镍钢复合板通过爆炸复合的方法形成。镍钢复合板强度依赖钢基体，耐腐蚀性能依靠镍复层，节省了镍及镍合金材料，显著降低压力容器成本。镍钢复合板作为压力容器用材，越来越多地应用于化工、烟气脱硫、环境保护、石油等领域。镍钢爆炸复合板热处理主要分为爆炸复合后消应力热处理、冷加工大变形后消应力热处理和设备制造环节的焊后消应力热处理，其中，爆炸复合板必须做热处理，主要是改善复合界面瞬间爆炸应力和后续加工性能；碳钢、低合金钢冷加工变形率超过5%或成形前厚度超过16mm时，需要做恢复性能热处理。而压力容器设备制造过程中是否需要做热处理，在工程实践中，暂无具体说明。本研究通过对比镍钢复合板同焊接规范接头焊态和热处理态力学性能与微观组织，为镍钢复合板压力容器制造使用提供数据支持。
1试验材料和方法
1.1焊接工艺规范
1.1.1试验材料
试验用材料为N/QR镍钢复合板，厚度（2+10）mm，尺寸为mm×mm，符合NB/T.2-；焊接材料分别为Φ2.4ER49-1、Φ3.2/Φ4.0E和Φ2.4ERNi-1。
1.1.2接头形式
图1为镍钢复合板焊接接头示意。
1.1.3焊接工艺
将mm×mm×（2+10）mm规格试板按照表1中的焊接工艺参数进行焊接。先用钢焊丝打底焊接，依次用Φ3.2/Φ4.0填充盖面焊接钢基体侧，最后用镍焊丝多层多道焊接复层侧，层间或道间温度控制在60℃以内。
1.2无损检测
N/QR复合板焊接接头按JB/T.2-进行%RT，结果为I级，合格。将试板剪切分割成两块（mm×mm），分别编号1#和2#。
1.3热处理工艺规范
编号为2#的焊接试板，放入电阻炉中，进行℃+4h焊后热处理（PWHT），入炉温度小于等于℃，升温速率小于等于℃，降温速率小于等于℃，降温至℃出炉。加热前应清除试板表面含硫的油、油污等。
2试验结果与分析
2.1力学性能分析
镍钢复合板抗拉强度计算公式：
式中：Rm1为复层抗拉强度标准下限，MPa；Rm2为基体抗拉强度标准下限，MPa；t1为复层厚度，mm；t2为基体厚度，mm。
根据镍钢复合板抗拉强度公式，计算可得，Rm≥.5MPa，从表1可以看出，不论是焊态还是热处理态接头，其力学性能均满足标准NB/T.2-和NB/T-要求，接头断裂位置为母材，说明接头为高匹配。焊态和热处理焊接接头平均抗拉强度相差47MPa。
弯曲性能评价分为单面复合板内弯曲（复层表面受压）和外弯曲（复层表面受拉），弯曲角度°，内弯曲弯心直径按基体标准为40mm，外弯曲弯心直径d=4a（d为弯心直径，a为试样厚度）=48mm。表2为N/QR复合板接头焊态与热处理态力学性能，由表2可知，接头弯曲部分的外侧没有裂纹和分层现象，符合标准NB/T.2-要求。
2.2焊接接头微观组织分析
2.2.1热处理对N/QR复合板接头钢侧
组织影响
将试样进行线切割取金相样，抛光腐蚀得到镍钢复合板接头微观组织如图2所示。从图2中可以看出，不论是钢焊缝区域还是钢焊缝与其热影响区，微观组织形态和晶粒大小基本一样，未发生明显变化。但对比镍焊缝-钢热影响区界面微观组织，可以发现，焊态镍钢界面扩散层约（0~25μm），由于熔池凝固过程中，局部接触位置散热条件存在差异性，导致微观镍钢扩散层厚度不均匀现象，从而稀释率存在差异。而经过℃+4h热处理的接头镍与钢界面发生镍元素向钢基体较明显扩散，热处理态扩散层约（~μm），说明焊态N/QR复合板接头高温热处理过程中，镍钢界面镍元素不断向钢侧扩散，稀释率增大。
2.2.2热处理对N/QR复合板接头镍侧
组织影响
图3为镍侧接头微观组织，采用均为等条件的抛光电解腐蚀。从图3可以看出，焊态和热处理态的镍侧接头微观组织均为单相奥氏体组织，焊缝区形态上主要为胞状树枝晶。发现经过热处理的焊接接头晶粒长大明显，从金相腐蚀形态看，相同条件的抛光电解腐蚀下，经过热处理的焊接接头较焊态接头更容易腐蚀，晶界和组织均很明显。
3结论
（1）焊态和（℃+4h）热处理态N/QR复合板接头力学性能均满足标准和使用要求，热处理后接头抗拉强度仅降低约49MPa。
（2）N/QR镍钢复合板接头焊态和热处理态钢侧均为铁素体和珠光体组织，镍侧为单相奥氏体，镍焊缝区主要为胞状树枝晶组织，镍钢界面存在镍元素向钢侧扩散现象，焊态扩散层宽度约为（0~25μm），热处理态扩散层宽度约为（~μm），热处理态镍钢界面稀释率增大。
（3）钢基体厚度为10mm的N/QR复合板，一般不需要进行焊后消应力热处理，除非设计图或技术协议要求。
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