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、焊接材(cai)料的選(xuan)擇
不銹鋼復(fu)合(he)中厚(hou)鋼板的(de)焊縫由(you)過渡層(又稱隔(ge)離層)、基(ji)層和復(fu)層三個部分組成(cheng),各自焊接材料的(de)選擇如下:
1. 過渡層所選(xuan)用的(de)焊接(jie)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(bu)銹復(fu)合(he)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(ji)層的焊(han)接材料
選用(yong)與基層碳鋼(gang)(或低合金(jin)(jin)結構鋼(gang))單獨(du)焊(han)(han)接(jie)時相同的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料,并以(yi)同樣的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)工藝進(jin)(jin)(jin)行(xing)施(shi)焊(han)(han)。基層施(shi)焊(han)(han)前(qian)原(yuan)則(ze)上不(bu)(bu)進(jin)(jin)(jin)行(xing)預(yu)熱,焊(han)(han)后不(bu)(bu)進(jin)(jin)(jin)行(xing)消除(chu)應力(li)的(de)(de)回火(huo)(huo)處(chu)理。但是(shi),對于厚(hou)度(du)大、剛度(du)大且(qie)基層為(wei)低合金(jin)(jin)結構鋼(gang)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)構件,仍(reng)要進(jin)(jin)(jin)行(xing)預(yu)熱,焊(han)(han)后仍(reng)需(xu)要進(jin)(jin)(jin)行(xing)整(zheng)體或局部回火(huo)(huo)熱處(chu)理來消除(chu)焊(han)(han)接(jie)殘余(yu)應力(li)。回火(huo)(huo)熱處(chu)理溫(wen)度(du)不(bu)(bu)宜過高,一般(ban)控制在400℃,以(yi)免(mian)影響復層不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)耐蝕性。
3. 復層(ceng)焊接(jie)材料的選(xuan)用
原則上與單(dan)獨焊(han)接不銹鋼時的焊(han)接材料相同,焊(han)接工藝也相同。不銹鋼復合(he)中厚(hou)鋼板的焊(han)接方法(fa)和(he)所選用(yong)的焊(han)接材料見表5-33(摘自(zi)GB/T 13148-2008)。
全國壓(ya)力(li)容器(qi)標準化技(ji)術(shu)委員會推薦《GB/T 985.2-2008復(fu)合鋼(gang)的推薦坡口》在壓(ya)力(li)容器(qi)及受壓(ya)元(yuan)件(jian)使(shi)用,見(jian)表5-34~表5-37。
焊接坡(po)口一般采用機械加(jia)工方法(fa)制成。若采用等離(li)子弧切割、氣割等方法(fa)加(jia)工坡(po)口,則應除去(qu)坡(po)口表(biao)面的氧化層(ceng)和過(guo)熱層(ceng)。
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(zhai)自GB/T 13148-2008)所示。
三、裝配與(yu)定位(wei)焊
不(bu)銹鋼(gang)(gang)復合中(zhong)厚(hou)鋼(gang)(gang)板在組(zu)裝(zhuang)以前,應(ying)采用(yong)機(ji)械(xie)方(fang)法及有機(ji)溶劑(如丙酮、酒精(jing)、香蕉(jiao)水等)清除焊絲(si)表(biao)面(mian)(mian)和(he)焊接坡口兩側不(bu)小(xiao)于20mm范圍內的油(you)污、銹跡、金(jin)屬(shu)屑、氧(yang)化(hua)膜及其(qi)他污物。多層多道焊時,應(ying)清除每道焊縫(feng)表(biao)面(mian)(mian)的熔渣和(he)缺(que)陷等。
裝配時(shi),厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)相同(tong)(基(ji)層(ceng)和復(fu)(fu)層(ceng)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)均相同(tong))的不(bu)銹鋼復(fu)(fu)合中厚(hou)(hou)(hou)鋼板,應(ying)以(yi)復(fu)(fu)層(ceng)表面為基(ji)準,其(qi)錯邊量不(bu)應(ying)大(da)(da)于(yu)復(fu)(fu)層(ceng)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)的1/2,且不(bu)應(ying)大(da)(da)于(yu)2mm。厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)不(bu)同(tong)(復(fu)(fu)層(ceng)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)不(bu)同(tong)或(huo)基(ji)層(ceng)厚(hou)(hou)(hou)度(du)(du)不(bu)同(tong),或(huo)兩(liang)者均不(bu)同(tong))的不(bu)銹鋼復(fu)(fu)合中厚(hou)(hou)(hou)鋼板的裝配基(ji)準,按(an)設計(ji)圖樣的規定(ding)執行。
