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(gang)(gang)復合鋼(gang)(gang)板焊接(jie)特點
復合(he)鋼(gang)板的(de)基(ji)層(ceng)主要(yao)滿足結構強度和剛(gang)度的(de)要(yao)求，復層(ceng)滿足耐蝕、耐磨等特殊要(yao)求。由(you)(you)于(yu)(yu)基(ji)層(ceng)與復層(ceng)是(shi)兩(liang)種化學成分、力(li)學性(xing)能(neng)差別(bie)很大的(de)金(jin)屬(shu)復合(he)而成，焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)應對基(ji)層(ceng)和復層(ceng)分別(bie)進行焊(han)(han)接(jie)(jie)。而過渡層(ceng)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)屬(shu)于(yu)(yu)異種鋼(gang)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)，其焊(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)能(neng)要(yao)兼(jian)顧基(ji)層(ceng)和復層(ceng)兩(liang)種鋼(gang)材(cai)的(de)性(xing)能(neng)。如果焊(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數選(xuan)(xuan)擇不(bu)(bu)當，往(wang)(wang)往(wang)(wang)由(you)(you)于(yu)(yu)基(ji)層(ceng)焊(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)可能(neng)熔(rong)化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)復層(ceng)，使合(he)金(jin)元素滲入而導(dao)致(zhi)基(ji)層(ceng)嚴(yan)(yan)重脆(cui)化，甚至(zhi)產生裂(lie)紋。而復層(ceng)的(de)焊(han)(han)縫可能(neng)遭到嚴(yan)(yan)重稀釋，降(jiang)低其塑性(xing)及耐蝕性(xing)。因此，過渡層(ceng)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料和焊(han)(han)接(jie)(jie)參(can)數的(de)選(xuan)(xuan)擇成為復合(he)鋼(gang)材(cai)焊(han)(han)接(jie)(jie)的(de)關鍵。
二、焊接(jie)工藝(yi)試驗
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。
這種類型坡口(kou)形(xing)式(shi)有下列(lie)優點：第(di)一(yi)，基(ji)層可采用埋弧焊(han)，以(yi)提(ti)高效率(lv)，保證焊(han)圖5-24 坡口(kou)形(xing)式(shi)及尺寸縫質(zhi)量(liang)；第(di)二，焊(han)接過渡層時熔合比小，可降低焊(han)縫的稀釋率(lv)，且保證過渡層焊(han)縫的性能；第(di)三，能避(bi)免基(ji)層金(jin)屬焊(han)到復(fu)層上，以(yi)保證復(fu)層的耐(nai)蝕性。
2. 焊接方(fang)法(fa)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(cai)料的(de)選擇(ze)
復(fu)合(he)鋼板(ban)焊(han)(han)(han)(han)材(cai)的選擇應遵循下列原則：①. 基(ji)(ji)(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接選擇與(yu)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)強度(du)相當(dang)的焊(han)(han)(han)(han)材(cai)，以保(bao)證焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的抗拉強度(du)不低于基(ji)(ji)(ji)層(ceng)母材(cai)標準規定的下限值；②. 復(fu)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接選擇與(yu)復(fu)層(ceng)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分相當(dang)的焊(han)(han)(han)(han)接材(cai)料，以保(bao)證焊(han)(han)(han)(han)接接頭的耐(nai)蝕性(xing)不低于復(fu)層(ceng)鋼板(ban)的性(xing)能；③. 過渡層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)材(cai)的選擇要考慮基(ji)(ji)(ji)層(ceng)對(dui)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)的稀釋(shi)作用，需(xu)采用使合(he)金(jin)成(cheng)分比復(fu)層(ceng)合(he)金(jin)成(cheng)分較(jiao)高的焊(han)(han)(han)(han)材(cai)。所(suo)選焊(han)(han)(han)(han)材(cai)的化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分及力學(xue)(xue)性(xing)能見表5-49。
