浙江至德鋼業有限公司承接一臺生成油脫硫化氫塔，設計壓力為0.93MPa，設計溫度為250℃，介質為生成油、硫化氫、水蒸氣，屬I類壓力容器。主體材質為20R＋SUS321（相當于我國鋼號06Cr18Ni11Ti），厚度為（12＋3）mm，焊縫系數為1。要求焊后對A、B類焊縫進行100％X射線檢測Ⅱ級合格，復層進行著色檢查。設備主材是由20R和SUS321兩種鋼材經爆炸復合而成，為BI標準，即結合率為100％。
一、不銹鋼復合鋼板焊接(jie)特點(dian)
復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼(gang)(gang)(gang)板的(de)(de)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)主要(yao)滿(man)足結構強度和剛度的(de)(de)要(yao)求(qiu)，復(fu)(fu)(fu)層(ceng)滿(man)足耐蝕、耐磨等特殊要(yao)求(qiu)。由于基(ji)(ji)(ji)層(ceng)與復(fu)(fu)(fu)層(ceng)是兩種(zhong)化學成分、力(li)學性(xing)能(neng)(neng)差(cha)別很大的(de)(de)金屬復(fu)(fu)(fu)合(he)而(er)成，焊(han)(han)(han)(han)(han)接時(shi)應(ying)對基(ji)(ji)(ji)層(ceng)和復(fu)(fu)(fu)層(ceng)分別進行焊(han)(han)(han)(han)(han)接。而(er)過渡層(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接屬于異種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接，其焊(han)(han)(han)(han)(han)接性(xing)能(neng)(neng)要(yao)兼顧基(ji)(ji)(ji)層(ceng)和復(fu)(fu)(fu)層(ceng)兩種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)。如果焊(han)(han)(han)(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)(han)(han)(han)接參數選(xuan)擇不當，往往由于基(ji)(ji)(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接時(shi)可能(neng)(neng)熔化不銹鋼(gang)(gang)(gang)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)，使合(he)金元素滲入而(er)導(dao)致基(ji)(ji)(ji)層(ceng)嚴重脆化，甚至產(chan)生裂紋。而(er)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫可能(neng)(neng)遭到嚴重稀(xi)釋，降(jiang)低其塑性(xing)及耐蝕性(xing)。因此，過渡層(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接材(cai)料(liao)和焊(han)(han)(han)(han)(han)接參數的(de)(de)選(xuan)擇成為復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)焊(han)(han)(han)(han)(han)接的(de)(de)關鍵。
二、焊接工藝試(shi)驗
1. 坡口形(xing)式的(de)選(xuan)擇(ze)
由于此設備介質含有H2S及水蒸氣，易產生應力腐蝕，工況條件比較惡劣。按設計圖樣要求，選用圖5-24所示的坡口形式和尺寸。
這種類型坡口(kou)形(xing)式(shi)(shi)有下列優(you)點：第一，基層可采用埋弧(hu)焊(han)(han)，以提高效率(lv)，保(bao)證焊(han)(han)圖5-24 坡口(kou)形(xing)式(shi)(shi)及尺寸縫(feng)質量；第二，焊(han)(han)接過渡層時熔合(he)比小(xiao)，可降低焊(han)(han)縫(feng)的稀釋率(lv)，且保(bao)證過渡層焊(han)(han)縫(feng)的性(xing)能；第三(san)，能避免(mian)基層金屬(shu)焊(han)(han)到(dao)復層上(shang)，以保(bao)證復層的耐蝕性(xing)。
2. 焊接方法的選擇
由于該設備直徑大，基層厚度達12mm，因此基層可采用埋弧焊完成，而過渡層和復層可選用焊條電弧焊、氣體保護焊等方法。不銹鋼藥芯焊絲自問世以來，以其電弧燃燒穩定、焊接飛濺小、質量好及生產效率高、綜合成本低等得到肯定。其中CO2氣體對藥芯焊絲沒有明顯的增碳現象且對耐蝕性與其他焊接方法相當。因此，選用藥芯焊絲CO2氣體保護焊來焊接過渡層和復層。
3. 焊接材(cai)料的選擇
復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼板焊材(cai)的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)應遵循下列原(yuan)則：①. 基層焊接選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)與基層強度相(xiang)當的(de)(de)焊材(cai)，以保證(zheng)焊縫的(de)(de)抗拉(la)強度不(bu)(bu)低于基層母(mu)材(cai)標(biao)準規(gui)定的(de)(de)下限值；②. 復(fu)(fu)(fu)層焊接選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)與復(fu)(fu)(fu)層化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)相(xiang)當的(de)(de)焊接材(cai)料，以保證(zheng)焊接接頭的(de)(de)耐蝕性不(bu)(bu)低于復(fu)(fu)(fu)層鋼板的(de)(de)性能(neng)；③. 過渡層焊材(cai)的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)要考慮基層對焊縫的(de)(de)稀釋作用(yong)，需采用(yong)使合(he)金成(cheng)分(fen)比復(fu)(fu)(fu)層合(he)金成(cheng)分(fen)較高(gao)的(de)(de)焊材(cai)。所選(xuan)(xuan)焊材(cai)的(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)及力學(xue)性能(neng)見表5-49。
