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特點(dian)
復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼(gang)(gang)板的(de)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)主要(yao)滿足結(jie)構(gou)強度(du)和(he)剛度(du)的(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)滿足耐蝕、耐磨(mo)等特殊要(yao)求(qiu)(qiu)。由于基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是兩種(zhong)化學成分(fen)(fen)、力學性(xing)能(neng)(neng)(neng)差別很(hen)大的(de)金屬(shu)復(fu)(fu)(fu)合(he)而成，焊(han)(han)(han)接(jie)時應對基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)分(fen)(fen)別進行焊(han)(han)(han)接(jie)。而過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)屬(shu)于異(yi)種(zhong)鋼(gang)(gang)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，其焊(han)(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng)(neng)(neng)要(yao)兼顧基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼(gang)(gang)材的(de)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。如果焊(han)(han)(han)材或焊(han)(han)(han)接(jie)參數選擇不(bu)當，往往由于基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)時可(ke)能(neng)(neng)(neng)熔化不(bu)銹鋼(gang)(gang)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，使合(he)金元素滲入而導致基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)嚴重脆化，甚(shen)至產生裂紋(wen)。而復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)縫可(ke)能(neng)(neng)(neng)遭到嚴重稀(xi)釋，降低(di)其塑性(xing)及耐蝕性(xing)。因此，過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)材料和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)參數的(de)選擇成為(wei)復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼(gang)(gang)材焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)關(guan)鍵。
二、焊接工藝(yi)試驗(yan)
1. 坡(po)口形式(shi)的選(xuan)擇
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)式有下列優點：第一(yi)，基層(ceng)可(ke)采用埋弧(hu)焊，以(yi)提(ti)高效率，保(bao)證(zheng)焊圖5-24 坡口(kou)形(xing)式及尺寸縫質量(liang)；第二，焊接過渡層(ceng)時(shi)熔合(he)比小，可(ke)降低焊縫的(de)(de)稀釋率，且保(bao)證(zheng)過渡層(ceng)焊縫的(de)(de)性(xing)能(neng)；第三，能(neng)避免基層(ceng)金屬焊到(dao)復層(ceng)上，以(yi)保(bao)證(zheng)復層(ceng)的(de)(de)耐蝕性(xing)。
2. 焊接方法(fa)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)合(he)鋼板(ban)焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)(de)選擇(ze)(ze)應遵循下列原則：①. 基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接(jie)選擇(ze)(ze)與基(ji)層(ceng)(ceng)強度(du)(du)相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)材(cai)，以保證(zheng)焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)抗拉強度(du)(du)不(bu)低于基(ji)層(ceng)(ceng)母(mu)材(cai)標準規(gui)定的(de)(de)(de)(de)下限(xian)值；②. 復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接(jie)選擇(ze)(ze)與復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)化(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料，以保證(zheng)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)不(bu)低于復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)鋼板(ban)的(de)(de)(de)(de)性(xing)能；③. 過渡層(ceng)(ceng)焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)(de)選擇(ze)(ze)要考(kao)慮(lv)基(ji)層(ceng)(ceng)對焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)稀釋作(zuo)用，需采用使(shi)合(he)金(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)比(bi)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)合(he)金(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)較高的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)材(cai)。所選焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)及(ji)力學性(xing)能見表5-49。
4. 焊接(jie)參數(shu)
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. 化學成分(fen)分(fen)析
焊后(hou)分(fen)(fen)別在焊縫的復層表(biao)面(mian)和距(ju)表(biao)面(mian)5mm處（過渡層）進行化(hua)學成分(fen)(fen)取樣分(fen)(fen)析(xi)，結(jie)果見表(biao)5-50。
從表(biao)中可以看出：過(guo)渡層和(he)復層均采(cai)用了CO2氣體(ti)保護焊(han)，焊(han)縫并無增(zeng)碳現象(xiang)。復層焊(han)縫的化學成分基本與母材相當，且S、P得到較好的控制，能(neng)滿足(zu)設備的耐蝕(shi)性的要求。
6. 應(ying)力腐蝕
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
由(you)于不(bu)銹鋼藥(yao)芯焊(han)絲中含有(you)穩定化元(yuan)素Mo且(qie)S、P含量低，焊(han)縫復層金屬按(an)GB/T 4334.5進行(xing)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕試驗，全(quan)部合(he)格(ge)，焊(han)接接頭未(wei)出現晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕裂紋。
三、焊接(jie)工藝評定(ding)
在正式焊接產品前，根據JB 4708-2000要求(qiu)進(jin)行了焊接工藝評定，工藝評定焊接參數見(jian)表5-51，力學性能結(jie)果見(jian)表5-52。
四、產品焊接
1. 焊前準備
不銹復(fu)(fu)合鋼板采用(yong)等離(li)子切(qie)割(ge)(ge)機下料，切(qie)割(ge)(ge)時復(fu)(fu)層朝上，從復(fu)(fu)層側(ce)開始切(qie)割(ge)(ge)，避免(mian)(mian)將切(qie)割(ge)(ge)熔渣濺(jian)落(luo)在(zai)復(fu)(fu)層表面(mian)上。坡(po)口(kou)采用(yong)刨邊(bian)機加(jia)工(gong)，鋼板在(zai)組裝和施焊前將坡(po)口(kou)內(nei)處兩側(ce)各50mm范(fan)圍(wei)內(nei)的油(you)、銹清理干凈(jing)，并避免(mian)(mian)復(fu)(fu)層表面(mian)受碳鋼污(wu)染。
2. 組裝(zhuang)
筒體組(zu)對時以復層(ceng)側為基(ji)準進行定位(wei)焊，嚴格控制錯(cuo)邊量≤1.0mm，定位(wei)焊在基(ji)層(ceng)側進行，禁(jin)止基(ji)層(ceng)焊材焊到復層(ceng)上(shang)。
3. 焊接要點
a. 焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接時先焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)，再焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)過(guo)渡層(ceng)，最后焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)復層(ceng)。基(ji)層(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接采用埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)內(nei)側，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)完后從外側清(qing)根，再焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)外側焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)。焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接時避(bi)免將基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接到復層(ceng)上，并控制內(nei)側焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)表(biao)面距(ju)過(guo)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)接采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道(dao)排焊(han)(han)，焊(han)(han)接時(shi)嚴格控制道(dao)間溫(wen)度≤80℃。要求焊(han)(han)縫(feng)成形美(mei)觀，表面無任何氣(qi)孔、夾(jia)渣、咬邊和未熔(rong)合(he)等缺陷(xian)，以減(jian)少焊(han)(han)縫(feng)產生應力腐(fu)蝕(shi)的傾向。
d. 焊接全過程應(ying)嚴格執行焊接工藝規程，并采(cai)用小的(de)熱(re)輸入快速焊。
五、檢驗結果
焊接(jie)完畢后，對產(chan)品的縱(zong)、環縫進行了(le)100％X射線檢(jian)測，焊接(jie)一次合格(ge)率(lv)達(da)到98％，未出現裂(lie)紋、未熔合等缺陷(xian)，復(fu)層經100％著色(se)檢(jian)測檢(jian)查，達(da)到100％Ⅰ級(ji)合格(ge)。隨(sui)產(chan)品焊接(jie)的試板進行了(le)力學性能試驗，完全達(da)到了(le)設計圖樣的要求。
