不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不銹(xiu)鋼和碳鋼(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(yi)、焊(han)接材料的(de)選擇(ze)
不銹鋼復合中厚鋼板的焊縫由過渡層(又(you)稱隔離(li)層)、基層和復層三個部(bu)分組成,各(ge)自焊接材料的選擇如下:
1. 過(guo)渡層所選用(yong)的焊接材(cai)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(bu)銹復合鋼板的焊接構件,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
選用與基層(ceng)碳鋼(gang)(或低合金(jin)結(jie)構鋼(gang))單獨焊接時(shi)相同的焊接材料,并以同樣的焊接工藝進行施焊。基層(ceng)施焊前原(yuan)則上(shang)不進行預熱(re)(re),焊后不進行消(xiao)除(chu)應力的回火處(chu)理(li)(li)。但是,對于厚(hou)度(du)大(da)、剛度(du)大(da)且基層(ceng)為(wei)低合金(jin)結(jie)構鋼(gang)的焊接構件,仍(reng)要進行預熱(re)(re),焊后仍(reng)需(xu)要進行整體或局部回火熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)來(lai)消(xiao)除(chu)焊接殘余應力。回火熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)溫(wen)度(du)不宜(yi)過高(gao),一般控制在400℃,以免影(ying)響復(fu)層(ceng)不銹鋼(gang)的耐蝕性。
3. 復層焊接材料的選用
原則上與單獨(du)焊(han)接(jie)不銹鋼時的焊(han)接(jie)材(cai)料相(xiang)同(tong)(tong),焊(han)接(jie)工藝也相(xiang)同(tong)(tong)。不銹鋼復合中(zhong)厚(hou)鋼板的焊(han)接(jie)方法和所(suo)選(xuan)用(yong)的焊(han)接(jie)材(cai)料見表5-33(摘自GB/T 13148-2008)。
全國壓力(li)容器標準化技術委員會推薦(jian)(jian)《GB/T 985.2-2008復合鋼(gang)的推薦(jian)(jian)坡口》在(zai)壓力(li)容器及受(shou)壓元件使用,見表5-34~表5-37。
焊接(jie)坡口一般采用機械加工(gong)方法制成。若采用等離子弧切割、氣割等方法加工(gong)坡口,則應除去(qu)坡口表面的氧化層和過熱層。
二、焊接坡口
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(zhuang)配與定(ding)位(wei)焊
不銹(xiu)鋼(gang)復合中厚(hou)鋼(gang)板在(zai)組裝(zhuang)以前,應(ying)采(cai)用機(ji)械方法及有機(ji)溶劑(如丙酮(tong)、酒(jiu)精、香蕉(jiao)水等(deng))清除焊(han)絲表面和焊(han)接坡口(kou)兩側(ce)不小(xiao)于20mm范圍內的油污(wu)(wu)、銹(xiu)跡、金(jin)屬屑、氧(yang)化膜及其(qi)他污(wu)(wu)物。多層多道焊(han)時,應(ying)清除每道焊(han)縫(feng)表面的熔渣和缺陷等(deng)。
裝(zhuang)(zhuang)配時,厚(hou)(hou)度(du)(du)相(xiang)同(tong)(基(ji)層(ceng)(ceng)和復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)度(du)(du)均相(xiang)同(tong))的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)復(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)中厚(hou)(hou)鋼(gang)板,應(ying)以復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)表面為基(ji)準,其(qi)錯邊(bian)量(liang)不(bu)應(ying)大于復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)度(du)(du)的1/2,且不(bu)應(ying)大于2mm。厚(hou)(hou)度(du)(du)不(bu)同(tong)(復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)度(du)(du)不(bu)同(tong)或基(ji)層(ceng)(ceng)厚(hou)(hou)度(du)(du)不(bu)同(tong),或兩者均不(bu)同(tong))的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)復(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)中厚(hou)(hou)鋼(gang)板的裝(zhuang)(zhuang)配基(ji)準,按設計圖樣的規定執行。
