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(fu)合鋼板焊接特點
復(fu)(fu)(fu)(fu)合鋼板的(de)(de)(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)主要(yao)滿足(zu)結構強度和(he)(he)剛度的(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)滿足(zu)耐(nai)蝕(shi)、耐(nai)磨等特殊(shu)要(yao)求(qiu)。由(you)于基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)是兩種(zhong)化(hua)學(xue)成分(fen)、力學(xue)性(xing)能(neng)差別很大的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)復(fu)(fu)(fu)(fu)合而(er)成，焊(han)(han)接(jie)時應對基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)分(fen)別進行焊(han)(han)接(jie)。而(er)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)屬(shu)于異(yi)種(zhong)鋼的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)，其焊(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng)要(yao)兼顧(gu)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼材的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。如(ru)果焊(han)(han)材或焊(han)(han)接(jie)參數選擇(ze)不當，往往由(you)于基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)接(jie)時可能(neng)熔化(hua)不銹鋼復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)，使(shi)合金(jin)元素(su)滲(shen)入而(er)導致基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)嚴重脆化(hua)，甚至產生裂紋(wen)。而(er)復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫可能(neng)遭到嚴重稀釋，降低(di)其塑性(xing)及耐(nai)蝕(shi)性(xing)。因此，過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材料和(he)(he)焊(han)(han)接(jie)參數的(de)(de)(de)(de)選擇(ze)成為復(fu)(fu)(fu)(fu)合鋼材焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵。
二、焊接工藝試(shi)驗
1. 坡口形式的選擇(ze)
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(zhe)種類型坡口(kou)形式有下列優(you)點：第一，基(ji)層(ceng)(ceng)可采用(yong)埋弧焊，以提高效率，保證焊圖5-24 坡口(kou)形式及尺寸縫(feng)(feng)質量(liang)；第二，焊接過(guo)渡層(ceng)(ceng)時熔合比(bi)小，可降低焊縫(feng)(feng)的(de)(de)稀釋率，且保證過(guo)渡層(ceng)(ceng)焊縫(feng)(feng)的(de)(de)性(xing)(xing)能；第三，能避免基(ji)層(ceng)(ceng)金屬焊到(dao)復層(ceng)(ceng)上，以保證復層(ceng)(ceng)的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)。
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. 焊接材料的選擇
復(fu)(fu)合鋼(gang)板焊(han)材(cai)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)應遵循下(xia)列原則：①. 基層焊(han)接(jie)選(xuan)擇(ze)與基層強度相當(dang)的(de)(de)(de)焊(han)材(cai)，以(yi)保證焊(han)縫的(de)(de)(de)抗(kang)拉強度不低(di)于(yu)基層母材(cai)標準規定的(de)(de)(de)下(xia)限(xian)值；②. 復(fu)(fu)層焊(han)接(jie)選(xuan)擇(ze)與復(fu)(fu)層化學(xue)成(cheng)分(fen)相當(dang)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)材(cai)料，以(yi)保證焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)(xing)不低(di)于(yu)復(fu)(fu)層鋼(gang)板的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能；③. 