常有配管設(shè)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(yīng)該明確，不銹鋼和碳鋼是可以直接焊接的，但是在管道設(shè)計時，需要分具體情況進(jìn)行分析，才能最終確定。

 不銹鋼與碳鋼管道可能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(nèi)潔要求高，一些設(shè)計單位為了統(tǒng)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. 有的特殊伴熱管為不銹鋼，而蒸汽分配站為碳鋼，此時會出現(xiàn)碳鋼與不銹鋼的連接；

   ③. 有的設(shè)備為不銹鋼，而壓力管道為碳鋼，此時會出現(xiàn)碳鋼與不銹鋼的連接；

   ④. 有的夾套管芯管用不銹鋼、夾套用碳鋼，有的夾套芯管用不銹鋼、夾套也用不銹鋼、熱媒管用碳鋼，會出現(xiàn)碳鋼與不銹鋼的連接。

一、一般情況碳鋼與不銹鋼不直接接觸

   1. 在GB50235《工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范》規(guī)定“不銹鋼管道與支架之間應(yīng)墊入不銹鋼或氯離子含量不超過50x10-6的非金屬墊片”，原因是不銹鋼和碳鋼直接接觸會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在儲存、運(yùn)輸、加工和安裝時，一定要嚴(yán)格分開。

   2. 不銹鋼的金相組織和表面鈍化膜，使得它在一般情況下較難與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被腐蝕，但并不是在任何條件下都不能被腐蝕。在腐蝕介質(zhì)和誘因（如劃傷、飛濺、割渣等）存在的條件下，不銹鋼也能與腐蝕介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)被腐蝕，而且在一定條件下的腐蝕速度相當(dāng)快而產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象，尤其是點蝕和縫隙腐蝕。不銹鋼件的腐蝕機(jī)理主要為電化學(xué)腐蝕。當(dāng)不銹鋼與碳鋼直接接觸會產(chǎn)生腐蝕。

   3. 不銹鋼與碳鋼直接接觸腐蝕分析。鉻-鎳不銹鋼是現(xiàn)今運(yùn)用最為廣泛的不銹鋼，國內(nèi)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。

  碳鋼材料含碳量的多少直接關(guān)系到碳素鋼材料性能，隨著含碳量增加，鋼的硬度、強(qiáng)度隨之提升，鋼材的塑性、可焊性能降低。同時碳鋼中錳元素、硅元素、鎳元素、硫元素也對碳鋼材性能影響。

  電偶腐蝕，是由兩種不同電位金屬接觸，從而引起電位低的金屬發(fā)生腐蝕的異種金屬接觸腐蝕。當(dāng)不銹鋼材料與碳鋼材料混合儲存時，不銹鋼含有鎳、鉻金屬元素而活潑性降低，電極電位便高于普通碳鋼為陰極、碳鋼為陽極。在潮濕的空氣中水汽不可避免地溶入二氧化碳而形成酸性的電解質(zhì)，從而形成電偶反應(yīng)，碳素體中的鐵元素失去電子，形成正二價鐵離子，得到電子的鐵元素變成三氧化二鐵，電流就會如此通過高位電極（陽極）金屬流入低位電極（陰極），至此金屬化學(xué)能以電能的形式損失，陰極金屬因受到保護(hù)而腐蝕減慢，陽極以電子損失而更快地腐蝕。

  當(dāng)不銹鋼與碳鋼直接接觸時，隨著時間的推移，碳鋼的腐蝕不斷地鈍化，碳鋼腐蝕的產(chǎn)物對碳鋼起到了一定性的保護(hù)作用，從而減緩了碳鋼的腐蝕速率。但是不銹鋼的腐蝕隨著時間的推移，材料表面的鈍化保護(hù)膜不斷地?fù)p失，且不銹鋼因為前期腐蝕速率極小，腐蝕產(chǎn)物較少，難以對不銹鋼材料起到保護(hù)作用，最終是不銹鋼材料隨著時間的推移其腐蝕的速率不斷地加大。綜合上述，不銹鋼與碳鋼的接觸腐蝕為前期碳鋼材料腐蝕速率較快，但是隨著時間的推移碳鋼腐蝕速率減低，而不銹鋼的腐蝕速率不斷地加大。

二、不銹鋼與碳鋼的異種鋼焊接

    根據(jù)GB 50236《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范》、SH/T 3526《石油化工異種鋼焊接規(guī)程》等規(guī)范的要求，進(jìn)行不銹鋼與碳鋼異種鋼焊接。但是，不銹鋼與碳鋼的異種鋼焊接容易出現(xiàn)以下問題。