定(ding)位焊一定(ding)要在基(ji)層(ceng)上(shang)進行(xing),所選用(yong)的(de)(de)(de)焊接(jie)材(cai)料與焊接(jie)基(ji)層(ceng)時的(de)(de)(de)焊接(jie)材(cai)料相(xiang)同,不允許用(yong)復層(ceng)的(de)(de)(de)焊接(jie)材(cai)料在基(ji)層(ceng)上(shang)進行(xing)定(ding)位焊。定(ding)位焊的(de)(de)(de)長度和(he)間距,可根據焊件的(de)(de)(de)具(ju)體(ti)情況具(ju)體(ti)確定(ding)。發現(xian)定(ding)位焊縫出現(xian)裂紋或(huo)其(qi)他不允許存在的(de)(de)(de)缺陷(xian)時,應予以鏟除,并(bing)移(yi)位再焊。
四(si)、焊接順序
焊(han)(han)接時,宜(yi)先焊(han)(han)基(ji)層(ceng),經清根(gen)及規定的質量檢驗項目合格后,再焊(han)(han)過(guo)渡層(ceng),最(zui)后焊(han)(han)復(fu)層(ceng)。若不能按此方(fang)案執行時,也可先焊(han)(han)復(fu)層(ceng),再焊(han)(han)過(guo)渡層(ceng),最(zui)后焊(han)(han)基(ji)層(ceng);但在(zai)這種情況下(xia),基(ji)層(ceng)的焊(han)(han)接,宜(yi)用性能不低于過(guo)渡層(ceng)焊(han)(han)接的奧氏體焊(han)(han)條(tiao)或焊(han)(han)絲。
1. 基層的(de)焊接
焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)基(ji)層時(shi),其焊(han)(han)(han)(han)道(dao)不應觸及和熔化復(fu)(fu)層,先(xian)(xian)(xian)焊(han)(han)(han)(han)基(ji)層時(shi),其焊(han)(han)(han)(han)道(dao)根部(bu)(bu)或表面,應距(ju)復(fu)(fu)合界面1~2mm。是(shi)否采取預熱措施,視基(ji)層厚度、鋼(gang)種及結構等因素而定。對接(jie)(jie)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)的(de)(de)順序如圖(tu)5-17a、b所示,先(xian)(xian)(xian)將開好坡(po)口的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)復(fu)(fu)合中(zhong)厚鋼(gang)板裝配好,首先(xian)(xian)(xian)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)基(ji)層碳(tan)鋼(gang)(或低合金結構鋼(gang))。基(ji)層焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)完畢后要(yao)對其焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)進行(xing)檢查(cha)(包(bao)括焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)表面和焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)內部(bu)(bu)質(zhi)量(liang)),確(que)認焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)質(zhi)量(liang)(特別是(shi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)內部(bu)(bu)質(zhi)量(liang))達到合格標準后,才能做焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過渡(du)層的(de)(de)準備工(gong)作。
2. 過渡層(ceng)的焊接
如圖(tu)5-17c所示,在(zai)復層(ceng)不(bu)(bu)銹鋼板(ban)一(yi)側進(jin)行鏟(chan)削(xue),并將待焊(han)(han)根部制成圓(yuan)弧形。為(wei)了防止(zhi)未焊(han)(han)透,鏟(chan)削(xue)要進(jin)行到(dao)暴露出基層(ceng)碳鋼為(wei)止(zhi),并打磨干凈。焊(han)(han)接過渡(du)層(ceng)時(見圖(tu)5-17d),其焊(han)(han)縫要穩(wen)定地熔化復層(ceng)不(bu)(bu)銹鋼板(ban)的(de)一(yi)定厚(hou)度(du),才能(neng)起到(dao)隔離作用。施焊(han)(han)時,應采(cai)用較小(xiao)(xiao)直徑的(de)焊(han)(han)條或焊(han)(han)絲(si)及(ji)較小(xiao)(xiao)的(de)焊(han)(han)接線能(neng)量。過渡(du)層(ceng)的(de)厚(hou)度(du)不(bu)(bu)小(xiao)(xiao)于2mm。過渡(du)層(ceng)焊(han)(han)縫經檢(jian)查合格后,才能(neng)對復層(ceng)進(jin)行施焊(han)(han)。
3. 復(fu)層的焊接
