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(bu)銹鋼復合(he)鋼板焊接特點
復(fu)(fu)合(he)鋼(gang)板的(de)(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)主要滿(man)足(zu)結構強度和(he)(he)剛度的(de)(de)(de)要求(qiu)，復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)滿(man)足(zu)耐(nai)蝕、耐(nai)磨等特殊要求(qiu)。由于(yu)基(ji)層(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)是(shi)兩種(zhong)化學成(cheng)分、力(li)學性(xing)能差別很(hen)大的(de)(de)(de)金(jin)屬復(fu)(fu)合(he)而成(cheng)，焊(han)接(jie)(jie)(jie)時應對基(ji)層(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)分別進行焊(han)接(jie)(jie)(jie)。而過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)屬于(yu)異(yi)種(zhong)鋼(gang)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)，其焊(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)能要兼顧基(ji)層(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼(gang)材(cai)的(de)(de)(de)性(xing)能。如果(guo)焊(han)材(cai)或(huo)焊(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數選(xuan)(xuan)擇不(bu)當，往往由于(yu)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)時可(ke)能熔化不(bu)銹鋼(gang)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)，使合(he)金(jin)元素滲(shen)入而導(dao)致基(ji)層(ceng)(ceng)嚴(yan)重脆(cui)化，甚至產生裂紋(wen)。而復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)縫可(ke)能遭到(dao)嚴(yan)重稀(xi)釋，降低(di)其塑性(xing)及耐(nai)蝕性(xing)。因此(ci)，過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料和(he)(he)焊(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數的(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇成(cheng)為(wei)復(fu)(fu)合(he)鋼(gang)材(cai)焊(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)關鍵。
二、焊接工藝試驗(yan)
1. 坡(po)口形式的選(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。
這種類(lei)型坡口(kou)形式有(you)下列優(you)點：第一，基層(ceng)可(ke)采用埋弧焊，以(yi)提(ti)高效率，保(bao)證(zheng)焊圖5-24 坡口(kou)形式及尺寸縫質量；第二，焊接過渡層(ceng)時熔合比小，可(ke)降低焊縫的(de)稀釋率，且(qie)保(bao)證(zheng)過渡層(ceng)焊縫的(de)性能(neng)；第三，能(neng)避免基層(ceng)金屬焊到復(fu)(fu)層(ceng)上，以(yi)保(bao)證(zheng)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)耐蝕性。
2. 焊接(jie)方法的選(xuan)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(de)選(xuan)擇
復合鋼(gang)板焊(han)(han)(han)材(cai)的(de)選擇應遵循(xun)下列(lie)原則(ze)：①. 基(ji)層焊(han)(han)(han)接(jie)選擇與基(ji)層強度相當的(de)焊(han)(han)(han)材(cai)，以(yi)保證焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)抗拉(la)強度不(bu)低于基(ji)層母(mu)材(cai)標準(zhun)規定的(de)下限值；②. 復層焊(han)(han)(han)接(jie)選擇與復層化(hua)學(xue)(xue)成分相當的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)，以(yi)保證焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)耐蝕性(xing)不(bu)低于復層鋼(gang)板的(de)性(xing)能(neng)；③. 過渡層焊(han)(han)(han)材(cai)的(de)選擇要考慮基(ji)層對(dui)焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)稀釋(shi)作用(yong)，需(xu)采用(yong)使(shi)合金成分比復層合金成分較高的(de)焊(han)(han)(han)材(cai)。所選焊(han)(han)(han)材(cai)的(de)化(hua)學(xue)(xue)成分及力(li)學(xue)(xue)性(xing)能(neng)見表(biao)5-49。
