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(fu)合(he)鋼板焊接(jie)特(te)點
復(fu)合(he)鋼(gang)板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)主(zhu)要(yao)(yao)滿足結構強度和(he)剛(gang)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求，復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)滿足耐蝕、耐磨等特殊要(yao)(yao)求。由于(yu)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是(shi)兩種(zhong)化(hua)學成分(fen)、力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)差(cha)別(bie)很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬復(fu)合(he)而(er)成，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時應對基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)分(fen)別(bie)進行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)。而(er)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)屬于(yu)異(yi)種(zhong)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，其(qi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)要(yao)(yao)兼顧基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼(gang)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。如(ru)果焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)或(huo)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參數選擇不當，往往由于(yu)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時可能(neng)(neng)熔化(hua)不銹鋼(gang)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，使(shi)合(he)金元(yuan)素滲(shen)入而(er)導(dao)致基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)嚴重脆(cui)化(hua)，甚至產生裂紋。而(er)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)可能(neng)(neng)遭到嚴重稀釋，降(jiang)低其(qi)塑性(xing)(xing)及耐蝕性(xing)(xing)。因此(ci)，過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)(cai)料和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選擇成為復(fu)合(he)鋼(gang)材(cai)(cai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)。
二、焊接工藝試驗(yan)
1. 坡(po)口形式的選擇(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(zhong)類型(xing)坡口形式有下(xia)列優點：第(di)一(yi)，基(ji)層(ceng)(ceng)可采(cai)用埋弧焊(han)，以提高效率(lv)，保(bao)(bao)證焊(han)圖5-24 坡口形式及尺寸縫(feng)質量；第(di)二，焊(han)接(jie)過渡(du)層(ceng)(ceng)時熔合比小，可降低(di)焊(han)縫(feng)的稀(xi)釋(shi)率(lv)，且(qie)保(bao)(bao)證過渡(du)層(ceng)(ceng)焊(han)縫(feng)的性能；第(di)三(san)，能避免(mian)基(ji)層(ceng)(ceng)金屬(shu)焊(han)到復(fu)層(ceng)(ceng)上，以保(bao)(bao)證復(fu)層(ceng)(ceng)的耐(nai)蝕性。
2. 焊(han)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. 焊接材料的選(xuan)擇
復(fu)合鋼(gang)板焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)選擇應(ying)遵(zun)循下列原則：①. 基(ji)(ji)層焊(han)(han)接選擇與基(ji)(ji)層強度相當(dang)的(de)(de)焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)(cai)，以保(bao)證焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)抗拉強度不低于基(ji)(ji)層母材(cai)(cai)(cai)(cai)標準規定的(de)(de)下限值；②. 復(fu)層焊(han)(han)接選擇與復(fu)層化學(xue)成分(fen)相當(dang)的(de)(de)焊(han)(han)接材(cai)(cai)(cai)(cai)料，以保(bao)證焊(han)(han)接接頭的(de)(de)耐蝕性不低于復(fu)層鋼(gang)板的(de)(de)性能；③. 過渡(du)層焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)選擇要考慮基(ji)(ji)層對焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)稀釋作用(yong)，需采用(yong)使合金成分(fen)比復(fu)層合金成分(fen)較高(gao)的(de)(de)焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)(cai)。所選焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)化學(xue)成分(fen)及力學(xue)性能見表5-49。
