電化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)蝕(shi)(shi)。當(dang)不銹鋼(gang)與碳鋼(gang)直接接觸(chu)會產(chan)生(sheng)腐(fu)蝕(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)鋼(gang)材料含碳(tan)量的(de)多少直接關系到碳(tan)素鋼(gang)材料性(xing)(xing)能(neng)，隨著含碳(tan)量增加(jia)，鋼(gang)的(de)硬度(du)、強度(du)隨之提升(sheng)，鋼(gang)材的(de)塑性(xing)(xing)、可焊性(xing)(xing)能(neng)降低。同時碳(tan)鋼(gang)中錳元(yuan)素、硅(gui)元(yuan)素、鎳元(yuan)素、硫元(yuan)素也(ye)對碳(tan)鋼(gang)材性(xing)(xing)能(neng)影響(xiang)。
電(dian)偶腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，是由兩種不同電(dian)位(wei)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)接觸(chu)，從(cong)而(er)引起電(dian)位(wei)低(di)(di)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)發生腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)異種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)接觸(chu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。當不銹鋼(gang)材料(liao)與碳(tan)(tan)鋼(gang)材料(liao)混合儲(chu)存時，不銹鋼(gang)含(han)有鎳(nie)、鉻金(jin)(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)而(er)活潑性降低(di)(di)，電(dian)極(ji)(ji)電(dian)位(wei)便高于普(pu)通碳(tan)(tan)鋼(gang)為陰(yin)極(ji)(ji)、碳(tan)(tan)鋼(gang)為陽極(ji)(ji)。在潮濕的(de)空氣中水(shui)汽不可避免地(di)溶入(ru)二(er)氧化碳(tan)(tan)而(er)形成(cheng)酸性的(de)電(dian)解(jie)質，從(cong)而(er)形成(cheng)電(dian)偶反(fan)應，碳(tan)(tan)素(su)體(ti)中的(de)鐵元(yuan)素(su)失(shi)(shi)去(qu)電(dian)子(zi)，形成(cheng)正(zheng)二(er)價(jia)鐵離子(zi)，得(de)到電(dian)子(zi)的(de)鐵元(yuan)素(su)變(bian)成(cheng)三氧化二(er)鐵，電(dian)流就(jiu)會(hui)如此通過高位(wei)電(dian)極(ji)(ji)（陽極(ji)(ji)）金(jin)(jin)(jin)屬(shu)流入(ru)低(di)(di)位(wei)電(dian)極(ji)(ji)（陰(yin)極(ji)(ji)），至此金(jin)(jin)(jin)屬(shu)化學能(neng)以(yi)電(dian)能(neng)的(de)形式(shi)損失(shi)(shi)，陰(yin)極(ji)(ji)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)因受到保(bao)護而(er)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)減慢，陽極(ji)(ji)以(yi)電(dian)子(zi)損失(shi)(shi)而(er)更快地(di)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。
當(dang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼與碳(tan)(tan)(tan)鋼直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)時，隨著(zhu)時間的(de)(de)推(tui)移，碳(tan)(tan)(tan)鋼的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)不(bu)(bu)斷地(di)(di)鈍化，碳(tan)(tan)(tan)鋼腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)產物對碳(tan)(tan)(tan)鋼起到(dao)了一定性的(de)(de)保護作用，從而減(jian)緩了碳(tan)(tan)(tan)鋼的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)。