不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不(bu)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)接材料的選擇
不銹鋼復合(he)中厚鋼板的焊縫由過渡(du)層(ceng)(ceng)(又稱隔離(li)層(ceng)(ceng))、基(ji)層(ceng)(ceng)和復層(ceng)(ceng)三(san)個部(bu)分組成,各(ge)自(zi)焊接(jie)材料的選(xuan)擇(ze)如下:
1. 過渡層所選用的焊接材(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(yu)基(ji)層碳鋼(gang)(或(huo)低合金(jin)結(jie)構(gou)鋼(gang))單獨(du)焊接(jie)時(shi)相同的(de)焊接(jie)材料,并以(yi)同樣的(de)焊接(jie)工藝進行施(shi)焊。基(ji)層施(shi)焊前原則上不(bu)進行預熱,焊后不(bu)進行消(xiao)除應力(li)的(de)回火處理(li)。但是,對于厚(hou)度大、剛度大且(qie)基(ji)層為低合金(jin)結(jie)構(gou)鋼(gang)的(de)焊接(jie)構(gou)件,仍要(yao)(yao)進行預熱,焊后仍需要(yao)(yao)進行整體或(huo)局(ju)部回火熱處理(li)來消(xiao)除焊接(jie)殘余應力(li)。回火熱處理(li)溫度不(bu)宜過高,一般控制(zhi)在400℃,以(yi)免影響復層不(bu)銹鋼(gang)的(de)耐蝕性(xing)。
3. 復層焊接材(cai)料的選用
原則上與單獨(du)焊接(jie)不(bu)銹鋼(gang)時的焊接(jie)材(cai)料相(xiang)(xiang)同(tong),焊接(jie)工藝(yi)也相(xiang)(xiang)同(tong)。不(bu)銹鋼(gang)復合中厚鋼(gang)板的焊接(jie)方(fang)法和所選用(yong)的焊接(jie)材(cai)料見(jian)表5-33(摘(zhai)自GB/T 13148-2008)。
全(quan)國壓力容器標準化技術委員(yuan)會(hui)推(tui)薦(jian)《GB/T 985.2-2008復合鋼(gang)的(de)推(tui)薦(jian)坡口》在(zai)壓力容器及受壓元件(jian)使用,見表5-34~表5-37。
焊接坡(po)口一般采用機械加工方(fang)法制(zhi)成。若采用等(deng)離子弧切割(ge)、氣割(ge)等(deng)方(fang)法加工坡(po)口,則應除去坡(po)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、裝配(pei)與定位焊
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)復合中厚(hou)鋼(gang)(gang)板在組裝以(yi)前(qian),應采用機械方法及(ji)有(you)機溶劑(如丙(bing)酮、酒精、香蕉水等(deng))清(qing)除(chu)(chu)焊絲表面和焊接(jie)坡口兩側不(bu)小于20mm范(fan)圍內的油污、銹(xiu)跡(ji)、金(jin)屬屑、氧化膜及(ji)其他污物。多層(ceng)多道(dao)(dao)焊時(shi),應清(qing)除(chu)(chu)每道(dao)(dao)焊縫(feng)表面的熔渣和缺(que)陷(xian)等(deng)。
裝(zhuang)配時,厚(hou)(hou)度相(xiang)同(tong)(基層(ceng)和復層(ceng)厚(hou)(hou)度均相(xiang)同(tong))的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)復合中厚(hou)(hou)鋼(gang)板,應以復層(ceng)表面為基準,其錯邊(bian)量(liang)不(bu)(bu)(bu)應大于(yu)復層(ceng)厚(hou)(hou)度的(de)(de)(de)1/2,且(qie)不(bu)(bu)(bu)應大于(yu)2mm。厚(hou)(hou)度不(bu)(bu)(bu)同(tong)(復層(ceng)厚(hou)(hou)度不(bu)(bu)(bu)同(tong)或基層(ceng)厚(hou)(hou)度不(bu)(bu)(bu)同(tong),或兩者均不(bu)(bu)(bu)同(tong))的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)復合中厚(hou)(hou)鋼(gang)板的(de)(de)(de)裝(zhuang)配基準,按(an)設計圖樣的(de)(de)(de)規定執行。
定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)焊(han)(han)一定(ding)(ding)(ding)要在(zai)基層上進行,所選用的(de)焊(han)(han)接材(cai)料與焊(han)(han)接基層時的(de)焊(han)(han)接材(cai)料相同,不允(yun)許(xu)用復層的(de)焊(han)(han)接材(cai)料在(zai)基層上進行定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)焊(han)(han)。定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)焊(han)(han)的(de)長度和(he)間距,可根(gen)據焊(han)(han)件的(de)具體情況具體確定(ding)(ding)(ding)。發現(xian)定(ding)(ding)(ding)位(wei)(wei)(wei)焊(han)(han)縫出現(xian)裂(lie)紋或其(qi)他不允(yun)許(xu)存在(zai)的(de)缺陷(xian)時,應予以鏟(chan)除(chu),并(bing)移位(wei)(wei)(wei)再焊(han)(han)。
