不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不銹鋼(gang)和碳鋼(或低合金結構鋼)一樣,可以采用焊條電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊、惰性氣體保護焊和復合焊等方法。復層更常用的是焊條電弧焊和氬氣保護焊。
一、焊(han)接材料的選(xuan)擇
不銹鋼(gang)(gang)復合中厚鋼(gang)(gang)板(ban)的焊縫由過渡層(ceng)(又稱(cheng)隔(ge)離層(ceng))、基層(ceng)和(he)復層(ceng)三個部分組成,各自焊接材料的選(xuan)擇(ze)如(ru)下:
1. 過渡層所選用(yong)的焊(han)接材料
為了保證復層側焊縫合金不受或少受基層金屬的稀釋,過渡層的焊接材料肯定不能選用碳鋼(或低合金鋼)的焊接材料,必須選用鉻、鎳含量高于復層中含量的不銹鋼的焊接材料。這是為了充分補償碳鋼有可能對復層焊縫金屬的稀釋作用和補充焊接過程中合金元素的燒損,且過渡層合金應具有良好的塑性和韌性。當不銹鋼復合中厚鋼板焊接構件對焊縫金屬的塑性要求和對耐蝕性要求不高時,其過渡層可選用焊接復層的焊接材料。對于大厚度的不銹復合(he)鋼(gang)板的焊接構件,其剛度特別大,可選用純鎳焊條作為過渡層的焊接材料。
2. 基層的焊接材料(liao)
選用與基(ji)層碳鋼(gang)(gang)(或低(di)合金結構鋼(gang)(gang))單獨焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時相同(tong)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料,并以(yi)同(tong)樣的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝進(jin)(jin)行(xing)施(shi)焊(han)(han)(han)。基(ji)層施(shi)焊(han)(han)(han)前(qian)原則上不(bu)進(jin)(jin)行(xing)預(yu)熱(re),焊(han)(han)(han)后(hou)不(bu)進(jin)(jin)行(xing)消(xiao)除(chu)應力的(de)(de)回(hui)火(huo)處(chu)理(li)(li)(li)。但是(shi),對于厚度(du)大、剛度(du)大且基(ji)層為(wei)低(di)合金結構鋼(gang)(gang)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)構件,仍要(yao)進(jin)(jin)行(xing)預(yu)熱(re),焊(han)(han)(han)后(hou)仍需要(yao)進(jin)(jin)行(xing)整體或局(ju)部回(hui)火(huo)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)來消(xiao)除(chu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘余應力。回(hui)火(huo)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)溫度(du)不(bu)宜過(guo)高,一般控制(zhi)在400℃,以(yi)免影響復層不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐蝕(shi)性。
3. 復(fu)層焊(han)接材料的選用
原則上與單獨焊(han)接(jie)不(bu)銹鋼(gang)(gang)時的(de)(de)焊(han)接(jie)材料(liao)相(xiang)同(tong),焊(han)接(jie)工藝也相(xiang)同(tong)。不(bu)銹鋼(gang)(gang)復合中厚鋼(gang)(gang)板的(de)(de)焊(han)接(jie)方法和所選(xuan)用(yong)的(de)(de)焊(han)接(jie)材料(liao)見表5-33(摘自GB/T 13148-2008)。
全國(guo)壓(ya)(ya)力(li)容器標(biao)準化技術委員會推薦《GB/T 985.2-2008復合鋼的推薦坡(po)口》在壓(ya)(ya)力(li)容器及受壓(ya)(ya)元件使用(yong),見表(biao)5-34~表(biao)5-37。
焊接(jie)坡口(kou)一般采(cai)用機(ji)械(xie)加工方法制成。若采(cai)用等離子(zi)弧切割、氣割等方法加工坡口(kou),則(ze)應除去坡口(kou)表(biao)面的(de)氧化層和過熱層。
二、焊(han)接坡口
常用對接接頭和角接接頭的坡口形式及尺寸如圖 5-15 和 圖 5-16 (摘自GB/T 13148-2008)所示。
三、裝配(pei)與定位焊
不銹(xiu)鋼復合中(zhong)厚鋼板在(zai)組裝以(yi)前(qian),應(ying)采用機械方法(fa)及(ji)有(you)機溶劑(ji)(如丙酮、酒(jiu)精、香蕉水等(deng)(deng))清除(chu)焊(han)絲表面和(he)焊(han)接坡口兩側不小于20mm范圍(wei)內(nei)的油污(wu)、銹(xiu)跡、金屬屑、氧化膜及(ji)其他污(wu)物。多(duo)層多(duo)道(dao)焊(han)時,應(ying)清除(chu)每道(dao)焊(han)縫(feng)表面的熔渣和(he)缺陷等(deng)(deng)。
裝配(pei)時,厚(hou)度(du)(du)(du)相(xiang)同(tong)(tong)(tong)(基(ji)層和(he)復層厚(hou)度(du)(du)(du)均相(xiang)同(tong)(tong)(tong))的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)復合(he)中(zhong)厚(hou)鋼(gang)板,應以復層表面為基(ji)準(zhun),其錯邊量不(bu)應大于(yu)復層厚(hou)度(du)(du)(du)的(de)1/2,且不(bu)應大于(yu)2mm。厚(hou)度(du)(du)(du)不(bu)同(tong)(tong)(tong)(復層厚(hou)度(du)(du)(du)不(bu)同(tong)(tong)(tong)或基(ji)層厚(hou)度(du)(du)(du)不(bu)同(tong)(tong)(tong),或兩者均不(bu)同(tong)(tong)(tong))的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)復合(he)中(zhong)厚(hou)鋼(gang)板的(de)裝配(pei)基(ji)準(zhun),按設計圖樣的(de)規定執行。
