不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不銹鋼和碳鋼(或低合金結構鋼)一樣,可以采用焊條電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊、惰性氣體保護焊和復合焊等方法。復層更常用的是焊條電弧焊和氬氣保護焊。
一、焊接材(cai)料的選擇
不銹鋼復合(he)中厚鋼板的(de)焊縫由(you)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(又稱(cheng)隔(ge)離層(ceng)(ceng))、基層(ceng)(ceng)和復層(ceng)(ceng)三個(ge)部分組成,各自焊接材(cai)料的(de)選擇如(ru)下:
1. 過渡層所選用的(de)焊接材(cai)料
為了保證復層側焊縫合金不受或少受基層金屬的稀釋,過渡層的焊接材料肯定不能選用碳鋼(或低合金鋼)的焊接材料,必須選用鉻、鎳含量高于復層中含量的不銹鋼的焊接材料。這是為了充分補償碳鋼有可能對復層焊縫金屬的稀釋作用和補充焊接過程中合金元素的燒損,且過渡層合金應具有良好的塑性和韌性。當不銹鋼復合中厚鋼板焊接構件對焊縫金屬的塑性要求和對耐蝕性要求不高時,其過渡層可選用焊接復層的焊接材料。對于大厚度的不銹復合鋼板(ban)的焊接構件,其剛度特別大,可選用純鎳焊條作為過渡層的焊接材料。
2. 基(ji)層的焊接材料
選用(yong)與基層碳(tan)鋼(或低(di)(di)合金(jin)結(jie)(jie)構(gou)(gou)鋼)單(dan)獨焊接時相(xiang)同(tong)的(de)(de)焊接材料,并以同(tong)樣的(de)(de)焊接工藝(yi)進(jin)行施(shi)焊。基層施(shi)焊前原則上不(bu)進(jin)行預熱(re),焊后不(bu)進(jin)行消除(chu)應力(li)的(de)(de)回火處理(li)。但是,對于厚(hou)度大、剛度大且基層為低(di)(di)合金(jin)結(jie)(jie)構(gou)(gou)鋼的(de)(de)焊接構(gou)(gou)件,仍(reng)要進(jin)行預熱(re),焊后仍(reng)需要進(jin)行整體或局部回火熱(re)處理(li)來消除(chu)焊接殘余(yu)應力(li)。回火熱(re)處理(li)溫度不(bu)宜過(guo)高,一般控制在400℃,以免影響復層不(bu)銹鋼的(de)(de)耐蝕性。
3. 復(fu)層(ceng)焊接材料的選用
原則上與單獨焊(han)接(jie)(jie)(jie)不(bu)銹鋼時的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料相同,焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)也相同。不(bu)銹鋼復合中厚鋼板(ban)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)方法和所選用(yong)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料見表5-33(摘自GB/T 13148-2008)。
全(quan)國壓(ya)力容器標準化技術委(wei)員(yuan)會推薦《GB/T 985.2-2008復合(he)鋼的推薦坡口》在壓(ya)力容器及受壓(ya)元(yuan)件使用,見表(biao)5-34~表(biao)5-37。
焊接坡口一般采(cai)用機械加工方法(fa)制(zhi)成。若采(cai)用等離(li)子(zi)弧切割、氣(qi)割等方法(fa)加工坡口,則(ze)應除去坡口表面的氧化層和過熱(re)層。
二(er)、焊接坡口
常用對接接頭和角接接頭的坡口形式及尺寸如圖 5-15 和 圖 5-16 (摘自GB/T 13148-2008)所示。
三(san)、裝配與定位(wei)焊(han)
不銹(xiu)鋼(gang)復(fu)合中厚鋼(gang)板在組(zu)裝(zhuang)以前,應采用機械方法及有機溶劑(如丙酮(tong)、酒精、香蕉水(shui)等)清除(chu)焊絲(si)表面和焊接(jie)坡口兩側(ce)不小于20mm范(fan)圍內的油污(wu)、銹(xiu)跡、金(jin)屬屑、氧(yang)化膜(mo)及其他污(wu)物。多層多道(dao)焊時(shi),應清除(chu)每道(dao)焊縫(feng)表面的熔渣和缺(que)陷等。
裝配時,厚度(du)相(xiang)同(tong)(基層和復(fu)層厚度(du)均(jun)相(xiang)同(tong))的不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)復(fu)合中(zhong)厚鋼(gang)板(ban),應以復(fu)層表面為基準,其(qi)錯邊量不(bu)(bu)(bu)(bu)應大于(yu)復(fu)層厚度(du)的1/2,且(qie)不(bu)(bu)(bu)(bu)應大于(yu)2mm。厚度(du)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)(復(fu)層厚度(du)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)或(huo)基層厚度(du)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong),或(huo)兩者均(jun)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong))的不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)復(fu)合中(zhong)厚鋼(gang)板(ban)的裝配基準,按設(she)計圖(tu)樣的規(gui)定執行。
定(ding)位(wei)焊(han)(han)一(yi)定(ding)要(yao)在基(ji)層(ceng)上進行,所(suo)選用的(de)焊(han)(han)接材料(liao)與焊(han)(han)接基(ji)層(ceng)時的(de)焊(han)(han)接材料(liao)相同(tong),不允許用復層(ceng)的(de)焊(han)(han)接材料(liao)在基(ji)層(ceng)上進行定(ding)位(wei)焊(han)(han)。定(ding)位(wei)焊(han)(han)的(de)長度(du)和間距,可根據焊(han)(han)件的(de)具體情況具體確(que)定(ding)。發現定(ding)位(wei)焊(han)(han)縫(feng)出現裂紋或其(qi)他不允許存在的(de)缺陷時,應予以鏟(chan)除,并移位(wei)再焊(han)(han)。