四、焊接(jie)順序
焊(han)(han)接時(shi),宜(yi)先(xian)焊(han)(han)基層(ceng),經清根及規定的(de)質量檢驗項目(mu)合格后(hou)(hou),再(zai)焊(han)(han)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng),最(zui)后(hou)(hou)焊(han)(han)復(fu)層(ceng)。若(ruo)不能(neng)按此方案執行時(shi),也可先(xian)焊(han)(han)復(fu)層(ceng),再(zai)焊(han)(han)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng),最(zui)后(hou)(hou)焊(han)(han)基層(ceng);但(dan)在(zai)這種情況下,基層(ceng)的(de)焊(han)(han)接,宜(yi)用性(xing)能(neng)不低于過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)焊(han)(han)接的(de)奧氏(shi)體焊(han)(han)條或焊(han)(han)絲。
1. 基層的焊接
焊(han)(han)接基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)時(shi),其焊(han)(han)道不應觸及和熔化復(fu)層(ceng)(ceng),先(xian)焊(han)(han)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)時(shi),其焊(han)(han)道根部或(huo)表面(mian),應距復(fu)合(he)界面(mian)1~2mm。是否(fou)采(cai)取預熱措施,視基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)厚度、鋼種及結構(gou)等因(yin)素而定。對接焊(han)(han)縫(feng)的順序如圖5-17a、b所示,先(xian)將(jiang)開好坡口(kou)的不銹(xiu)鋼復(fu)合(he)中厚鋼板(ban)裝配好,首先(xian)焊(han)(han)接基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)碳鋼(或(huo)低合(he)金結構(gou)鋼)。基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接完畢(bi)后要對其焊(han)(han)縫(feng)進行檢(jian)查(包括焊(han)(han)縫(feng)表面(mian)和焊(han)(han)縫(feng)內部質(zhi)量),確認焊(han)(han)縫(feng)質(zhi)量(特(te)別是焊(han)(han)縫(feng)內部質(zhi)量)達到合(he)格標(biao)準(zhun)后,才能做(zuo)焊(han)(han)接過渡層(ceng)(ceng)的準(zhun)備工(gong)作。
2. 過渡層的(de)焊接(jie)
如圖5-17c所(suo)示,在復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)一側進行鏟(chan)削(xue),并將待焊(han)(han)根部(bu)制成圓弧形。為(wei)了防止未焊(han)(han)透(tou),鏟(chan)削(xue)要進行到(dao)暴露出(chu)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)碳鋼(gang)為(wei)止,并打磨干凈。焊(han)(han)接過渡層(ceng)(ceng)(ceng)時(見圖5-17d),其(qi)焊(han)(han)縫要穩定地熔化復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板(ban)的一定厚度,才能(neng)起到(dao)隔離作用(yong)。施(shi)焊(han)(han)時,應采用(yong)較(jiao)小(xiao)直徑的焊(han)(han)條(tiao)或焊(han)(han)絲及較(jiao)小(xiao)的焊(han)(han)接線(xian)能(neng)量。過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的厚度不(bu)小(xiao)于2mm。過渡層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫經(jing)檢(jian)查合(he)格后,才能(neng)對復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)進行施(shi)焊(han)(han)。
3. 復層的焊(han)接(jie)
