不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不(bu)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、焊接材料的選擇(ze)
不銹鋼復合(he)中厚鋼板的焊縫由(you)過渡層(ceng)(又稱隔離層(ceng))、基層(ceng)和(he)復層(ceng)三個部分(fen)組成,各自焊接(jie)材料的選擇如下:
1. 過渡層所(suo)選(xuan)用(yong)的焊(han)接材(cai)料(liao)
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(xiu)復合(he)鋼(gang)板的焊接構件,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(de)焊接(jie)材料
選用與基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)碳鋼(gang)(或低合(he)金結構鋼(gang))單獨焊(han)接(jie)(jie)(jie)時相同(tong)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材料,并(bing)以同(tong)樣的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝進(jin)行施(shi)焊(han)。基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)施(shi)焊(han)前原則上不進(jin)行預熱,焊(han)后不進(jin)行消(xiao)除(chu)應力的(de)回火處(chu)理(li)。但是,對(dui)于(yu)厚度大、剛度大且基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)為低合(he)金結構鋼(gang)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)構件,仍(reng)要進(jin)行預熱,焊(han)后仍(reng)需要進(jin)行整體或局部(bu)回火熱處(chu)理(li)來消(xiao)除(chu)焊(han)接(jie)(jie)(jie)殘余應力。回火熱處(chu)理(li)溫度不宜過高,一般控制在(zai)400℃,以免影響復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)不銹鋼(gang)的(de)耐蝕性。
3. 復層(ceng)焊接材料的選用
原則上與單獨焊接不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)時的焊接材料(liao)(liao)相(xiang)(xiang)同(tong),焊接工藝也(ye)相(xiang)(xiang)同(tong)。不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)復合(he)中(zhong)厚(hou)鋼(gang)板的焊接方法和所選(xuan)用的焊接材料(liao)(liao)見表5-33(摘(zhai)自(zi)GB/T 13148-2008)。
全(quan)國壓力(li)容器標準化技術(shu)委(wei)員會推(tui)薦(jian)《GB/T 985.2-2008復合鋼的推(tui)薦(jian)坡(po)口》在壓力(li)容器及(ji)受(shou)壓元件使(shi)用,見表(biao)5-34~表(biao)5-37。
焊(han)接坡(po)口(kou)一般采用機械加(jia)工方(fang)法制成。若(ruo)采用等(deng)離子弧切割、氣割等(deng)方(fang)法加(jia)工坡(po)口(kou),則應除去坡(po)口(kou)表面的氧化層(ceng)和(he)過熱層(ceng)。
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(yu)定位焊
不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)復合中厚鋼(gang)板(ban)在(zai)組裝以前,應(ying)采用機械方法及(ji)有機溶劑(如丙酮、酒精、香蕉(jiao)水等)清(qing)除(chu)焊(han)絲表面和焊(han)接坡(po)口兩側不(bu)小于20mm范圍內的油污、銹(xiu)(xiu)跡(ji)、金屬(shu)屑、氧化膜及(ji)其(qi)他污物。多層(ceng)多道焊(han)時,應(ying)清(qing)除(chu)每(mei)道焊(han)縫表面的熔渣和缺(que)陷等。
裝(zhuang)配時,厚(hou)(hou)(hou)度相(xiang)同(tong)(tong)(tong)(基(ji)層(ceng)和復(fu)(fu)(fu)層(ceng)厚(hou)(hou)(hou)度均相(xiang)同(tong)(tong)(tong))的不銹鋼(gang)復(fu)(fu)(fu)合中(zhong)厚(hou)(hou)(hou)鋼(gang)板,應以復(fu)(fu)(fu)層(ceng)表面為基(ji)準(zhun),其(qi)錯邊量不應大于(yu)(yu)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)厚(hou)(hou)(hou)度的1/2,且不應大于(yu)(yu)2mm。厚(hou)(hou)(hou)度不同(tong)(tong)(tong)(復(fu)(fu)(fu)層(ceng)厚(hou)(hou)(hou)度不同(tong)(tong)(tong)或基(ji)層(ceng)厚(hou)(hou)(hou)度不同(tong)(tong)(tong),或兩者均不同(tong)(tong)(tong))的不銹鋼(gang)復(fu)(fu)(fu)合中(zhong)厚(hou)(hou)(hou)鋼(gang)板的裝(zhuang)配基(ji)準(zhun),按設(she)計圖(tu)樣的規定執行。