4. 焊(han)接參數
采用松下KRFII-350型CO2氣體保護焊機。對厚度為（12＋3）mm的20R＋SUS321 鋼板進行焊接工藝試驗。通過調整工藝參數，當I＝140～150A，U＝22～24V，CO2氣體流量為20～25L／min時，電弧穩定、飛濺小、焊波細密成形式最好，并經X射線檢測無任何超標缺陷。焊接順序如圖5-25所示。
5. 化(hua)學(xue)成分(fen)分(fen)析
焊(han)后分別(bie)在焊(han)縫的復層表面和距表面5mm處（過渡(du)層）進行化學成分取樣分析，結果見表5-50。
從表中(zhong)可以(yi)看(kan)出(chu)：過渡(du)層(ceng)和復層(ceng)均采用了CO2氣體(ti)保(bao)護焊(han)，焊(han)縫并無(wu)增碳現(xian)象。復層(ceng)焊(han)縫的(de)化學(xue)成(cheng)分基本與母材相當，且S、P得到(dao)較好的(de)控制，能滿足設備的(de)耐蝕性的(de)要求。
6. 應力(li)腐蝕
對于含濕H2S介質的設備，嚴格控制焊縫硬度小于或等于22HRC，可降低產生應力腐蝕的傾向。做了橫向剖面試樣，在橫斷面的過渡區和表面進行了硬度測試，其硬度值均在20HRC以下。
7. 晶間腐(fu)蝕(shi)
由于不銹鋼藥芯焊絲中含有穩定(ding)化元(yuan)素Mo且S、P含量低(di)，焊縫復層(ceng)金(jin)屬按GB/T 4334.5進行(xing)晶(jing)間腐蝕試驗(yan)，全(quan)部(bu)合格(ge)，焊接(jie)接(jie)頭未(wei)出(chu)現晶(jing)間腐蝕裂紋。
三、焊(han)接工藝評定
在正(zheng)式焊(han)接產品(pin)前，根(gen)據JB 4708-2000要(yao)求進行了焊(han)接工藝評(ping)(ping)定，工藝評(ping)(ping)定焊(han)接參數見(jian)表5-51，力學性能結果見(jian)表5-52。
四、產(chan)品(pin)焊接(jie)
1. 焊前準備
不(bu)銹復合鋼(gang)板采(cai)(cai)用等(deng)離子切割機下(xia)料(liao)，切割時(shi)復層朝(chao)上，從復層側(ce)開始(shi)切割，避(bi)免將(jiang)切割熔渣濺落在復層表面上。坡(po)口采(cai)(cai)用刨邊(bian)機加工，鋼(gang)板在組(zu)裝和施焊前將(jiang)坡(po)口內處兩側(ce)各50mm范圍內的(de)油、銹清理干凈，并避(bi)免復層表面受碳(tan)鋼(gang)污(wu)染。
2. 組裝(zhuang)
筒(tong)體組對時以復(fu)層側(ce)為基準進(jin)行定位焊(han)，嚴格控制錯邊量≤1.0mm，定位焊(han)在基層側(ce)進(jin)行，禁止(zhi)基層焊(han)材(cai)焊(han)到復(fu)層上。
3. 焊接要點(dian)
a. 焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)先焊(han)(han)(han)基層(ceng)，再(zai)焊(han)(han)(han)過渡層(ceng)，最(zui)后焊(han)(han)(han)復層(ceng)。基層(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)采用埋弧(hu)焊(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)內側，焊(han)(han)(han)完后從外側清根，再(zai)焊(han)(han)(han)外側焊(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)避免(mian)將基層(ceng)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)接(jie)到復層(ceng)上，并控(kong)制(zhi)內側焊(han)(han)(han)縫表面(mian)距(ju)過渡層(ceng)距(ju)離1.5～2.0mm。
b. 過渡層采用CO2氣體保護焊，不銹鋼藥芯焊絲E309LTO-1／ф1.2mm進行2道排焊，嚴格控制道間溫度≤80℃。控制焊縫表面距離為0.5～15mm，過渡層焊縫應同時熔合基層母材和復層母材，且應蓋滿基層和母材。焊完后用著色檢測焊縫表面，無缺陷后才能進行復層的焊接。
c. 復層焊(han)(han)接采(cai)用E347T1-1／φ1.2mm進(jin)行(xing)3道排焊(han)(han)，焊(han)(han)接時嚴(yan)格控制道間(jian)溫度≤80℃。要求(qiu)焊(han)(han)縫(feng)成形美觀(guan)，表面(mian)無任(ren)何氣孔、夾渣、咬邊和未熔合等缺陷，以減少焊(han)(han)縫(feng)產生應(ying)力腐蝕的(de)傾向。
d. 焊接(jie)全過(guo)程應嚴格執行(xing)焊接(jie)工藝規程，并采用小的熱輸入快速焊。
五(wu)、檢(jian)驗結果
焊接(jie)(jie)完畢后(hou)，對(dui)產品的(de)縱、環(huan)縫(feng)進行(xing)了100％X射線檢測，焊接(jie)(jie)一(yi)次合格率達到98％，未出現裂紋、未熔合等缺陷，復層經100％著色檢測檢查，達到100％Ⅰ級合格。隨產品焊接(jie)(jie)的(de)試板進行(xing)了力學性能試驗，完全達到了設計圖樣的(de)要求。