定(ding)位焊(han)(han)一定(ding)要在基(ji)層上(shang)進行,所選用(yong)的(de)焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)與(yu)焊(han)(han)接(jie)基(ji)層時(shi)的(de)焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)相(xiang)同,不(bu)允許(xu)用(yong)復層的(de)焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)在基(ji)層上(shang)進行定(ding)位焊(han)(han)。定(ding)位焊(han)(han)的(de)長度和間距,可根據焊(han)(han)件(jian)的(de)具(ju)體情況具(ju)體確定(ding)。發現(xian)(xian)定(ding)位焊(han)(han)縫出現(xian)(xian)裂紋或(huo)其(qi)他不(bu)允許(xu)存在的(de)缺陷時(shi),應予以(yi)鏟除,并移位再焊(han)(han)。
四、焊接順序
焊(han)(han)接(jie)時,宜先焊(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng),經(jing)清根及規定的(de)質量檢驗項目合格后(hou),再焊(han)(han)過(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng),最后(hou)焊(han)(han)復(fu)層(ceng)(ceng)。若不能(neng)(neng)按此方案執(zhi)行時,也可先焊(han)(han)復(fu)層(ceng)(ceng),再焊(han)(han)過(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng),最后(hou)焊(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng);但在這種情況下,基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)接(jie),宜用性能(neng)(neng)不低于過(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接(jie)的(de)奧氏體(ti)焊(han)(han)條(tiao)或焊(han)(han)絲。
1. 基層的焊接(jie)
焊(han)接(jie)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)時(shi)(shi),其(qi)焊(han)道(dao)不應觸及(ji)(ji)和(he)熔化復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng),先焊(han)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)時(shi)(shi),其(qi)焊(han)道(dao)根部或表面,應距復(fu)合(he)界面1~2mm。是(shi)否采(cai)取預熱措施,視基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)厚度、鋼種及(ji)(ji)結構等(deng)因素而定。對(dui)接(jie)焊(han)縫(feng)(feng)的(de)順序如圖5-17a、b所示,先將開好(hao)(hao)坡(po)口(kou)的(de)不銹鋼復(fu)合(he)中厚鋼板裝配好(hao)(hao),首先焊(han)接(jie)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)碳鋼(或低合(he)金結構鋼)。基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)完畢后(hou)要對(dui)其(qi)焊(han)縫(feng)(feng)進行(xing)檢(jian)查(包括(kuo)焊(han)縫(feng)(feng)表面和(he)焊(han)縫(feng)(feng)內部質量),確認(ren)焊(han)縫(feng)(feng)質量(特別是(shi)焊(han)縫(feng)(feng)內部質量)達到合(he)格標準(zhun)后(hou),才能做焊(han)接(jie)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)準(zhun)備工作。
2. 過渡層的(de)焊接
如圖5-17c所(suo)示,在復層不銹鋼板一側進(jin)(jin)行(xing)鏟(chan)削(xue),并將待焊(han)根部制成(cheng)圓弧(hu)形。為(wei)了防止未焊(han)透(tou),鏟(chan)削(xue)要(yao)進(jin)(jin)行(xing)到(dao)暴露出基層碳鋼為(wei)止,并打磨干凈。焊(han)接(jie)(jie)過渡(du)層時(見圖5-17d),其焊(han)縫要(yao)穩定(ding)(ding)地熔化復層不銹鋼板的(de)一定(ding)(ding)厚度,才能起(qi)到(dao)隔離(li)作(zuo)用。施焊(han)時,應采用較(jiao)小直徑的(de)焊(han)條或(huo)焊(han)絲及(ji)較(jiao)小的(de)焊(han)接(jie)(jie)線能量(liang)。過渡(du)層的(de)厚度不小于2mm。過渡(du)層焊(han)縫經檢(jian)查合格后,才能對(dui)復層進(jin)(jin)行(xing)施焊(han)。
3. 復層的焊接
焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)時(見圖(tu)5-17e),道間溫度應不高(gao)于100℃,并(bing)盡(jin)可(ke)能(neng)采用較(jiao)小(xiao)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱(re)輸(shu)入(ru)量(liang)。在不影響焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭質量(liang)的(de)前提下,可(ke)加(jia)快不銹鋼焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)冷卻速(su)度,避免復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)在600~1000℃停留時間過長(chang),而影響其(qi)耐蝕性。復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)焊(han)(han)縫(feng)表(biao)面,應盡(jin)可(ke)能(neng)與復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)表(biao)面保持平(ping)整、光順。對接(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)縫(feng)余高(gao),應不大(da)于1.5mm。角(jiao)接(jie)(jie)(jie)焊(han)(han)縫(feng)的(de)凹凸(tu)度及焊(han)(han)腳(jiao)高(gao)度,應符合設(she)計圖(tu)樣(yang)的(de)規定。
不(bu)(bu)銹鋼(gang)復合中厚(hou)鋼(gang)板的(de)搭接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)和角(jiao)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭(tou)(tou)形式如圖(tu)5-18和圖(tu)5-19所(suo)示。在待焊(han)區(qu)中碳(tan)鋼(gang)和不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)共存部位(wei),要選(xuan)用(yong)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)。待焊(han)處都是(shi)(shi)碳(tan)鋼(gang)時,可以按基層(ceng)(ceng)(ceng)所(suo)選(xuan)用(yong)的(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)進行施(shi)焊(han);同樣(yang),待焊(han)區(qu)都是(shi)(shi)不(bu)(bu)銹鋼(gang)材(cai)料(liao)(liao)時,理應選(xuan)用(yong)復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao),但考慮到焊(han)接(jie)(jie)熔(rong)池的(de)深度,可能將基層(ceng)(ceng)(ceng)熔(rong)化,此時第一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)縫仍要選(xuan)用(yong)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao),切不(bu)(bu)可忽視。
五、注意事項
1. 焊接前若(ruo)發現不(bu)銹鋼復合(he)中(zhong)厚鋼板(ban)有分層情況(kuang),不(bu)允(yun)許(xu)進(jin)行(xing)(xing)(xing)焊(han)(han)接。如果在焊(han)(han)接坡口邊緣有分層,會導(dao)致鋼板(ban)復層和基層之間焊(han)(han)合(he)不(bu)良。此時一(yi)定要將(jiang)不(bu)銹鋼復合(he)中(zhong)厚鋼板(ban)全(quan)部(bu)進(jin)行(xing)(xing)(xing)無(wu)損檢測,若(ruo)其分層范(fan)圍很小,可以徹底(di)鏟除分層進(jin)行(xing)(xing)(xing)補(bu)焊(han)(han)(即堆焊(han)(han)),待(dai)修復后才能(neng)進(jin)行(xing)(xing)(xing)正(zheng)式施焊(han)(han)。
2. 基(ji)層(ceng)一側(ce)和復層(ceng)一側(ce)的待焊處,應分別使用專用砂輪和鋼絲(si)(si)刷(shua)(shua)等工具修磨,基(ji)層(ceng)側(ce)必須使用碳鋼鋼絲(si)(si)刷(shua)(shua),而復層(ceng)側(ce)必須使用不銹(xiu)鋼的鋼絲(si)(si)刷(shua)(shua)。
3. 對復層(ceng)(ceng)、基層(ceng)(ceng)和過渡層(ceng)(ceng)所用(yong)的三種焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)分別做出明顯標記,嚴格(ge)區分,防止(zhi)(zhi)(zhi)混淆。絕對禁止(zhi)(zhi)(zhi)用(yong)焊(han)(han)接(jie)基層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)焊(han)(han)接(jie)過渡層(ceng)(ceng)或焊(han)(han)接(jie)復層(ceng)(ceng);同樣,也要防止(zhi)(zhi)(zhi)焊(han)(han)接(jie)復層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)錯用(yong)在(zai)焊(han)(han)接(jie)基層(ceng)(ceng)或過渡層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)縫上(shang)。
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(fu)層不銹鋼焊接(jie)后,仍要進(jin)行(xing)酸(suan)洗(xi)和鈍化處(chu)理,或者(zhe)在復(fu)層焊接(jie)接(jie)頭的(de)局部(bu)區域(yu)進(jin)行(xing)酸(suan)洗(xi),去除褐色氧化膜的(de)化學處(chu)理。