焊(han)接(jie)復(fu)(fu)層(ceng)時(shi)(見圖5-17e),道間溫度(du)應(ying)不(bu)(bu)高(gao)于(yu)100℃,并盡(jin)可能采用較小的(de)焊(han)接(jie)熱(re)輸入量(liang)。在不(bu)(bu)影響(xiang)焊(han)接(jie)接(jie)頭質量(liang)的(de)前(qian)提下,可加快不(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)冷卻速度(du),避免復(fu)(fu)層(ceng)在600~1000℃停留時(shi)間過長,而(er)影響(xiang)其耐蝕性。復(fu)(fu)層(ceng)焊(han)縫表面,應(ying)盡(jin)可能與復(fu)(fu)層(ceng)表面保持平整、光順。對接(jie)焊(han)縫余高(gao),應(ying)不(bu)(bu)大(da)于(yu)1.5mm。角接(jie)焊(han)縫的(de)凹凸度(du)及(ji)焊(han)腳高(gao)度(du),應(ying)符合設(she)計圖樣的(de)規定。
不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)復合中(zhong)厚鋼(gang)(gang)(gang)板的(de)(de)搭接接頭和(he)角接接頭形(xing)式如圖(tu)5-18和(he)圖(tu)5-19所示。在待(dai)焊(han)(han)(han)區(qu)中(zhong)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)共存部位,要選用(yong)過渡(du)層的(de)(de)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料。待(dai)焊(han)(han)(han)處(chu)都(dou)是碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)時(shi),可(ke)以(yi)按基(ji)(ji)層所選用(yong)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料進行(xing)施焊(han)(han)(han);同(tong)樣,待(dai)焊(han)(han)(han)區(qu)都(dou)是不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)(cai)料時(shi),理應選用(yong)復層的(de)(de)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料,但考慮(lv)到(dao)焊(han)(han)(han)接熔池的(de)(de)深度,可(ke)能將基(ji)(ji)層熔化,此時(shi)第一層焊(han)(han)(han)縫仍要選用(yong)過渡(du)層的(de)(de)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料,切不可(ke)忽視。
五、注意事項
1. 焊接前若(ruo)發現不銹(xiu)鋼復合中厚(hou)鋼板有(you)分層(ceng)(ceng)(ceng)情況,不允(yun)許進行(xing)焊接。如果在焊接坡(po)口邊緣有(you)分層(ceng)(ceng)(ceng),會導致鋼板復層(ceng)(ceng)(ceng)和基層(ceng)(ceng)(ceng)之間焊合不良。此時一定要將不銹(xiu)鋼復合中厚(hou)鋼板全部進行(xing)無損(sun)檢測(ce),若(ruo)其(qi)分層(ceng)(ceng)(ceng)范(fan)圍很小,可以(yi)徹底鏟除分層(ceng)(ceng)(ceng)進行(xing)補焊(即(ji)堆焊),待修(xiu)復后才能(neng)進行(xing)正式施焊。
2. 基層(ceng)一側(ce)和復層(ceng)一側(ce)的(de)待焊處(chu),應(ying)分別(bie)使用(yong)專用(yong)砂輪(lun)和鋼(gang)(gang)絲(si)刷等工具修(xiu)磨,基層(ceng)側(ce)必須使用(yong)碳鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲(si)刷,而復層(ceng)側(ce)必須使用(yong)不銹鋼(gang)(gang)的(de)鋼(gang)(gang)絲(si)刷。
3. 對(dui)復(fu)(fu)層(ceng)、基層(ceng)和過渡層(ceng)所用的(de)(de)三種(zhong)焊接(jie)材(cai)(cai)料(liao)分別(bie)做出明顯標記,嚴格區分,防止(zhi)混淆。絕對(dui)禁止(zhi)用焊接(jie)基層(ceng)的(de)(de)焊接(jie)材(cai)(cai)料(liao)焊接(jie)過渡層(ceng)或(huo)焊接(jie)復(fu)(fu)層(ceng);同(tong)樣,也要防止(zhi)焊接(jie)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)焊接(jie)材(cai)(cai)料(liao)錯(cuo)用在焊接(jie)基層(ceng)或(huo)過渡層(ceng)的(de)(de)焊縫上。
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(fu)(fu)層(ceng)不銹鋼焊接后,仍要進(jin)(jin)行酸(suan)洗和鈍化(hua)處理(li),或者在(zai)復(fu)(fu)層(ceng)焊接接頭的局部區域(yu)進(jin)(jin)行酸(suan)洗,去除褐色氧化(hua)膜的化(hua)學處理(li)。