過(guo)渡(du)層焊(han)材(cai)的(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)要考慮基層對焊(han)縫的(de)(de)(de)稀(xi)釋作用，需采用使合金成(cheng)分(fen)比(bi)復(fu)(fu)層合金成(cheng)分(fen)較高的(de)(de)(de)焊(han)材(cai)。所選(xuan)焊(han)材(cai)的(de)(de)(de)化學(xue)成(cheng)分(fen)及力學(xue)性(xing)(xing)能見表5-49。
4. 焊接(jie)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. 化學成分分析
焊后分(fen)別在焊縫的(de)復層(ceng)表面和距表面5mm處（過渡層(ceng)）進行化(hua)學成分(fen)取樣分(fen)析，結果見表5-50。
從表(biao)中(zhong)可(ke)以看(kan)出：過(guo)渡(du)層和復層均采(cai)用了CO2氣體保護(hu)焊(han)(han)，焊(han)(han)縫并無增碳現(xian)象。復層焊(han)(han)縫的化學成分基本與(yu)母材相(xiang)當，且(qie)S、P得到較好的控制(zhi)，能(neng)滿足設備的耐蝕性的要求。
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(jian)腐(fu)蝕
由于不銹鋼藥芯焊(han)絲中含有穩定化元素Mo且S、P含量(liang)低，焊(han)縫(feng)復層金屬按GB/T 4334.5進行晶間(jian)腐蝕試驗(yan)，全部合格，焊(han)接接頭(tou)未出現晶間(jian)腐蝕裂紋。
三(san)、焊接工藝評(ping)定
在正式(shi)焊(han)接產品前，根據JB 4708-2000要求進(jin)行了(le)焊(han)接工(gong)藝評定，工(gong)藝評定焊(han)接參數見(jian)表5-51，力學(xue)性(xing)能結(jie)果見(jian)表5-52。
四、產品焊(han)接
1. 焊前準(zhun)備(bei)
不銹(xiu)復(fu)(fu)合鋼(gang)板(ban)采用等離子切割(ge)機下料(liao)，切割(ge)時復(fu)(fu)層朝上，從復(fu)(fu)層側(ce)開始切割(ge)，避免(mian)將切割(ge)熔渣濺落在復(fu)(fu)層表(biao)面上。坡口采用刨邊機加工，鋼(gang)板(ban)在組裝和(he)施焊前將坡口內(nei)處(chu)兩側(ce)各(ge)50mm范圍內(nei)的油(you)、銹(xiu)清理干凈，并避免(mian)復(fu)(fu)層表(biao)面受碳(tan)鋼(gang)污染。
2. 組裝(zhuang)
筒體(ti)組對時(shi)以復層側為基(ji)準進行定位焊(han)，嚴格控制錯邊(bian)量≤1.0mm，定位焊(han)在基(ji)層側進行，禁止基(ji)層焊(han)材焊(han)到復層上。
3. 焊接(jie)要點
a. 焊(han)(han)接(jie)時先(xian)焊(han)(han)基層(ceng)，再焊(han)(han)過(guo)渡(du)層(ceng)，最后焊(han)(han)復層(ceng)。基層(ceng)的焊(han)(han)接(jie)采用埋弧焊(han)(han)先(xian)焊(han)(han)內側(ce)，焊(han)(han)完后從(cong)外(wai)側(ce)清(qing)根(gen)，再焊(han)(han)外(wai)側(ce)焊(han)(han)縫(feng)。焊(han)(han)接(jie)時避免將(jiang)基層(ceng)焊(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)接(jie)到復層(ceng)上(shang)，并控制內側(ce)焊(han)(han)縫(feng)表面距(ju)過(guo)渡(du)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. 復層焊(han)接采用E347T1-1／φ1.2mm進行(xing)3道(dao)排焊(han)，焊(han)接時嚴格控制道(dao)間溫度≤80℃。要求焊(han)縫(feng)成形美(mei)觀，表面無任何氣孔、夾(jia)渣、咬邊和未熔(rong)合等缺(que)陷，以減少焊(han)縫(feng)產生應(ying)力腐(fu)蝕的傾向。
d. 焊接全(quan)過程應(ying)嚴格執行焊接工藝規(gui)程，并采用小的(de)熱(re)輸入快速焊。
五、檢驗結(jie)果
焊接完(wan)畢后，對產品的縱、環縫進行了100％X射線檢測，焊接一次合格率達到(dao)98％，未出現裂紋、未熔合等缺陷，復層經100％著(zhu)色檢測檢查，達到(dao)100％Ⅰ級合格。隨產品焊接的試板進行了力(li)學(xue)性(xing)能試驗(yan)，完(wan)全達到(dao)了設計圖樣(yang)的要求。