四、焊接(jie)順序
焊(han)(han)(han)(han)接時(shi),宜先焊(han)(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng),經清根及規定的質量檢驗項(xiang)目合格后(hou),再焊(han)(han)(han)(han)過渡層(ceng)(ceng)(ceng),最(zui)后(hou)焊(han)(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng)(ceng)。若(ruo)不能按此方案執行(xing)時(shi),也可先焊(han)(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng)(ceng),再焊(han)(han)(han)(han)過渡層(ceng)(ceng)(ceng),最(zui)后(hou)焊(han)(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng);但在(zai)這種情況下,基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)接,宜用(yong)性能不低于過渡層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接的奧氏(shi)體(ti)焊(han)(han)(han)(han)條或焊(han)(han)(han)(han)絲。
1. 基層的焊(han)接
焊(han)(han)(han)接(jie)基層(ceng)時(shi),其(qi)焊(han)(han)(han)道(dao)不應(ying)觸及(ji)和(he)熔化(hua)復(fu)(fu)(fu)層(ceng),先(xian)焊(han)(han)(han)基層(ceng)時(shi),其(qi)焊(han)(han)(han)道(dao)根部或表面,應(ying)距(ju)復(fu)(fu)(fu)合(he)(he)界面1~2mm。是否采取預熱措(cuo)施,視(shi)基層(ceng)厚(hou)(hou)度、鋼(gang)(gang)種及(ji)結(jie)構等因素而定。對(dui)接(jie)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)順序如圖5-17a、b所示,先(xian)將開好坡口的(de)不銹鋼(gang)(gang)復(fu)(fu)(fu)合(he)(he)中厚(hou)(hou)鋼(gang)(gang)板(ban)裝配好,首先(xian)焊(han)(han)(han)接(jie)基層(ceng)碳(tan)鋼(gang)(gang)(或低合(he)(he)金結(jie)構鋼(gang)(gang))。基層(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)完畢后要對(dui)其(qi)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)進行(xing)檢查(cha)(包括焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)表面和(he)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)內部質(zhi)量),確認焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)質(zhi)量(特別(bie)是焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)內部質(zhi)量)達(da)到(dao)合(he)(he)格標準后,才能(neng)做(zuo)焊(han)(han)(han)接(jie)過(guo)渡層(ceng)的(de)準備工作。
2. 過渡層的焊接
如(ru)圖(tu)5-17c所示,在(zai)復層(ceng)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板一側進行鏟(chan)削(xue),并將待焊(han)(han)根部制成圓(yuan)弧形(xing)。為了防止(zhi)未焊(han)(han)透,鏟(chan)削(xue)要進行到暴露出基層(ceng)碳鋼(gang)為止(zhi),并打(da)磨干凈。焊(han)(han)接(jie)過渡層(ceng)時(shi)(見圖(tu)5-17d),其焊(han)(han)縫要穩定(ding)地熔化復層(ceng)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板的一定(ding)厚度,才能(neng)起到隔離作用(yong)。施(shi)焊(han)(han)時(shi),應(ying)采(cai)用(yong)較(jiao)小(xiao)直徑的焊(han)(han)條或焊(han)(han)絲及(ji)較(jiao)小(xiao)的焊(han)(han)接(jie)線能(neng)量。過渡層(ceng)的厚度不(bu)小(xiao)于2mm。過渡層(ceng)焊(han)(han)縫經檢查合格后,才能(neng)對復層(ceng)進行施(shi)焊(han)(han)。
3. 復層的焊(han)接
焊(han)接(jie)復(fu)層(ceng)(ceng)時(見圖(tu)5-17e),道間(jian)溫度(du)應(ying)(ying)不(bu)(bu)高于100℃,并(bing)盡可能采用較小的(de)焊(han)接(jie)熱(re)輸入(ru)量。在不(bu)(bu)影響焊(han)接(jie)接(jie)頭質量的(de)前提下,可加快不(bu)(bu)銹鋼焊(han)接(jie)冷卻速(su)度(du),避免復(fu)層(ceng)(ceng)在600~1000℃停留時間(jian)過長,而影響其耐(nai)蝕性。復(fu)層(ceng)(ceng)焊(han)縫表(biao)面,應(ying)(ying)盡可能與復(fu)層(ceng)(ceng)表(biao)面保持平整、光順。對接(jie)焊(han)縫余(yu)高,應(ying)(ying)不(bu)(bu)大于1.5mm。角接(jie)焊(han)縫的(de)凹凸度(du)及焊(han)腳高度(du),應(ying)(ying)符合(he)設計圖(tu)樣的(de)規定。