焊(han)接(jie)(jie)復層時(見圖5-17e),道間(jian)溫度(du)(du)(du)應不(bu)高(gao)于(yu)100℃,并(bing)盡可(ke)能(neng)采(cai)用較小的焊(han)接(jie)(jie)熱輸(shu)入量。在不(bu)影(ying)響焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭質量的前提下(xia),可(ke)加快不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)(jie)冷卻速度(du)(du)(du),避免復層在600~1000℃停(ting)留時間(jian)過長,而影(ying)響其耐蝕性。復層焊(han)縫表面(mian),應盡可(ke)能(neng)與復層表面(mian)保持平整、光順。對(dui)接(jie)(jie)焊(han)縫余高(gao),應不(bu)大于(yu)1.5mm。角接(jie)(jie)焊(han)縫的凹凸度(du)(du)(du)及焊(han)腳高(gao)度(du)(du)(du),應符合設計圖樣(yang)的規定。
不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)復(fu)合中(zhong)厚(hou)鋼(gang)板(ban)的(de)(de)搭接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)和角接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)形式如圖5-18和圖5-19所示。在(zai)待焊(han)區(qu)中(zhong)碳鋼(gang)和不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)共存部位,要選(xuan)(xuan)用(yong)過(guo)渡層的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)。待焊(han)處都是(shi)碳鋼(gang)時(shi),可以按基(ji)層所選(xuan)(xuan)用(yong)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)進行施焊(han);同樣,待焊(han)區(qu)都是(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)材(cai)料(liao)時(shi),理應選(xuan)(xuan)用(yong)復(fu)層的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao),但考慮(lv)到焊(han)接(jie)(jie)(jie)熔池的(de)(de)深(shen)度,可能將基(ji)層熔化,此時(shi)第(di)一層焊(han)縫仍要選(xuan)(xuan)用(yong)過(guo)渡層的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao),切(qie)不(bu)可忽視(shi)。
五、注意事項
1. 焊(han)接(jie)前若發現不(bu)銹鋼(gang)復合中厚(hou)鋼(gang)板有分層(ceng)情況,不(bu)允(yun)許進(jin)行(xing)焊(han)(han)接。如果在焊(han)(han)接坡(po)口邊緣有分層(ceng),會導致鋼(gang)板復層(ceng)和基層(ceng)之間焊(han)(han)合不(bu)良。此(ci)時一(yi)定要將不(bu)銹鋼(gang)復合中厚(hou)鋼(gang)板全部進(jin)行(xing)無損檢測,若其分層(ceng)范圍很(hen)小,可以徹底鏟除分層(ceng)進(jin)行(xing)補焊(han)(han)(即(ji)堆(dui)焊(han)(han)),待修復后才能進(jin)行(xing)正式施焊(han)(han)。
2. 基層一側和復層一側的待(dai)焊處,應分別使(shi)(shi)用專用砂(sha)輪(lun)和鋼(gang)絲(si)刷(shua)等工(gong)具(ju)修(xiu)磨,基層側必(bi)須使(shi)(shi)用碳鋼(gang)鋼(gang)絲(si)刷(shua),而復層側必(bi)須使(shi)(shi)用不銹(xiu)鋼(gang)的鋼(gang)絲(si)刷(shua)。
3. 對復層、基層和過渡(du)(du)(du)層所用的(de)三種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)分別做(zuo)出(chu)明顯標記,嚴格區分,防止混淆(xiao)。絕對禁止用焊(han)(han)(han)(han)接(jie)基層的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)過渡(du)(du)(du)層或(huo)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)復層;同樣,也要防止焊(han)(han)(han)(han)接(jie)復層的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材料(liao)(liao)錯用在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)基層或(huo)過渡(du)(du)(du)層的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)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(fu)(fu)層(ceng)不銹鋼焊接(jie)后,仍要進行酸洗和鈍化(hua)處理(li),或(huo)者在復(fu)(fu)層(ceng)焊接(jie)接(jie)頭的局部區域進行酸洗,去除褐色氧化(hua)膜(mo)的化(hua)學處理(li)。