但(dan)是不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)隨著(zhu)時間的(de)(de)推(tui)移，材料表面的(de)(de)鈍化保護膜不(bu)(bu)斷地(di)(di)損失，且不(bu)(bu)銹(xiu)鋼因為前期腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)極小，腐(fu)(fu)蝕(shi)產物較少，難以(yi)對不(bu)(bu)銹(xiu)鋼材料起到(dao)保護作用，最終是不(bu)(bu)銹(xiu)鋼材料隨著(zhu)時間的(de)(de)推(tui)移其腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)速(su)(su)率(lv)不(bu)(bu)斷地(di)(di)加(jia)大。綜合上(shang)述(shu)，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼與碳(tan)(tan)(tan)鋼的(de)(de)接(jie)觸(chu)腐(fu)(fu)蝕(shi)為前期碳(tan)(tan)(tan)鋼材料腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)較快，但(dan)是隨著(zhu)時間的(de)(de)推(tui)移碳(tan)(tan)(tan)鋼腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)減(jian)低，而不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)(su)率(lv)不(bu)(bu)斷地(di)(di)加(jia)大。
二(er)、不銹(xiu)鋼與碳鋼的異種鋼焊(han)接
根據GB 50236《現場設備、工(gong)(gong)業管道焊接(jie)工(gong)(gong)程施(shi)工(gong)(gong)規范》、SH/T 3526《石油化工(gong)(gong)異種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)焊接(jie)規程》等規范的要求(qiu)，進行不銹鋼(gang)(gang)與(yu)碳鋼(gang)(gang)異種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)焊接(jie)。但是，不銹鋼(gang)(gang)與(yu)碳鋼(gang)(gang)的異種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)焊接(jie)容易出(chu)現以下問(wen)題。
1. 熔點差異
不(bu)銹鋼和(he)碳鋼材(cai)料熔(rong)點(dian)不(bu)一樣，當焊接(jie)過程中，兩種金屬熔(rong)點(dian)相差較大(da)時(shi)，就可(ke)能出現(xian)焊接(jie)性能降(jiang)低(di)，熔(rong)點(dian)較低(di)的金屬會產生金屬流(liu)失(shi)，還(huan)有可(ke)能是蒸發和(he)合金元素的大(da)量燒損，這樣就會產生很多實(shi)際操作(zuo)問題。
2. 熱(re)導率和比熱(re)容(rong)差異
金屬的熱(re)導(dao)率(lv)和比(bi)熱(re)容(rong)是(shi)影(ying)響(xiang)焊(han)接(jie)技術(shu)重要因素，對(dui)被焊(han)接(jie)材(cai)料的熔化和焊(han)縫的凝固結晶(jing)造成影(ying)響(xiang)。不(bu)銹(xiu)鋼熱(re)導(dao)率(lv)數值(zhi)大約是(shi)碳鋼的三分之(zhi)一(yi)，明顯差異(yi)(yi)很大，這樣的差異(yi)(yi)就(jiu)會導(dao)致兩種金屬物質熔化時間不(bu)同(tong)步(bu)，金屬結合(he)效果也不(bu)太好，運行過(guo)程中就(jiu)會影(ying)響(xiang)焊(han)接(jie)過(guo)程，最(zui)終焊(han)縫性能不(bu)良。
3. 線膨脹系數差異(yi)
不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)和碳鋼(gang)線膨脹系(xi)數(shu)是不(bu)(bu)(bu)一樣的(de)，這種不(bu)(bu)(bu)同(tong)性能就(jiu)會在焊(han)(han)接(jie)連接(jie)后促使兩種金屬冷卻(que)后產生不(bu)(bu)(bu)同(tong)反應，焊(han)(han)縫收(shou)縮量不(bu)(bu)(bu)同(tong)，接(jie)頭處(chu)就(jiu)會出現(xian)高應力(li)狀態，促使焊(han)(han)縫處(chu)或者熱影響區域產生裂紋，甚至導致焊(han)(han)縫與金屬剝離現(xian)象。
4. 電磁性差異
兩種金(jin)屬的(de)電磁性差(cha)(cha)異(yi)不(bu)(bu)同，就有可能導致(zhi)焊接連接時出現(xian)不(bu)(bu)穩(wen)定現(xian)象(xiang)，不(bu)(bu)銹鋼(gang)和碳(tan)鋼(gang)的(de)電磁性就存在很大差(cha)(cha)異(yi)，容(rong)易造(zao)成焊接電弧(hu)偏(pian)弧(hu)或者電弧(hu)燃(ran)燒不(bu)(bu)穩(wen)定結果，這樣就會(hui)出現(xian)焊縫處(chu)變(bian)形變(bian)壞。