4. 焊接參(can)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(han)后(hou)分別在焊(han)縫的復層(ceng)表(biao)面(mian)和(he)距表(biao)面(mian)5mm處（過渡層(ceng)）進行化學(xue)成分取樣分析，結果見(jian)表(biao)5-50。
從表(biao)中可(ke)以看出：過渡層和復層均采用了(le)CO2氣體保護焊，焊縫(feng)并無增碳(tan)現象。復層焊縫(feng)的(de)化學成分基本與母材相當，且S、P得到較好的(de)控制，能(neng)滿(man)足設(she)備的(de)耐(nai)蝕性的(de)要求(qiu)。
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(jing)間腐蝕(shi)
由于不銹鋼(gang)藥(yao)芯(xin)焊絲中含有穩定化元素Mo且S、P含量低(di)，焊縫復層金屬(shu)按GB/T 4334.5進行(xing)晶(jing)間腐(fu)蝕試驗，全部(bu)合格，焊接(jie)接(jie)頭(tou)未出現晶(jing)間腐(fu)蝕裂紋(wen)。
三、焊(han)接(jie)工藝評(ping)定
在正式焊接(jie)產品前(qian)，根據JB 4708-2000要(yao)求進行了焊接(jie)工藝評定(ding)，工藝評定(ding)焊接(jie)參數(shu)見表5-51，力學(xue)性(xing)能結果見表5-52。
四、產品焊接(jie)
1. 焊前準備
不銹復合鋼板采用(yong)等離(li)子切割機(ji)下(xia)料(liao)，切割時復層(ceng)朝(chao)上(shang)，從(cong)復層(ceng)側開(kai)始切割，避免(mian)將切割熔渣濺落在(zai)復層(ceng)表(biao)面上(shang)。坡口采用(yong)刨邊機(ji)加(jia)工(gong)，鋼板在(zai)組裝和施焊前將坡口內處兩側各50mm范(fan)圍內的油、銹清理干凈，并避免(mian)復層(ceng)表(biao)面受碳鋼污染。
2. 組裝
筒體組對時以(yi)復層(ceng)側(ce)為基準(zhun)進行定位焊(han)，嚴格控制錯邊量(liang)≤1.0mm，定位焊(han)在基層(ceng)側(ce)進行，禁止基層(ceng)焊(han)材(cai)焊(han)到復層(ceng)上。
3. 焊(han)接要點(dian)
a. 焊(han)(han)接(jie)(jie)時先焊(han)(han)基層(ceng)，再焊(han)(han)過渡(du)層(ceng)，最后焊(han)(han)復層(ceng)。基層(ceng)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)采用(yong)埋弧焊(han)(han)先焊(han)(han)內(nei)側，焊(han)(han)完后從外側清根，再焊(han)(han)外側焊(han)(han)縫。焊(han)(han)接(jie)(jie)時避免將基層(ceng)焊(han)(han)縫焊(han)(han)接(jie)(jie)到復層(ceng)上(shang)，并控制內(nei)側焊(han)(han)縫表面距過渡(du)層(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(fu)層(ceng)焊(han)接采用E347T1-1／φ1.2mm進(jin)行3道排(pai)焊(han)，焊(han)接時(shi)嚴(yan)格控(kong)制道間溫度≤80℃。要求焊(han)縫成形美(mei)觀，表面無(wu)任何(he)氣孔、夾(jia)渣、咬邊和未熔合等(deng)缺陷，以減(jian)少焊(han)縫產生(sheng)應力腐蝕(shi)的傾向。
d. 焊接(jie)全過程(cheng)應嚴格執行(xing)焊接(jie)工(gong)藝(yi)規(gui)程(cheng)，并(bing)采用(yong)小的熱輸入快(kuai)速焊。
五、檢驗結果
焊接完(wan)(wan)畢(bi)后(hou)，對(dui)產(chan)品(pin)的縱、環縫進行了100％X射(she)線檢(jian)測(ce)，焊接一次(ci)合格率達到(dao)98％，未出現裂紋、未熔合等缺陷，復層經100％著色(se)檢(jian)測(ce)檢(jian)查，達到(dao)100％Ⅰ級合格。隨(sui)產(chan)品(pin)焊接的試板進行了力(li)學性能試驗，完(wan)(wan)全達到(dao)了設計圖(tu)樣的要(yao)求。