定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)焊(han)(han)(han)一定(ding)(ding)(ding)要在基層(ceng)(ceng)(ceng)上進(jin)行,所選用的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料與焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)基層(ceng)(ceng)(ceng)時的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料相(xiang)同,不允許用復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料在基層(ceng)(ceng)(ceng)上進(jin)行定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)焊(han)(han)(han)。定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)焊(han)(han)(han)的(de)(de)長度和間距,可根據焊(han)(han)(han)件的(de)(de)具(ju)(ju)體(ti)情(qing)況具(ju)(ju)體(ti)確定(ding)(ding)(ding)。發現定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)焊(han)(han)(han)縫出現裂紋或其他不允許存在的(de)(de)缺陷時,應予以(yi)鏟除,并(bing)移位(wei)(wei)再焊(han)(han)(han)。
四、焊接順序
焊(han)(han)接(jie)時(shi),宜(yi)(yi)先焊(han)(han)基層,經清根及規定的質量檢驗項(xiang)目合(he)格后(hou),再(zai)焊(han)(han)過渡(du)層,最后(hou)焊(han)(han)復(fu)層。若不能按此方案執行時(shi),也(ye)可先焊(han)(han)復(fu)層,再(zai)焊(han)(han)過渡(du)層,最后(hou)焊(han)(han)基層;但在這種(zhong)情(qing)況下,基層的焊(han)(han)接(jie),宜(yi)(yi)用性能不低(di)于過渡(du)層焊(han)(han)接(jie)的奧氏體焊(han)(han)條或焊(han)(han)絲(si)。
1. 基層的焊(han)接
焊(han)(han)(han)(han)接(jie)基(ji)(ji)層(ceng)時(shi),其(qi)(qi)焊(han)(han)(han)(han)道不應觸(chu)及(ji)和(he)熔化復層(ceng),先(xian)(xian)焊(han)(han)(han)(han)基(ji)(ji)層(ceng)時(shi),其(qi)(qi)焊(han)(han)(han)(han)道根部或(huo)表面,應距復合(he)(he)(he)界(jie)面1~2mm。是否采取預熱措施,視基(ji)(ji)層(ceng)厚(hou)度、鋼(gang)種及(ji)結(jie)構等因素而定(ding)。對接(jie)焊(han)(han)(han)(han)縫的順序(xu)如圖5-17a、b所示,先(xian)(xian)將開(kai)好坡口的不銹(xiu)鋼(gang)復合(he)(he)(he)中(zhong)厚(hou)鋼(gang)板裝配好,首先(xian)(xian)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)基(ji)(ji)層(ceng)碳鋼(gang)(或(huo)低合(he)(he)(he)金(jin)結(jie)構鋼(gang))。基(ji)(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)完(wan)畢后要對其(qi)(qi)焊(han)(han)(han)(han)縫進行檢查(包括焊(han)(han)(han)(han)縫表面和(he)焊(han)(han)(han)(han)縫內(nei)部質(zhi)量(liang)),確(que)認焊(han)(han)(han)(han)縫質(zhi)量(liang)(特(te)別是焊(han)(han)(han)(han)縫內(nei)部質(zhi)量(liang))達到(dao)合(he)(he)(he)格標準后,才能(neng)做(zuo)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)過(guo)渡(du)層(ceng)的準備工(gong)作。
2. 過(guo)渡層(ceng)的焊接(jie)
如圖5-17c所(suo)示,在復(fu)層(ceng)(ceng)不(bu)銹鋼板一側進行(xing)鏟削,并將待焊(han)(han)根部(bu)制成圓弧形。為(wei)(wei)了防(fang)止未焊(han)(han)透(tou),鏟削要進行(xing)到暴露出基層(ceng)(ceng)碳鋼為(wei)(wei)止,并打磨干凈(jing)。焊(han)(han)接過渡(du)(du)層(ceng)(ceng)時(見圖5-17d),其(qi)焊(han)(han)縫要穩定(ding)地熔化復(fu)層(ceng)(ceng)不(bu)銹鋼板的一定(ding)厚度,才能(neng)起到隔離作用(yong)。施焊(han)(han)時,應采(cai)用(yong)較小(xiao)直(zhi)徑的焊(han)(han)條或(huo)焊(han)(han)絲及較小(xiao)的焊(han)(han)接線能(neng)量。過渡(du)(du)層(ceng)(ceng)的厚度不(bu)小(xiao)于(yu)2mm。過渡(du)(du)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫經(jing)檢查合格后,才能(neng)對(dui)復(fu)層(ceng)(ceng)進行(xing)施焊(han)(han)。
3. 復層的焊接
