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(tan)鋼管道可能存在異種鋼焊接的(de)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(xiu)鋼(gang)管，不銹鋼儀表與碳鋼管道可能存在異種鋼焊接；
②. 有(you)的特殊伴熱管為(wei)不銹鋼(gang)，而蒸(zheng)汽分配站為(wei)碳鋼(gang)，此時(shi)會出現碳鋼(gang)與不銹鋼(gang)的連接；
③. 有的設(she)備為不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，而壓力管道為碳鋼(gang)，此時會出現碳鋼(gang)與不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的連接；
④. 有(you)(you)的(de)夾套管(guan)芯(xin)管(guan)用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)、夾套用(yong)碳鋼(gang)，有(you)(you)的(de)夾套芯(xin)管(guan)用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)、夾套也用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)、熱媒管(guan)用(yong)碳鋼(gang)，會出現碳鋼(gang)與不銹(xiu)鋼(gang)的(de)連接。
一、一般(ban)情況碳鋼(gang)與不銹(xiu)鋼(gang)不直接接觸
1. 在GB50235《工(gong)(gong)業金屬管(guan)道工(gong)(gong)程施工(gong)(gong)規范》規定“不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)道與支(zhi)架(jia)之間應墊入不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)或氯離子含量不(bu)(bu)(bu)超過50x10-6的非(fei)金屬墊片(pian)”，原(yuan)因是不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)和碳(tan)鋼(gang)(gang)直接(jie)接(jie)觸會(hui)發生電化學腐蝕，在儲(chu)存、運輸、加工(gong)(gong)和安裝(zhuang)時，一定要嚴格(ge)分(fen)開。
2. 不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的金(jin)相組織和表(biao)面鈍(dun)化(hua)膜，使得它在一(yi)般情況下(xia)較難與(yu)介(jie)質(zhi)發生化(hua)學(xue)反應而(er)(er)被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，但并不(bu)是(shi)在任何條件下(xia)都(dou)不(bu)能(neng)被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質(zhi)和誘(you)因（如劃(hua)傷、飛(fei)濺、割渣等）存在的條件下(xia)，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)也能(neng)與(yu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)介(jie)質(zhi)發生緩慢的化(hua)學(xue)和電化(hua)學(xue)反應被腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，而(er)(er)且在一(yi)定條件下(xia)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速度相當快而(er)(er)產(chan)生銹(xiu)蝕(shi)(shi)(shi)現(xian)象，尤其是(shi)點蝕(shi)(shi)(shi)和縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)件的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)機理主(zhu)要為電化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。當不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)與(yu)碳鋼(gang)(gang)直(zhi)接接觸(chu)會產(chan)生腐(fu)(fu)(fu)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。
碳鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)料(liao)含碳量(liang)的(de)多少直(zhi)接關系到碳素(su)鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)料(liao)性能，隨(sui)著(zhu)含碳量(liang)增(zeng)加(jia)，鋼(gang)的(de)硬(ying)度(du)、強度(du)隨(sui)之提升，鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)的(de)塑性、可焊性能降(jiang)低。同時碳鋼(gang)中錳(meng)元(yuan)(yuan)素(su)、硅元(yuan)(yuan)素(su)、鎳(nie)元(yuan)(yuan)素(su)、硫(liu)元(yuan)(yuan)素(su)也對碳鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)性能影響。
