成果简介

不锈钢-碳钢双金属复合管（板）兼顾碳钢基层低成本、高强度与不锈钢覆层耐腐蚀的优良特性，广泛应用于油气、化工、能源等领域。受施工条件限制，工程无法先焊基层，传统采用“不锈钢覆层-不锈钢过渡层-碳钢基层”焊接工艺，存在固有技术缺陷：基层焊接时，熔融碳钢金属向不锈钢过渡层渗透混熔，异种金属冶金反应易在焊缝产生大量脆硬马氏体组织，使焊缝硬度超400Hv，叠加焊接残余应力作用，极易造成焊缝开裂、失效，存在焊接合格率低、运维成本高、服役安全性差等痛点，制约了产品规模化推广应用。

针对以上难题，本成果创新优化分层焊接工艺体系，取消传统不锈钢过渡层，重构焊接工序，创新形成“不锈钢覆层—新材料新工艺过渡层—碳钢基层”焊接工艺。利用新材料新工艺过渡层的缓冲隔离作用，有效阻断碳钢与不锈钢异种金属直接混熔冶金，从机理上杜绝马氏体组织生成，消除了焊缝硬脆开裂根源。

经工艺试验与工程应用验证，优化工艺可有效解决传统焊缝硬度超标、易开裂难题，焊缝组织均匀、硬度合规，接头力学性能与耐蚀性能均满足设计要求，焊接合格率显著提升。该工艺操作简便、成本低，大幅降低了焊接废品率与设备运维成本，为不锈钢-碳钢双金属复合管（板）高质量、规模化焊接施工提供了可靠技术支撑。

成果评价

本成果针对不锈钢-碳钢双金属复合管（板）传统焊接焊缝马氏体高硬度、易开裂、接头失效等难题，对焊接工艺进行了创新重构与优化。技术突破传统不锈钢过渡层焊接思路，首创一种新材料新工艺过渡层缓冲焊接体系，从冶金机理上阻断异种金属混熔生成脆硬马氏体的诱因，根治了焊缝硬度超标、焊接可靠性差等质量顽疾。该成果创新明确、机理可靠、实用性强，解决了不锈钢-碳钢双金属构件焊接关键痛点，为其双金属复合构件高质量、高可靠焊接提供了新方案。

应用前景

不锈钢-碳钢双金属复合管（板）兼顾碳钢低成本、高强度与不锈钢耐蚀优势，是油气、化工、电力、海水淡化等高压腐蚀工况的核心用材，市场需求量大、应用场景广阔。但长期受焊缝易开裂、质量稳定性差等问题制约，难以规模化推广与长效安全服役。本成果攻克了该关键质量瓶颈，显著提升焊接合格率与接头服役寿命。可广泛应用于油气集输管线、化工腐蚀管道、能源承压构件及海洋工程耐蚀设备等领域，具有良好的工程推广与行业普及前景。

成果展示

图1 成果机理图

负责人简介

王洪铎，1976年生，材料科学与工程学院副教授，长期从事焊接技术与工程方面的研究工作。主持和参与纵向及横向科研项目40余项，获陕西省科学技术三等奖1项；授权国家发明专利9项，实用新型专利8项；出版专著/教材1部。

邮箱：hdwang@xsyu.edu.cn