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(ban)焊(han)接特點
復(fu)合(he)鋼(gang)(gang)板的(de)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)主(zhu)要滿足(zu)結(jie)構強度(du)(du)和(he)(he)剛度(du)(du)的(de)要求(qiu)，復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)滿足(zu)耐(nai)蝕、耐(nai)磨等特殊要求(qiu)。由于基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是兩種化學(xue)成分(fen)、力學(xue)性能(neng)(neng)差別(bie)很大的(de)金屬(shu)(shu)復(fu)合(he)而(er)成，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時應對基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)分(fen)別(bie)進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。而(er)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)屬(shu)(shu)于異種鋼(gang)(gang)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)，其焊(han)(han)(han)(han)接(jie)性能(neng)(neng)要兼(jian)顧基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)兩種鋼(gang)(gang)材(cai)的(de)性能(neng)(neng)。如果焊(han)(han)(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)(han)(han)接(jie)參(can)數(shu)選(xuan)擇(ze)不(bu)當(dang)，往往由于基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時可(ke)(ke)能(neng)(neng)熔化不(bu)銹鋼(gang)(gang)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，使合(he)金元(yuan)素滲入而(er)導致基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)嚴重(zhong)脆化，甚至產(chan)生裂(lie)紋。而(er)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)可(ke)(ke)能(neng)(neng)遭(zao)到(dao)嚴重(zhong)稀釋，降低其塑(su)性及(ji)耐(nai)蝕性。因(yin)此，過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料和(he)(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)參(can)數(shu)的(de)選(xuan)擇(ze)成為復(fu)合(he)鋼(gang)(gang)材(cai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)的(de)關鍵。
二(er)、焊(han)接工藝(yi)試驗
1. 坡(po)口形(xing)式的選(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(zhong)類(lei)型坡口形式有下列優點：第一，基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)可(ke)采(cai)用(yong)埋弧(hu)焊，以(yi)提高(gao)效率，保證焊圖5-24 坡口形式及尺寸縫質(zhi)量(liang)；第二，焊接過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)時(shi)熔合比小，可(ke)降(jiang)低焊縫的(de)稀釋率，且保證過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊縫的(de)性能；第三，能避(bi)免基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)金屬焊到(dao)復層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)上，以(yi)保證復層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)耐蝕性。
2. 焊(han)接方(fang)法的選擇(ze)
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. 焊接材料的選擇