焊(han)接(jie)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)時(shi)(見圖5-17e),道間溫度(du)(du)應不(bu)(bu)高于(yu)100℃,并盡(jin)可(ke)能采用較(jiao)小的(de)焊(han)接(jie)熱輸(shu)入(ru)量。在(zai)不(bu)(bu)影響焊(han)接(jie)接(jie)頭(tou)質量的(de)前提下,可(ke)加快不(bu)(bu)銹鋼焊(han)接(jie)冷(leng)卻速度(du)(du),避免復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)在(zai)600~1000℃停留時(shi)間過(guo)長,而影響其耐蝕性。復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)縫(feng)(feng)表(biao)面(mian)(mian),應盡(jin)可(ke)能與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)表(biao)面(mian)(mian)保持平整、光順。對(dui)接(jie)焊(han)縫(feng)(feng)余高,應不(bu)(bu)大于(yu)1.5mm。角接(jie)焊(han)縫(feng)(feng)的(de)凹(ao)凸度(du)(du)及焊(han)腳高度(du)(du),應符合設計圖樣的(de)規定。
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)復合中(zhong)(zhong)厚鋼(gang)板的(de)搭接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)和角(jiao)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)形(xing)式如(ru)圖5-18和圖5-19所示。在待(dai)(dai)焊(han)區中(zhong)(zhong)碳鋼(gang)和不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)共(gong)存部(bu)位,要選(xuan)用(yong)過渡層(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。待(dai)(dai)焊(han)處都(dou)是碳鋼(gang)時(shi),可以按基(ji)層(ceng)所選(xuan)用(yong)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)進行施焊(han);同樣,待(dai)(dai)焊(han)區都(dou)是不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材(cai)(cai)料(liao)(liao)時(shi),理(li)應選(xuan)用(yong)復層(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao),但考慮到焊(han)接(jie)(jie)(jie)熔池的(de)深度,可能將基(ji)層(ceng)熔化,此時(shi)第一層(ceng)焊(han)縫仍要選(xuan)用(yong)過渡層(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料(liao)(liao),切不(bu)可忽視(shi)。
五、注意事項(xiang)
1. 焊接前若發現不(bu)銹鋼(gang)復(fu)合(he)中(zhong)厚鋼(gang)板(ban)有分(fen)層情況,不(bu)允許進(jin)行焊接(jie)。如果在(zai)焊接(jie)坡口邊緣有分(fen)層,會導(dao)致(zhi)鋼(gang)板(ban)復(fu)層和基層之間焊合(he)不(bu)良。此時一定要將不(bu)銹鋼(gang)復(fu)合(he)中(zhong)厚鋼(gang)板(ban)全部(bu)進(jin)行無(wu)損(sun)檢(jian)測,若其分(fen)層范(fan)圍很小,可以(yi)徹底(di)鏟除分(fen)層進(jin)行補焊(即堆焊),待修復(fu)后才能進(jin)行正式施焊。
2. 基層一側和(he)復層一側的待焊處(chu),應分別(bie)使用專用砂輪和(he)鋼(gang)絲刷等(deng)工具修磨,基層側必(bi)須使用碳(tan)鋼(gang)鋼(gang)絲刷,而復層側必(bi)須使用不銹(xiu)鋼(gang)的鋼(gang)絲刷。
3. 對復層(ceng)(ceng)(ceng)、基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)和過渡層(ceng)(ceng)(ceng)所(suo)用的(de)三種(zhong)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)分別做出明顯標(biao)記,嚴格區分,防(fang)止混淆。絕對禁止用焊(han)(han)接(jie)(jie)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)焊(han)(han)接(jie)(jie)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)或(huo)焊(han)(han)接(jie)(jie)復層(ceng)(ceng)(ceng);同樣(yang),也要防(fang)止焊(han)(han)接(jie)(jie)復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)錯用在焊(han)(han)接(jie)(jie)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)或(huo)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)縫上。
4. 基層的根部焊縫通常采用焊條電弧焊進行施焊,第二層以上的焊縫在可能的情況下選用埋弧焊或CO2氣體保護焊,以提高生產效率,減輕人工勞動強度。在大多數的情況下過渡層采用焊條電弧焊,在保證焊透的情況下,為了減少合金元素的稀釋,希望熔合比小一些,盡可能采用小的焊接電流、快速焊、不允許焊條作橫向擺動的焊接,盡量選用低碳或超低碳不銹鋼焊接材料,目的是提高焊縫金屬耐蝕性。焊接時應選用小的熱輸入,使其在溫度600~1000℃停留時間越短越好,以避免遭受晶間腐蝕。
5. 復層不銹鋼(gang)焊(han)接后,仍要(yao)進(jin)行(xing)酸洗(xi)和鈍化處理(li),或者在復層焊(han)接接頭(tou)的局部區域進(jin)行(xing)酸洗(xi),去除褐色氧化膜的化學處理(li)。