電(dian)(dian)偶(ou)腐蝕(shi)，是由兩種不(bu)同電(dian)(dian)位金屬接(jie)(jie)觸，從而(er)(er)引起(qi)電(dian)(dian)位低的(de)金屬發生腐蝕(shi)的(de)異種金屬接(jie)(jie)觸腐蝕(shi)。當(dang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材料與碳鋼(gang)材料混合儲存時，不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含有鎳(nie)、鉻金屬元(yuan)素而(er)(er)活潑(po)性(xing)降低，電(dian)(dian)極(ji)(ji)電(dian)(dian)位便高于普通(tong)碳鋼(gang)為陰極(ji)(ji)、碳鋼(gang)為陽(yang)極(ji)(ji)。在(zai)潮濕的(de)空氣中水汽(qi)不(bu)可(ke)避(bi)免地溶入二(er)氧化(hua)碳而(er)(er)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)酸性(xing)的(de)電(dian)(dian)解質，從而(er)(er)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)電(dian)(dian)偶(ou)反應，碳素體中的(de)鐵(tie)元(yuan)素失去電(dian)(dian)子(zi)，形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)正二(er)價鐵(tie)離子(zi)，得到(dao)電(dian)(dian)子(zi)的(de)鐵(tie)元(yuan)素變成(cheng)(cheng)三(san)氧化(hua)二(er)鐵(tie)，電(dian)(dian)流就會如此(ci)通(tong)過高位電(dian)(dian)極(ji)(ji)（陽(yang)極(ji)(ji)）金屬流入低位電(dian)(dian)極(ji)(ji)（陰極(ji)(ji)），至此(ci)金屬化(hua)學能(neng)以電(dian)(dian)能(neng)的(de)形(xing)(xing)式(shi)損(sun)失，陰極(ji)(ji)金屬因受(shou)到(dao)保護而(er)(er)腐蝕(shi)減慢，陽(yang)極(ji)(ji)以電(dian)(dian)子(zi)損(sun)失而(er)(er)更快地腐蝕(shi)。
當不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與(yu)(yu)碳(tan)鋼(gang)直(zhi)接接觸時(shi)，隨(sui)著時(shi)間的(de)推移(yi)(yi)，碳(tan)鋼(gang)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)不(bu)(bu)斷地鈍化，碳(tan)鋼(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)產物對碳(tan)鋼(gang)起(qi)到了一定性(xing)的(de)保護作用(yong)(yong)，從而(er)減緩了碳(tan)鋼(gang)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)。但是不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)隨(sui)著時(shi)間的(de)推移(yi)(yi)，材料表面的(de)鈍化保護膜不(bu)(bu)斷地損失，且不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)因為前(qian)期(qi)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)極(ji)小，腐(fu)(fu)蝕(shi)產物較少，難以對不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)材料起(qi)到保護作用(yong)(yong)，最終是不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)材料隨(sui)著時(shi)間的(de)推移(yi)(yi)其腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)速率(lv)不(bu)(bu)斷地加(jia)大。綜合上(shang)述，不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與(yu)(yu)碳(tan)鋼(gang)的(de)接觸腐(fu)(fu)蝕(shi)為前(qian)期(qi)碳(tan)鋼(gang)材料腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)較快，但是隨(sui)著時(shi)間的(de)推移(yi)(yi)碳(tan)鋼(gang)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)減低(di)，而(er)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)不(bu)(bu)斷地加(jia)大。
二、不銹鋼與碳鋼的異種鋼焊接
根據GB 50236《現場設備、工(gong)業管道焊接工(gong)程施工(gong)規范》、SH/T 3526《石油化工(gong)異(yi)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)焊接規程》等規范的(de)要求，進(jin)行不銹鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)(yu)碳鋼(gang)(gang)(gang)異(yi)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)焊接。但是，不銹鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)(yu)碳鋼(gang)(gang)(gang)的(de)異(yi)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)焊接容易(yi)出(chu)現以下問題。
1. 熔(rong)點差(cha)異
不銹(xiu)鋼和碳鋼材料(liao)熔(rong)點(dian)不一樣(yang)，當(dang)焊接過程(cheng)中，兩種金(jin)(jin)屬熔(rong)點(dian)相差(cha)較大(da)時，就可(ke)能出現焊接性能降低(di)，熔(rong)點(dian)較低(di)的金(jin)(jin)屬會產(chan)生金(jin)(jin)屬流失，還有可(ke)能是蒸發和合金(jin)(jin)元素的大(da)量燒損(sun)，這(zhe)樣(yang)就會產(chan)生很(hen)多實際操(cao)作(zuo)問題。
2. 熱導率(lv)和比熱容差異
金屬(shu)的熱(re)(re)導(dao)率和比(bi)熱(re)(re)容(rong)是影(ying)響(xiang)焊(han)接(jie)技術重(zhong)要因素，對被焊(han)接(jie)材料的熔化和焊(han)縫(feng)的凝固(gu)結晶造成影(ying)響(xiang)。不銹鋼熱(re)(re)導(dao)率數值大約是碳鋼的三分之一，明(ming)顯差(cha)異很大，這(zhe)樣的差(cha)異就會導(dao)致兩(liang)種金屬(shu)物(wu)質熔化時間不同步，金屬(shu)結合效(xiao)果也不太好，運行(xing)過(guo)程中就會影(ying)響(xiang)焊(han)接(jie)過(guo)程，最終焊(han)縫(feng)性(xing)能(neng)不良。