 1. 熔點差異

    不銹鋼和碳鋼材料熔點不一樣，當(dāng)焊接過程中，兩種金屬熔點相差較大時，就可能出現(xiàn)焊接性能降低，熔點較低的金屬會產(chǎn)生金屬流失，還有可能是蒸發(fā)和合金元素的大量燒損，這樣就會產(chǎn)生很多實際操作問題。

 2. 熱導(dǎo)率和比熱容差異

    金屬的熱導(dǎo)率和比熱容是影響焊接技術(shù)重要因素，對被焊接材料的熔化和焊縫的凝固結(jié)晶造成影響。不銹鋼熱導(dǎo)率數(shù)值大約是碳鋼的三分之一，明顯差異很大，這樣的差異就會導(dǎo)致兩種金屬物質(zhì)熔化時間不同步，金屬結(jié)合效果也不太好，運(yùn)行過程中就會影響焊接過程，最終焊縫性能不良。

 3. 線膨脹系數(shù)差異

    不銹鋼和碳鋼線膨脹系數(shù)是不一樣的，這種不同性能就會在焊接連接后促使兩種金屬冷卻后產(chǎn)生不同反應(yīng)，焊縫收縮量不同，接頭處就會出現(xiàn)高應(yīng)力狀態(tài)，促使焊縫處或者熱影響區(qū)域產(chǎn)生裂紋，甚至導(dǎo)致焊縫與金屬剝離現(xiàn)象。

 4. 電磁性差異

    兩種金屬的電磁性差異不同，就有可能導(dǎo)致焊接連接時出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，不銹鋼和碳鋼的電磁性就存在很大差異，容易造成焊接電弧偏弧或者電弧燃燒不穩(wěn)定結(jié)果，這樣就會出現(xiàn)焊縫處變形變壞。

 5. 形成脆性化合物

    金屬進(jìn)行焊接后在焊縫處形成新物質(zhì)，成為金屬間化合物，這些物質(zhì)有些物理屬性較脆，就可能對接頭處力學(xué)性能產(chǎn)生較大影響，甚至?xí)档秃缚p處塑性和韌性。有些金屬焊接后，接頭處性能良好，但是容易生成其他物質(zhì)，比如在熱影響區(qū)的晶界上形成一種貧鉻層，這種物質(zhì)含有碳化物，一旦產(chǎn)生，就會導(dǎo)致在使用過程中產(chǎn)生晶間腐蝕。

三、不銹鋼與碳鋼的連接

 1. 不銹鋼與碳鋼管道的法蘭連接

  通過上述綜合分析，配管設(shè)計時，一般盡量避免異種鋼焊接，當(dāng)遇到工藝參數(shù)改變，管道等級變化，不銹鋼與碳鋼管道需要連接時，一般用法蘭連接分界。特別是高溫、高壓流體管道避免異種鋼焊接。

 2. 不銹鋼與碳鋼的焊接連接與工藝措施

 當(dāng)常溫、低壓流體管道在特殊情況下，必須采用不銹鋼和碳鋼直接焊接時，需注意焊接完成后最后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，并需注意以下焊接工藝措施：

   ①. 選擇焊接材料

     不銹鋼和碳鋼進(jìn)行焊接，焊口處金屬化學(xué)成分是由填充金屬決定，兩種不同金屬具有不同焊接屬性，從調(diào)整焊縫和熔合區(qū)組織性能，改變焊接接頭應(yīng)力分布狀況，抑制熔和區(qū)中碳擴(kuò)散等方面進(jìn)行研究，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)使用性能最終目標(biāo)，幫助焊縫金屬的成分應(yīng)力接近其中一種金屬成分，一般工業(yè)中都是選擇奧氏體不銹鋼焊條A307。

  ②. 焊接接頭坡口

     焊接接頭處會出現(xiàn)不同大小坡口，4mm厚度不用開坡口，采取直接焊接方式進(jìn)行；4～6mm厚度，焊縫處直接進(jìn)行雙面焊接，不需要開坡口；6mm以上就屬于大數(shù)值，進(jìn)行開坡口就需要確保焊接熔合區(qū)的性能，一般都是開V形或者X形坡口。

 ③. 焊接操作方法

     采用手工弧焊方式。選擇比較小的熱輸入，小的焊接電流，采取比較快的焊接速度，電流和速度要控制在合理范圍，不引起失誤。采用短弧焊，焊接時電弧要偏向碳鋼材料方向，保障兩側(cè)金屬材料受熱均勻一致，確保兩邊受熱一致。

  ④. 焊后處理和檢驗。