不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼復合中厚鋼板(ban)的(de)(de)(de)(de)搭接接頭(tou)和角接接頭(tou)形式如(ru)圖5-18和圖5-19所示(shi)。在待焊(han)區(qu)(qu)中碳鋼和不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)共存部(bu)位,要選(xuan)用過渡(du)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接材料(liao)(liao)。待焊(han)處都是(shi)碳鋼時(shi),可以按(an)基層(ceng)所選(xuan)用的(de)(de)(de)(de)焊(han)接材料(liao)(liao)進行施焊(han);同樣,待焊(han)區(qu)(qu)都是(shi)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼材料(liao)(liao)時(shi),理應選(xuan)用復層(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接材料(liao)(liao),但考慮到焊(han)接熔(rong)池的(de)(de)(de)(de)深度(du),可能將基層(ceng)熔(rong)化(hua),此時(shi)第一層(ceng)焊(han)縫仍(reng)要選(xuan)用過渡(du)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接材料(liao)(liao),切不(bu)可忽視(shi)。
五、注意事項
1. 焊接前若(ruo)發現不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)復(fu)合中(zhong)厚(hou)鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)有分(fen)層情況,不(bu)(bu)允(yun)許進行焊(han)(han)接。如果在焊(han)(han)接坡口邊緣有分(fen)層,會導致鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)復(fu)層和(he)基層之間(jian)焊(han)(han)合不(bu)(bu)良(liang)。此(ci)時一定要將不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)復(fu)合中(zhong)厚(hou)鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)全(quan)部進行無損檢測,若(ruo)其分(fen)層范(fan)圍很小,可以徹底鏟(chan)除(chu)分(fen)層進行補焊(han)(han)(即堆焊(han)(han)),待修復(fu)后才(cai)能進行正式施焊(han)(han)。
2. 基層(ceng)一(yi)側(ce)和復(fu)層(ceng)一(yi)側(ce)的(de)待焊(han)處(chu),應分(fen)別使(shi)用(yong)專用(yong)砂輪和鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)刷(shua)(shua)等工(gong)具修磨,基層(ceng)側(ce)必須(xu)(xu)使(shi)用(yong)碳鋼(gang)(gang)(gang)鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)刷(shua)(shua),而復(fu)層(ceng)側(ce)必須(xu)(xu)使(shi)用(yong)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)刷(shua)(shua)。
3. 對(dui)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)、基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)所用(yong)的(de)三(san)種焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao)分別(bie)做出明顯(xian)標(biao)記,嚴格區(qu)分,防止混(hun)淆。絕對(dui)禁止用(yong)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)或焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng);同樣,也要防止焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)材料(liao)錯(cuo)用(yong)在焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)或過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)縫上。
4. 基層的根部焊縫通常采用焊條電弧焊進行施焊,第二層以上的焊縫在可能的情況下選用埋弧焊或CO2氣體保護焊,以提高生產效率,減輕人工勞動強度。在大多數的情況下過渡層采用焊條電弧焊,在保證焊透的情況下,為了減少合金元素的稀釋,希望熔合比小一些,盡可能采用小的焊接電流、快速焊、不允許焊條作橫向擺動的焊接,盡量選用低碳或超低碳不銹鋼焊接材料,目的是提高焊縫金屬耐蝕性。焊接時應選用小的熱輸入,使其在溫度600~1000℃停留時間越短越好,以避免遭受晶間腐蝕。
5. 復層(ceng)(ceng)不銹鋼焊(han)(han)接后(hou),仍要進行酸(suan)洗(xi)和鈍化處(chu)理,或者在復層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接接頭的(de)局部區域進行酸(suan)洗(xi),去除褐色氧(yang)化膜(mo)的(de)化學處(chu)理。