復(fu)合(he)鋼板焊(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)選擇(ze)應(ying)遵循下列原則：①. 基層(ceng)焊(han)(han)接(jie)選擇(ze)與基層(ceng)強(qiang)度相當的(de)(de)焊(han)(han)材(cai)(cai)，以保(bao)證焊(han)(han)縫的(de)(de)抗拉強(qiang)度不(bu)低(di)于基層(ceng)母材(cai)(cai)標準規定的(de)(de)下限(xian)值；②. 復(fu)層(ceng)焊(han)(han)接(jie)選擇(ze)與復(fu)層(ceng)化學成(cheng)分相當的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料，以保(bao)證焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)耐蝕性不(bu)低(di)于復(fu)層(ceng)鋼板的(de)(de)性能；③. 過渡層(ceng)焊(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)選擇(ze)要(yao)考慮基層(ceng)對焊(han)(han)縫的(de)(de)稀釋作用(yong)，需采用(yong)使合(he)金成(cheng)分比復(fu)層(ceng)合(he)金成(cheng)分較高的(de)(de)焊(han)(han)材(cai)(cai)。所選焊(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)化學成(cheng)分及力學性能見表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(fen)分(fen)析(xi)
焊后分(fen)別(bie)在焊縫(feng)的復層(ceng)表面(mian)和距表面(mian)5mm處(chu)（過(guo)渡層(ceng)）進行化學成分(fen)取(qu)樣分(fen)析(xi)，結果見表5-50。
從表中(zhong)可以看出：過渡層和復層均采用了CO2氣體保護焊(han)，焊(han)縫(feng)并無增(zeng)碳(tan)現象。復層焊(han)縫(feng)的化學(xue)成分(fen)基本與母(mu)材相當，且S、P得到(dao)較(jiao)好的控(kong)制(zhi)，能滿(man)足設備(bei)的耐蝕性的要(yao)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(xiu)鋼藥(yao)芯焊絲中含有穩定化元(yuan)素Mo且S、P含量低，焊縫復層金屬按(an)GB/T 4334.5進行(xing)晶間(jian)腐蝕試驗，全部合格，焊接(jie)接(jie)頭未(wei)出現(xian)晶間(jian)腐蝕裂紋。
三、焊(han)接工藝評(ping)定
在正式焊接產(chan)品前(qian)，根(gen)據JB 4708-2000要求進行了焊接工藝評定，工藝評定焊接參數(shu)見表(biao)5-51，力學性能(neng)結果見表(biao)5-52。
四、產品(pin)焊接
1. 焊前準備(bei)
不銹復(fu)(fu)(fu)合鋼(gang)(gang)板采(cai)用(yong)(yong)等離子切(qie)割(ge)(ge)機(ji)下料，切(qie)割(ge)(ge)時復(fu)(fu)(fu)層(ceng)朝上，從(cong)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)側開始切(qie)割(ge)(ge)，避免將切(qie)割(ge)(ge)熔渣濺(jian)落在復(fu)(fu)(fu)層(ceng)表面(mian)上。坡口采(cai)用(yong)(yong)刨邊機(ji)加工，鋼(gang)(gang)板在組裝和(he)施焊前將坡口內(nei)(nei)處兩側各(ge)50mm范圍(wei)內(nei)(nei)的油、銹清理干(gan)凈，并避免復(fu)(fu)(fu)層(ceng)表面(mian)受碳鋼(gang)(gang)污染。
2. 組(zu)裝
筒體組對(dui)時以復層側為基(ji)準進(jin)行定(ding)位焊，嚴格控制錯邊(bian)量(liang)≤1.0mm，定(ding)位焊在基(ji)層側進(jin)行，禁止(zhi)基(ji)層焊材焊到復層上(shang)。
3. 焊接(jie)要點(dian)
a. 焊(han)(han)接時(shi)先(xian)焊(han)(han)基層(ceng)，再(zai)焊(han)(han)過渡層(ceng)，最后焊(han)(han)復(fu)層(ceng)。基層(ceng)的焊(han)(han)接采用埋弧焊(han)(han)先(xian)焊(han)(han)內(nei)(nei)側，焊(han)(han)完(wan)后從(cong)外(wai)側清根，再(zai)焊(han)(han)外(wai)側焊(han)(han)縫。焊(han)(han)接時(shi)避免(mian)將(jiang)基層(ceng)焊(han)(han)縫焊(han)(han)接到(dao)復(fu)層(ceng)上，并控制內(nei)(nei)側焊(han)(han)縫表面距(ju)(ju)過渡層(ceng)距(ju)(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(fu)層焊(han)(han)(han)接采用(yong)E347T1-1／φ1.2mm進行3道排焊(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)接時嚴格控制道間溫度(du)≤80℃。要(yao)求焊(han)(han)(han)縫成形美(mei)觀，表面無任何氣(qi)孔、夾渣、咬邊和未熔(rong)合等缺(que)陷，以(yi)減少(shao)焊(han)(han)(han)縫產生應力腐蝕的傾向(xiang)。
d. 焊接(jie)全過程(cheng)(cheng)應嚴格(ge)執行焊接(jie)工藝規程(cheng)(cheng)，并采用小的熱輸入(ru)快(kuai)速焊。
五、檢驗結(jie)果(guo)
焊(han)接完(wan)畢后，對產品(pin)的縱、環縫(feng)進行了(le)(le)100％X射線檢測，焊(han)接一次合格率達(da)(da)到98％，未出現裂紋、未熔合等缺陷，復(fu)層(ceng)經100％著色檢測檢查，達(da)(da)到100％Ⅰ級合格。隨產品(pin)焊(han)接的試板進行了(le)(le)力(li)學性能試驗，完(wan)全達(da)(da)到了(le)(le)設計圖(tu)樣的要求。