4. 焊接參(can)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(fen)(fen)分(fen)(fen)析
焊后分別在焊縫的復層(ceng)表(biao)面(mian)和(he)距表(biao)面(mian)5mm處（過(guo)渡層(ceng)）進行(xing)化學成分取樣(yang)分析(xi)，結果(guo)見表(biao)5-50。
從表中可以看出：過(guo)渡(du)層和復層均采用了CO2氣體保護焊，焊縫并(bing)無增(zeng)碳現(xian)象。復層焊縫的(de)化學成分基本與母材(cai)相(xiang)當，且S、P得到較好的(de)控制，能滿足設備的(de)耐蝕(shi)性(xing)的(de)要求。
6. 應(ying)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(jing)間腐蝕
由于不銹鋼藥芯焊(han)絲(si)中含(han)有穩定化元素Mo且S、P含(han)量低，焊(han)縫復層(ceng)金屬按GB/T 4334.5進行(xing)晶間(jian)腐(fu)蝕試驗，全部合格，焊(han)接(jie)接(jie)頭未出現晶間(jian)腐(fu)蝕裂紋。
三(san)、焊接工(gong)藝評定
在正式(shi)焊(han)接產品前，根據JB 4708-2000要求進行了焊(han)接工(gong)(gong)藝評定，工(gong)(gong)藝評定焊(han)接參數(shu)見表(biao)5-51，力學(xue)性能結果見表(biao)5-52。
四、產品(pin)焊(han)接
1. 焊前(qian)準備
不銹(xiu)復(fu)(fu)合鋼板(ban)采用等(deng)離子切割(ge)機(ji)下料，切割(ge)時(shi)復(fu)(fu)層朝上，從復(fu)(fu)層側開始(shi)切割(ge)，避免(mian)將(jiang)切割(ge)熔渣濺(jian)落在復(fu)(fu)層表面上。坡(po)口采用刨邊機(ji)加工(gong)，鋼板(ban)在組裝和(he)施焊前將(jiang)坡(po)口內處兩側各50mm范(fan)圍內的油(you)、銹(xiu)清理(li)干凈(jing)，并(bing)避免(mian)復(fu)(fu)層表面受碳鋼污染。
2. 組裝
筒(tong)體組對時以復層側為基準(zhun)進行定位(wei)焊(han)(han)，嚴格(ge)控制錯邊(bian)量≤1.0mm，定位(wei)焊(han)(han)在(zai)基層側進行，禁(jin)止基層焊(han)(han)材焊(han)(han)到復層上。
3. 焊接要點(dian)
a. 焊(han)(han)接時先(xian)焊(han)(han)基層(ceng)(ceng)，再焊(han)(han)過渡層(ceng)(ceng)，最后焊(han)(han)復層(ceng)(ceng)。基層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)接采用(yong)埋(mai)弧焊(han)(han)先(xian)焊(han)(han)內側，焊(han)(han)完后從外側清根(gen)，再焊(han)(han)外側焊(han)(han)縫。焊(han)(han)接時避免將基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫焊(han)(han)接到復層(ceng)(ceng)上，并控(kong)制內側焊(han)(han)縫表(biao)面距過渡層(ceng)(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)(han)接(jie)采(cai)用E347T1-1／φ1.2mm進行3道(dao)排焊(han)(han)，焊(han)(han)接(jie)時嚴格控(kong)制道(dao)間溫度≤80℃。要求焊(han)(han)縫(feng)成(cheng)形美觀(guan)，表面無(wu)任何氣孔、夾渣、咬邊和未熔合等(deng)缺陷，以減少焊(han)(han)縫(feng)產生(sheng)應(ying)力腐蝕的傾(qing)向。
d. 焊(han)接全過程(cheng)應嚴格執行焊(han)接工(gong)藝規程(cheng)，并采用小的熱輸入快速焊(han)。
五、檢驗結果
焊接(jie)完畢后，對產(chan)品的縱、環(huan)縫進(jin)行了100％X射(she)線檢測，焊接(jie)一次合格(ge)率達到(dao)98％，未出現裂(lie)紋(wen)、未熔(rong)合等缺陷，復層經100％著(zhu)色(se)檢測檢查，達到(dao)100％Ⅰ級合格(ge)。隨產(chan)品焊接(jie)的試板進(jin)行了力學性能試驗，完全達到(dao)了設計圖樣的要(yao)求。