5. 形(xing)成脆性化合物
金屬(shu)(shu)進行焊(han)(han)接(jie)后在(zai)焊(han)(han)縫處(chu)形成新物質(zhi)，成為金屬(shu)(shu)間化合物，這些(xie)物質(zhi)有些(xie)物理屬(shu)(shu)性較(jiao)(jiao)脆，就(jiu)可能(neng)對接(jie)頭處(chu)力學(xue)性能(neng)產生較(jiao)(jiao)大影響，甚至會(hui)降(jiang)低焊(han)(han)縫處(chu)塑性和韌性。有些(xie)金屬(shu)(shu)焊(han)(han)接(jie)后，接(jie)頭處(chu)性能(neng)良好，但是(shi)容(rong)易生成其他(ta)物質(zhi)，比如在(zai)熱影響區的(de)晶界上形成一種貧鉻(ge)層(ceng)，這種物質(zhi)含(han)有碳化物，一旦產生，就(jiu)會(hui)導致在(zai)使(shi)用過程中(zhong)產生晶間腐蝕。
三、不銹鋼(gang)與碳鋼(gang)的(de)連接
1. 不銹(xiu)鋼與碳鋼管(guan)道的法(fa)蘭連接
通(tong)過上述綜合分(fen)析(xi)，配管(guan)設(she)計時，一般(ban)盡量避免異種鋼(gang)焊接(jie)，當遇到工藝(yi)參數改(gai)變，管(guan)道等級變化，不銹鋼(gang)與碳鋼(gang)管(guan)道需要連(lian)接(jie)時，一般(ban)用法(fa)蘭(lan)連(lian)接(jie)分(fen)界。特別(bie)是(shi)高(gao)溫、高(gao)壓流體管(guan)道避免異種鋼(gang)焊接(jie)。
2. 不(bu)銹鋼與碳鋼的焊接連接與工(gong)藝措施
當(dang)常溫、低壓流體(ti)管道在特殊情況下(xia)(xia)，必須采用不銹鋼(gang)和碳鋼(gang)直(zhi)接焊(han)(han)接時，需注意(yi)焊(han)(han)接完成后最后進行消除應力熱處(chu)理，并需注意(yi)以下(xia)(xia)焊(han)(han)接工藝(yi)措施：
①. 選擇焊接材料(liao)
不(bu)銹鋼和(he)(he)碳(tan)鋼進行焊(han)接(jie)，焊(han)口處金(jin)屬(shu)(shu)化學成(cheng)(cheng)分是(shi)由填充(chong)金(jin)屬(shu)(shu)決(jue)定，兩種(zhong)不(bu)同金(jin)屬(shu)(shu)具有不(bu)同焊(han)接(jie)屬(shu)(shu)性(xing)，從調整焊(han)縫(feng)和(he)(he)熔(rong)合區組織性(xing)能(neng)，改變焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)應(ying)力分布(bu)狀況(kuang)，抑制熔(rong)和(he)(he)區中碳(tan)擴散等方面進行研究，實現結構使用(yong)性(xing)能(neng)最終目標，幫助焊(han)縫(feng)金(jin)屬(shu)(shu)的(de)成(cheng)(cheng)分應(ying)力接(jie)近其(qi)中一(yi)種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)成(cheng)(cheng)分，一(yi)般工業中都是(shi)選擇奧氏體不(bu)銹鋼焊(han)條A307。
②. 焊接接頭坡(po)口
焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭處(chu)(chu)會出現不同大小坡(po)口(kou)(kou)，4mm厚度(du)不用開(kai)坡(po)口(kou)(kou)，采取直接(jie)(jie)焊接(jie)(jie)方式(shi)進(jin)行；4～6mm厚度(du)，焊縫處(chu)(chu)直接(jie)(jie)進(jin)行雙面焊接(jie)(jie)，不需要開(kai)坡(po)口(kou)(kou)；6mm以上(shang)就屬于大數值(zhi)，進(jin)行開(kai)坡(po)口(kou)(kou)就需要確(que)保(bao)焊接(jie)(jie)熔合區(qu)的性能，一般都(dou)是開(kai)V形(xing)或者X形(xing)坡(po)口(kou)(kou)。
③. 焊接(jie)操作方法
采用手(shou)工弧焊(han)(han)方(fang)式。選擇比較小的熱(re)輸入，小的焊(han)(han)接電(dian)流，采取比較快的焊(han)(han)接速度，電(dian)流和速度要控制在(zai)合理范圍，不引(yin)起(qi)失(shi)誤。采用短弧焊(han)(han)，焊(han)(han)接時(shi)電(dian)弧要偏(pian)向碳鋼材料(liao)方(fang)向，保障兩側金屬材料(liao)受(shou)熱(re)均勻一致，確保兩邊(bian)受(shou)熱(re)一致。
④. 焊(han)后(hou)處理(li)和檢驗。