4. 焊接參數(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. 化學成分分析
焊后分(fen)別在焊縫的復層表(biao)面(mian)和距表(biao)面(mian)5mm處(chu)（過渡層）進(jin)行化學成分(fen)取樣分(fen)析(xi)，結(jie)果見表(biao)5-50。
從表(biao)中可以看出(chu)：過渡(du)層和復(fu)層均(jun)采(cai)用了CO2氣(qi)體(ti)保護(hu)焊(han)(han)，焊(han)(han)縫(feng)并無增(zeng)碳(tan)現象。復(fu)層焊(han)(han)縫(feng)的(de)化學成分基本與母材相當(dang)，且S、P得到較好的(de)控(kong)制，能滿足(zu)設(she)備的(de)耐(nai)蝕性的(de)要求(qiu)。
6. 應力腐蝕(shi)
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. 晶間腐蝕
由于不銹鋼藥芯焊(han)絲中含(han)有穩定化元素Mo且S、P含(han)量低，焊(han)縫(feng)復層金屬按GB/T 4334.5進行晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕試(shi)驗，全部合格(ge)，焊(han)接接頭未(wei)出現晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕裂紋。
三(san)、焊接工藝評定
在正式焊(han)接產品前，根(gen)據JB 4708-2000要求進行(xing)了焊(han)接工(gong)藝(yi)評定(ding)，工(gong)藝(yi)評定(ding)焊(han)接參數見表5-51，力學性能結果見表5-52。
四、產品焊接
1. 焊前準備
不銹復(fu)(fu)(fu)合鋼板采用等離子(zi)切(qie)(qie)割(ge)(ge)機(ji)下料，切(qie)(qie)割(ge)(ge)時復(fu)(fu)(fu)層(ceng)朝(chao)上，從(cong)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)側開(kai)始切(qie)(qie)割(ge)(ge)，避免(mian)將切(qie)(qie)割(ge)(ge)熔渣濺(jian)落在復(fu)(fu)(fu)層(ceng)表(biao)面(mian)(mian)上。坡口采用刨邊機(ji)加工，鋼板在組裝和(he)施焊前將坡口內(nei)處兩側各(ge)50mm范圍內(nei)的(de)油、銹清理干凈，并避免(mian)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)表(biao)面(mian)(mian)受碳鋼污染。
2. 組裝
筒(tong)體(ti)組對時以復層(ceng)側(ce)為基準(zhun)進行(xing)定位(wei)(wei)焊(han)(han)，嚴(yan)格控制錯邊量(liang)≤1.0mm，定位(wei)(wei)焊(han)(han)在基層(ceng)側(ce)進行(xing)，禁止(zhi)基層(ceng)焊(han)(han)材(cai)焊(han)(han)到復層(ceng)上。
3. 焊接要(yao)點
a. 焊(han)(han)(han)接時先焊(han)(han)(han)基層(ceng)(ceng)，再焊(han)(han)(han)過(guo)渡層(ceng)(ceng)，最后焊(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng)。基層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)接采用埋弧焊(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)內側(ce)，焊(han)(han)(han)完(wan)后從外側(ce)清(qing)根(gen)，再焊(han)(han)(han)外側(ce)焊(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)接時避免將基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)接到復層(ceng)(ceng)上，并控制(zhi)內側(ce)焊(han)(han)(han)縫表面距(ju)過(guo)渡層(ceng)(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(ceng)焊(han)接采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道(dao)排焊(han)，焊(han)接時(shi)嚴格控制道(dao)間溫度≤80℃。要求(qiu)焊(han)縫成形美觀，表面(mian)無任(ren)何氣孔、夾渣(zha)、咬邊和未(wei)熔合等缺(que)陷，以減(jian)少焊(han)縫產生應力腐蝕的傾向。
d. 焊接(jie)全過程應嚴(yan)格執行焊接(jie)工藝規程，并采用小的熱輸入快速焊。
五(wu)、檢驗結果
焊(han)接完畢后，對產(chan)品(pin)的縱、環縫進(jin)行了100％X射線(xian)檢(jian)測(ce)，焊(han)接一次合格(ge)率達到(dao)98％，未(wei)出(chu)現裂紋、未(wei)熔合等(deng)缺陷，復層經100％著色檢(jian)測(ce)檢(jian)查，達到(dao)100％Ⅰ級(ji)合格(ge)。隨產(chan)品(pin)焊(han)接的試(shi)(shi)板進(jin)行了力學性能試(shi)(shi)驗，完全(quan)達到(dao)了設計圖樣的要求。