定(ding)(ding)位(wei)(wei)焊(han)一定(ding)(ding)要在(zai)基層上(shang)進(jin)行(xing),所(suo)選用(yong)的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材料與焊(han)接(jie)(jie)基層時的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材料相同,不允許用(yong)復層的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材料在(zai)基層上(shang)進(jin)行(xing)定(ding)(ding)位(wei)(wei)焊(han)。定(ding)(ding)位(wei)(wei)焊(han)的(de)(de)長(chang)度和間距(ju),可根據焊(han)件(jian)的(de)(de)具(ju)體情況具(ju)體確(que)定(ding)(ding)。發(fa)現定(ding)(ding)位(wei)(wei)焊(han)縫出現裂(lie)紋或其他不允許存(cun)在(zai)的(de)(de)缺(que)陷時,應予以鏟除(chu),并移位(wei)(wei)再焊(han)。
四、焊接順序(xu)
焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時,宜先焊(han)(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng),經清(qing)根及規(gui)定的質量檢驗項目合格(ge)后(hou),再焊(han)(han)(han)(han)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng),最后(hou)焊(han)(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng)。若不(bu)能按此(ci)方案執行時,也可先焊(han)(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng),再焊(han)(han)(han)(han)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng),最后(hou)焊(han)(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng);但在這種情況下,基(ji)層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)接(jie),宜用(yong)性能不(bu)低于(yu)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)的奧氏體焊(han)(han)(han)(han)條或焊(han)(han)(han)(han)絲。
1. 基層的焊接
焊(han)(han)(han)接基(ji)(ji)層時(shi),其焊(han)(han)(han)道(dao)(dao)不(bu)(bu)應觸(chu)及(ji)和熔(rong)化(hua)復(fu)層,先焊(han)(han)(han)基(ji)(ji)層時(shi),其焊(han)(han)(han)道(dao)(dao)根部或表(biao)面(mian),應距復(fu)合(he)(he)界面(mian)1~2mm。是否采(cai)取預(yu)熱(re)措(cuo)施,視基(ji)(ji)層厚度(du)、鋼(gang)種及(ji)結構等因素而定。對(dui)接焊(han)(han)(han)縫(feng)的順(shun)序如圖5-17a、b所示,先將開好(hao)坡(po)口的不(bu)(bu)銹鋼(gang)復(fu)合(he)(he)中厚鋼(gang)板裝配好(hao),首先焊(han)(han)(han)接基(ji)(ji)層碳鋼(gang)(或低合(he)(he)金結構鋼(gang))。基(ji)(ji)層焊(han)(han)(han)接完畢后要對(dui)其焊(han)(han)(han)縫(feng)進行檢查(包括焊(han)(han)(han)縫(feng)表(biao)面(mian)和焊(han)(han)(han)縫(feng)內部質(zhi)量),確認焊(han)(han)(han)縫(feng)質(zhi)量(特別是焊(han)(han)(han)縫(feng)內部質(zhi)量)達到合(he)(he)格標準后,才能做焊(han)(han)(han)接過渡層的準備(bei)工作(zuo)。
2. 過渡層的焊接
如圖5-17c所(suo)示,在(zai)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)不銹鋼板一側進行鏟削,并(bing)將待焊(han)根部制(zhi)成(cheng)圓弧(hu)形。為了(le)防止未焊(han)透(tou),鏟削要進行到(dao)暴露出基層(ceng)(ceng)(ceng)碳鋼為止,并(bing)打磨干凈。焊(han)接(jie)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)時(見(jian)圖5-17d),其焊(han)縫要穩定地熔化復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)不銹鋼板的(de)(de)一定厚度,才能起到(dao)隔(ge)離作用(yong)。施焊(han)時,應采用(yong)較小直徑的(de)(de)焊(han)條(tiao)或焊(han)絲及較小的(de)(de)焊(han)接(jie)線能量(liang)。過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)厚度不小于2mm。過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)縫經檢查(cha)合格后,才能對復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)進行施焊(han)。