3. 線(xian)膨脹系數差異
不(bu)(bu)銹鋼(gang)和碳鋼(gang)線膨脹系數(shu)是不(bu)(bu)一樣(yang)的，這種不(bu)(bu)同性能就會(hui)在焊接連接后促(cu)使(shi)兩(liang)種金(jin)屬(shu)冷(leng)卻后產生不(bu)(bu)同反應(ying)(ying)，焊縫(feng)收縮(suo)量不(bu)(bu)同，接頭處(chu)就會(hui)出現(xian)高應(ying)(ying)力(li)狀態，促(cu)使(shi)焊縫(feng)處(chu)或者熱影(ying)響區(qu)域產生裂紋，甚至(zhi)導致焊縫(feng)與金(jin)屬(shu)剝離現(xian)象。
4. 電磁(ci)性差異
兩種金(jin)屬的電(dian)磁性差異不同，就有可能導(dao)致(zhi)焊接(jie)(jie)連(lian)接(jie)(jie)時出(chu)現不穩(wen)定(ding)現象，不銹鋼和碳鋼的電(dian)磁性就存在很大差異，容易造成焊接(jie)(jie)電(dian)弧(hu)(hu)偏弧(hu)(hu)或者(zhe)電(dian)弧(hu)(hu)燃燒不穩(wen)定(ding)結果，這樣就會(hui)出(chu)現焊縫處變形變壞(huai)。
5. 形成脆性化合物
金屬(shu)進行焊(han)(han)接后在(zai)焊(han)(han)縫(feng)處(chu)形(xing)成新物質(zhi)，成為金屬(shu)間(jian)化(hua)合物，這些(xie)物質(zhi)有(you)(you)些(xie)物理(li)屬(shu)性較脆，就可(ke)能(neng)對接頭處(chu)力學性能(neng)產生較大(da)影(ying)響，甚至會(hui)降低(di)焊(han)(han)縫(feng)處(chu)塑性和(he)韌性。有(you)(you)些(xie)金屬(shu)焊(han)(han)接后，接頭處(chu)性能(neng)良好(hao)，但是(shi)容易生成其他物質(zhi)，比如在(zai)熱影(ying)響區的晶(jing)界上形(xing)成一種貧鉻層(ceng)，這種物質(zhi)含有(you)(you)碳化(hua)物，一旦產生，就會(hui)導致在(zai)使用過(guo)程中產生晶(jing)間(jian)腐蝕。
三(san)、不銹(xiu)鋼與碳鋼的連接
1. 不(bu)銹鋼(gang)與碳(tan)鋼(gang)管(guan)道的法蘭連(lian)接
通過上述(shu)綜(zong)合分析，配管(guan)(guan)設計時，一(yi)般(ban)盡(jin)量避免異種鋼(gang)(gang)焊接，當遇到工(gong)藝參數改變(bian)，管(guan)(guan)道等級變(bian)化，不銹鋼(gang)(gang)與碳(tan)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)道需要連(lian)接時，一(yi)般(ban)用法蘭(lan)連(lian)接分界(jie)。特別是高溫、高壓流體管(guan)(guan)道避免異種鋼(gang)(gang)焊接。
2. 不銹鋼(gang)與碳鋼(gang)的(de)焊接連接與工藝措施(shi)
當(dang)常溫、低壓流體(ti)管道在(zai)特殊(shu)情況下(xia)(xia)，必須采用不銹鋼和碳(tan)鋼直接焊(han)接時，需注意焊(han)接完成后最后進(jin)行消除應(ying)力熱處理，并需注意以下(xia)(xia)焊(han)接工藝措施：
①. 選(xuan)擇焊接材料(liao)
不(bu)銹(xiu)鋼和碳鋼進行焊(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)口處金屬(shu)(shu)化學(xue)成(cheng)(cheng)分是由填(tian)充金屬(shu)(shu)決定，兩(liang)種(zhong)不(bu)同金屬(shu)(shu)具有不(bu)同焊(han)(han)接(jie)屬(shu)(shu)性，從調整焊(han)(han)縫和熔(rong)合區組織性能(neng)，改變焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭應(ying)力分布(bu)狀況，抑制熔(rong)和區中(zhong)碳擴散等方面(mian)進行研究，實現結(jie)構使用(yong)性能(neng)最終(zhong)目標，幫助(zhu)焊(han)(han)縫金屬(shu)(shu)的成(cheng)(cheng)分應(ying)力接(jie)近其中(zhong)一種(zhong)金屬(shu)(shu)成(cheng)(cheng)分，一般(ban)工業中(zhong)都(dou)是選擇奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)條A307。
②. 焊接接頭(tou)坡口(kou)
焊接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭處會出現不(bu)同大小坡(po)口(kou)，4mm厚(hou)度(du)不(bu)用開(kai)(kai)坡(po)口(kou)，采取直接(jie)(jie)(jie)焊接(jie)(jie)(jie)方式(shi)進(jin)行(xing)(xing)；4～6mm厚(hou)度(du)，焊縫處直接(jie)(jie)(jie)進(jin)行(xing)(xing)雙面焊接(jie)(jie)(jie)，不(bu)需(xu)要(yao)開(kai)(kai)坡(po)口(kou)；6mm以上就屬于大數值，進(jin)行(xing)(xing)開(kai)(kai)坡(po)口(kou)就需(xu)要(yao)確保(bao)焊接(jie)(jie)(jie)熔合區的性能，一般都(dou)是開(kai)(kai)V形或者X形坡(po)口(kou)。
③. 焊接操作方法
采用(yong)(yong)手工弧(hu)(hu)焊(han)方式。選擇比較小的(de)熱輸(shu)入，小的(de)焊(han)接電流，采取比較快的(de)焊(han)接速度，電流和(he)速度要控制在合理范圍(wei)，不引起失誤。采用(yong)(yong)短弧(hu)(hu)焊(han)，焊(han)接時電弧(hu)(hu)要偏向碳(tan)鋼(gang)材(cai)料方向，保障兩側金屬材(cai)料受熱均勻(yun)一致，確(que)保兩邊受熱一致。
④. 焊(han)后(hou)處理和檢驗。
