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(he)鋼板焊接特(te)點
復(fu)合鋼(gang)板的(de)(de)(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)主(zhu)要(yao)(yao)滿足結構強度(du)(du)和剛度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)要(yao)(yao)求，復(fu)層(ceng)(ceng)滿足耐(nai)蝕、耐(nai)磨等(deng)特殊(shu)要(yao)(yao)求。由于基(ji)層(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)是兩種(zhong)化學成分(fen)、力學性能差(cha)別很大的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬復(fu)合而成，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時應對(dui)基(ji)層(ceng)(ceng)和復(fu)層(ceng)(ceng)分(fen)別進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)。而過(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)屬于異(yi)種(zhong)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，其焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)性能要(yao)(yao)兼顧基(ji)層(ceng)(ceng)和復(fu)層(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼(gang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)性能。如果焊(han)(han)(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參數選(xuan)擇不當，往往由于基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時可能熔化不銹鋼(gang)復(fu)層(ceng)(ceng)，使合金(jin)元(yuan)素(su)滲入而導致基(ji)層(ceng)(ceng)嚴重脆(cui)化，甚至(zhi)產生裂紋。而復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫可能遭到嚴重稀釋，降低其塑性及耐(nai)蝕性。因此，過(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料和焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參數的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇成為復(fu)合鋼(gang)材(cai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)。
二(er)、焊接工藝試(shi)驗
1. 坡口形式(shi)的(de)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)類型坡口(kou)形式(shi)有(you)下(xia)列優點：第(di)一(yi)，基(ji)層可采用埋(mai)弧焊(han)(han)，以提高效(xiao)率(lv)，保(bao)證焊(han)(han)圖5-24 坡口(kou)形式(shi)及(ji)尺寸縫(feng)質量；第(di)二，焊(han)(han)接過渡(du)層時熔合比小，可降(jiang)低焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)稀釋(shi)率(lv)，且保(bao)證過渡(du)層焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)性能；第(di)三，能避免基(ji)層金屬(shu)焊(han)(han)到復層上，以保(bao)證復層的(de)(de)耐蝕性。
2. 焊接方法的選擇
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
復合(he)鋼板焊(han)(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)應(ying)遵循下(xia)列原則：①. 基層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)選(xuan)擇(ze)與(yu)基層(ceng)(ceng)(ceng)強(qiang)度相(xiang)當的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)材(cai)，以保證(zheng)焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)抗拉強(qiang)度不低于基層(ceng)(ceng)(ceng)母材(cai)標(biao)準規(gui)定的(de)(de)(de)下(xia)限值；②. 復層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)選(xuan)擇(ze)與(yu)復層(ceng)(ceng)(ceng)化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)相(xiang)當的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料，以保證(zheng)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)耐蝕性不低于復層(ceng)(ceng)(ceng)鋼板的(de)(de)(de)性能；③. 過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)要考(kao)慮基層(ceng)(ceng)(ceng)對焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)(de)(de)稀釋作用，需采用使(shi)合(he)金(jin)成(cheng)分(fen)(fen)比復層(ceng)(ceng)(ceng)合(he)金(jin)成(cheng)分(fen)(fen)較高(gao)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)材(cai)。所選(xuan)焊(han)(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)(fen)及力(li)學(xue)性能見表5-49。