3. 復層的焊接
焊接(jie)(jie)復(fu)層時(shi)(見圖5-17e),道(dao)間(jian)溫度應(ying)不(bu)高于100℃,并盡可(ke)能(neng)采用較小的焊接(jie)(jie)熱(re)輸入(ru)量(liang)。在不(bu)影響(xiang)焊接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭質量(liang)的前提下,可(ke)加(jia)快不(bu)銹鋼焊接(jie)(jie)冷卻速(su)度,避免(mian)復(fu)層在600~1000℃停留時(shi)間(jian)過長(chang),而影響(xiang)其耐蝕性。復(fu)層焊縫表面(mian),應(ying)盡可(ke)能(neng)與復(fu)層表面(mian)保持(chi)平整、光順。對接(jie)(jie)焊縫余(yu)高,應(ying)不(bu)大于1.5mm。角接(jie)(jie)焊縫的凹凸(tu)度及焊腳高度,應(ying)符(fu)合設計(ji)圖樣的規(gui)定。
不(bu)銹鋼(gang)復合中厚鋼(gang)板的(de)(de)(de)搭接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭和角接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭形(xing)式如圖(tu)5-18和圖(tu)5-19所示。在(zai)待焊(han)區中碳鋼(gang)和不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)共存部位(wei),要選(xuan)用(yong)過(guo)渡(du)(du)層的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)。待焊(han)處都(dou)是(shi)碳鋼(gang)時(shi),可(ke)以按基層所選(xuan)用(yong)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao)進行施焊(han);同樣,待焊(han)區都(dou)是(shi)不(bu)銹鋼(gang)材(cai)料(liao)(liao)時(shi),理應選(xuan)用(yong)復層的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao),但考慮到(dao)焊(han)接(jie)(jie)熔(rong)池的(de)(de)(de)深度,可(ke)能將(jiang)基層熔(rong)化(hua),此時(shi)第一(yi)層焊(han)縫(feng)仍(reng)要選(xuan)用(yong)過(guo)渡(du)(du)層的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)(liao),切不(bu)可(ke)忽(hu)視。
五、注意事項
1. 焊接前若發現(xian)不(bu)銹鋼復(fu)(fu)合(he)中(zhong)厚(hou)鋼板有分(fen)層(ceng)情況,不(bu)允許進(jin)行焊(han)接。如果在焊(han)接坡口邊緣有分(fen)層(ceng),會導(dao)致鋼板復(fu)(fu)層(ceng)和基層(ceng)之間焊(han)合(he)不(bu)良。此時一定要將不(bu)銹鋼復(fu)(fu)合(he)中(zhong)厚(hou)鋼板全(quan)部進(jin)行無損檢(jian)測,若其分(fen)層(ceng)范(fan)圍很小,可以徹底鏟除(chu)分(fen)層(ceng)進(jin)行補焊(han)(即堆焊(han)),待修復(fu)(fu)后才能進(jin)行正式施焊(han)。
2. 基層一側和復(fu)層一側的(de)待焊處,應分(fen)別(bie)使用(yong)專用(yong)砂輪和鋼(gang)絲刷(shua)等工具修磨,基層側必須使用(yong)碳鋼(gang)鋼(gang)絲刷(shua),而復(fu)層側必須使用(yong)不銹鋼(gang)的(de)鋼(gang)絲刷(shua)。
3. 對復層、基(ji)層和過渡層所用(yong)的(de)(de)三(san)種(zhong)焊(han)(han)接(jie)材料分別(bie)做(zuo)出明顯標記,嚴格區分,防止混淆。絕對禁(jin)止用(yong)焊(han)(han)接(jie)基(ji)層的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材料焊(han)(han)接(jie)過渡層或(huo)焊(han)(han)接(jie)復層;同樣,也要(yao)防止焊(han)(han)接(jie)復層的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材料錯用(yong)在焊(han)(han)接(jie)基(ji)層或(huo)過渡層的(de)(de)焊(han)(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)不(bu)銹鋼焊(han)接后(hou),仍(reng)要(yao)進行酸(suan)洗(xi)和鈍化處(chu)(chu)理(li)(li),或者在復層(ceng)焊(han)接接頭(tou)的(de)局部區域進行酸(suan)洗(xi),去除褐色氧(yang)化膜的(de)化學處(chu)(chu)理(li)(li)。