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(yi)、不銹鋼復合鋼板焊接特點
復(fu)(fu)合鋼板的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)主要(yao)滿(man)足結構強度(du)和(he)剛度(du)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求，復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)滿(man)足耐(nai)蝕、耐(nai)磨等特殊要(yao)求。由(you)(you)于(yu)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是兩種(zhong)化(hua)學成分、力學性(xing)能(neng)差別很大的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)復(fu)(fu)合而成，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)應對基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)分別進行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。而過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)屬(shu)于(yu)異種(zhong)鋼的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，其焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)能(neng)要(yao)兼顧基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼材的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。如果焊(han)(han)(han)材或焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數選擇不當，往往由(you)(you)于(yu)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)可(ke)能(neng)熔化(hua)不銹鋼復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，使合金元素滲入而導致基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)嚴重(zhong)脆化(hua)，甚至產(chan)生裂紋。而復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫可(ke)能(neng)遭到嚴重(zhong)稀釋，降低其塑性(xing)及耐(nai)蝕性(xing)。因此，過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數的(de)(de)(de)(de)選擇成為復(fu)(fu)合鋼材焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)關鍵。
二(er)、焊接工藝(yi)試(shi)驗
1. 坡口形(xing)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)坡口形式有下列優點：第一，基層(ceng)可采用埋弧焊，以提(ti)高效率，保(bao)證(zheng)焊圖5-24 坡口形式及(ji)尺(chi)寸縫(feng)質量；第二(er)，焊接過渡(du)層(ceng)時(shi)熔合比小，可降低焊縫(feng)的(de)稀釋率，且保(bao)證(zheng)過渡(du)層(ceng)焊縫(feng)的(de)性能；第三，能避(bi)免基層(ceng)金(jin)屬(shu)焊到復層(ceng)上，以保(bao)證(zheng)復層(ceng)的(de)耐(nai)蝕性。
2. 焊(han)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(jie)材料的選擇(ze)
復合鋼板焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)應遵循下列(lie)原(yuan)則：①. 基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)與基層(ceng)(ceng)強度相當的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)，以保(bao)證焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)抗拉強度不(bu)低(di)于基層(ceng)(ceng)母材(cai)(cai)標準規定的(de)(de)(de)下限值；②. 復層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)與復層(ceng)(ceng)化(hua)學(xue)成分(fen)(fen)相當的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料，以保(bao)證焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)不(bu)低(di)于復層(ceng)(ceng)鋼板的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能；③. 過(guo)渡層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)要考(kao)慮基層(ceng)(ceng)對焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)稀(xi)釋作用(yong)，需采用(yong)使合金成分(fen)(fen)比復層(ceng)(ceng)合金成分(fen)(fen)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)。所選(xuan)(xuan)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成分(fen)(fen)及力學(xue)性(xing)(xing)能見表5-49。
4. 焊(han)接參數
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(xue)成分(fen)(fen)分(fen)(fen)析
焊(han)后(hou)分別在焊(han)縫的(de)復(fu)層(ceng)表(biao)面(mian)和距表(biao)面(mian)5mm處（過渡層(ceng)）進行化學成分取樣分析，結果(guo)見表(biao)5-50。
從表(biao)中可以看(kan)出：過(guo)渡層和復層均采用了(le)CO2氣體保(bao)護焊(han)，焊(han)縫并無增碳現(xian)象(xiang)。復層焊(han)縫的(de)化學成分基(ji)本與母材相當，且S、P得到較好的(de)控制，能滿足(zu)設(she)備(bei)的(de)耐蝕性的(de)要求。
6. 應力腐(fu)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. 晶間腐蝕
由于不銹鋼藥芯焊(han)絲中含有穩定化元素Mo且S、P含量低，焊(han)縫復層金屬按GB/T 4334.5進行晶間(jian)腐蝕試驗，全部合格，焊(han)接接頭未(wei)出(chu)現(xian)晶間(jian)腐蝕裂(lie)紋。
三、焊(han)接工藝評(ping)定(ding)
在正式(shi)焊接產品前，根據JB 4708-2000要求進(jin)行了焊接工藝評定，工藝評定焊接參數見表(biao)5-51，力學性能(neng)結果(guo)見表(biao)5-52。
四、產(chan)品焊接
1. 焊前準(zhun)備(bei)
不(bu)銹復合(he)鋼(gang)板采用等離子切(qie)割(ge)(ge)(ge)機下料，切(qie)割(ge)(ge)(ge)時復層(ceng)(ceng)朝上(shang)，從復層(ceng)(ceng)側開(kai)始切(qie)割(ge)(ge)(ge)，避免(mian)將切(qie)割(ge)(ge)(ge)熔(rong)渣濺落在復層(ceng)(ceng)表面上(shang)。坡口采用刨邊機加工，鋼(gang)板在組裝和施焊前將坡口內處兩側各50mm范圍內的(de)油、銹清理干凈，并避免(mian)復層(ceng)(ceng)表面受碳鋼(gang)污染。
2. 組裝
筒體(ti)組對時以(yi)復(fu)層側(ce)為基準進行定(ding)位焊(han)，嚴格(ge)控制錯邊量≤1.0mm，定(ding)位焊(han)在(zai)基層側(ce)進行，禁止基層焊(han)材焊(han)到復(fu)層上。
3. 焊接要點
a. 焊(han)(han)(han)(han)接時先(xian)焊(han)(han)(han)(han)基(ji)(ji)層(ceng)，再焊(han)(han)(han)(han)過(guo)渡(du)層(ceng)，最(zui)后(hou)焊(han)(han)(han)(han)復層(ceng)。基(ji)(ji)層(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)接采用(yong)埋弧焊(han)(han)(han)(han)先(xian)焊(han)(han)(han)(han)內側(ce)(ce)，焊(han)(han)(han)(han)完后(hou)從外(wai)側(ce)(ce)清根，再焊(han)(han)(han)(han)外(wai)側(ce)(ce)焊(han)(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)(han)接時避免將(jiang)基(ji)(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)(han)接到復層(ceng)上，并(bing)控制內側(ce)(ce)焊(han)(han)(han)(han)縫表面距過(guo)渡(du)層(ceng)距離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)接采(cai)用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排焊(han)，焊(han)接時(shi)嚴格控(kong)制道間溫度≤80℃。要求焊(han)縫(feng)成形美(mei)觀，表(biao)面無(wu)任(ren)何氣孔、夾(jia)渣、咬邊和(he)未熔合等缺陷，以減(jian)少(shao)焊(han)縫(feng)產(chan)生(sheng)應力腐蝕(shi)的傾向。
d. 焊接全過程(cheng)應嚴格執行(xing)焊接工藝規程(cheng)，并(bing)采用小的熱輸入快速焊。
五、檢(jian)驗結果
焊(han)接(jie)(jie)完畢后(hou)，對產品(pin)的縱、環縫進(jin)行了100％X射線檢(jian)測，焊(han)接(jie)(jie)一(yi)次合格率達(da)到(dao)(dao)98％，未出現裂紋(wen)、未熔(rong)合等缺(que)陷(xian)，復層經100％著(zhu)色檢(jian)測檢(jian)查，達(da)到(dao)(dao)100％Ⅰ級合格。隨產品(pin)焊(han)接(jie)(jie)的試板進(jin)行了力學(xue)性能試驗，完全(quan)達(da)到(dao)(dao)了設計圖樣(yang)的要求。