4. 焊接參數
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. 化學成分分析
焊(han)(han)后分別在(zai)焊(han)(han)縫的復層(ceng)表面和距表面5mm處（過渡層(ceng)）進行化學成(cheng)分取樣(yang)分析，結(jie)果(guo)見表5-50。
從表中(zhong)可以看(kan)出(chu)：過渡層和復層均采用(yong)了(le)CO2氣(qi)體(ti)保護(hu)焊，焊縫并無增(zeng)碳現象。復層焊縫的(de)(de)化學(xue)成分基本(ben)與母材相(xiang)當，且(qie)S、P得到(dao)較(jiao)好的(de)(de)控(kong)制(zhi)，能滿足(zu)設備的(de)(de)耐(nai)蝕性的(de)(de)要求。
6. 應力腐蝕
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
由于(yu)不銹鋼藥芯焊絲中含(han)有穩定化元素Mo且S、P含(han)量低，焊縫復(fu)層(ceng)金屬按GB/T 4334.5進行晶(jing)(jing)間腐蝕試驗，全(quan)部合格，焊接接頭未出現(xian)晶(jing)(jing)間腐蝕裂(lie)紋。
三、焊接工藝評定
在正式焊接(jie)產品前，根(gen)據JB 4708-2000要求進行了焊接(jie)工(gong)(gong)藝評定，工(gong)(gong)藝評定焊接(jie)參數見(jian)表5-51，力學性能結(jie)果見(jian)表5-52。
四、產(chan)品焊(han)接
1. 焊前準(zhun)備
不銹(xiu)復(fu)(fu)合鋼(gang)(gang)板(ban)采(cai)用等(deng)離子(zi)切(qie)割(ge)機下(xia)料，切(qie)割(ge)時復(fu)(fu)層(ceng)朝上，從(cong)復(fu)(fu)層(ceng)側開始(shi)切(qie)割(ge)，避免將切(qie)割(ge)熔(rong)渣(zha)濺落在(zai)復(fu)(fu)層(ceng)表(biao)面上。坡口采(cai)用刨邊機加工，鋼(gang)(gang)板(ban)在(zai)組裝和施焊前將坡口內處兩側各50mm范(fan)圍內的(de)油、銹(xiu)清(qing)理干(gan)凈，并(bing)避免復(fu)(fu)層(ceng)表(biao)面受碳鋼(gang)(gang)污染(ran)。
2. 組裝(zhuang)
筒體(ti)組對時(shi)以復層(ceng)側為基準進(jin)行定位焊(han)，嚴格控(kong)制錯邊量≤1.0mm，定位焊(han)在基層(ceng)側進(jin)行，禁止基層(ceng)焊(han)材焊(han)到(dao)復層(ceng)上。
3. 焊接要點
a. 焊(han)(han)(han)接(jie)時先焊(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)，再焊(han)(han)(han)過(guo)渡層(ceng)，最后(hou)焊(han)(han)(han)復(fu)(fu)層(ceng)。基(ji)層(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)采用埋弧焊(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)內側(ce)，焊(han)(han)(han)完(wan)后(hou)從外側(ce)清根，再焊(han)(han)(han)外側(ce)焊(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)接(jie)時避免將基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)接(jie)到復(fu)(fu)層(ceng)上，并控制內側(ce)焊(han)(han)(han)縫表面距(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(fu)層焊接(jie)采(cai)用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排(pai)焊，焊接(jie)時嚴格控(kong)制道間溫度≤80℃。要(yao)求(qiu)焊縫成形美觀，表面無任何氣孔(kong)、夾(jia)渣、咬邊和未(wei)熔合等缺陷(xian)，以減少(shao)焊縫產生應力腐蝕的傾(qing)向(xiang)。
d. 焊接(jie)全過程應(ying)嚴(yan)格(ge)執行(xing)焊接(jie)工(gong)藝規程，并(bing)采(cai)用小的熱輸入快(kuai)速焊。
五(wu)、檢(jian)驗結果
焊(han)接完(wan)畢(bi)后，對產(chan)品的縱、環縫(feng)進行(xing)了(le)(le)(le)100％X射線檢(jian)(jian)測，焊(han)接一次合(he)格率達到(dao)98％，未出現裂紋(wen)、未熔(rong)合(he)等缺陷，復層(ceng)經100％著色檢(jian)(jian)測檢(jian)(jian)查，達到(dao)100％Ⅰ級合(he)格。隨產(chan)品焊(han)接的試板進行(xing)了(le)(le)(le)力學性能試驗，完(wan)全(quan)達到(dao)了(le)(le)(le)設計圖(tu)樣的要求(qiu)。
