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(yi)、不銹鋼(gang)復合鋼(gang)板焊接特點
復(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)鋼(gang)(gang)(gang)板的(de)(de)(de)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)主(zhu)要(yao)滿足結構強度(du)和剛度(du)的(de)(de)(de)要(yao)求，復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)滿足耐(nai)(nai)蝕、耐(nai)(nai)磨(mo)等(deng)特殊要(yao)求。由(you)于基(ji)(ji)(ji)層(ceng)與復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)是兩(liang)(liang)種(zhong)化(hua)(hua)學(xue)成分、力學(xue)性能(neng)(neng)差別(bie)很(hen)大的(de)(de)(de)金屬(shu)復(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)而(er)(er)成，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時應對基(ji)(ji)(ji)層(ceng)和復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)分別(bie)進行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。而(er)(er)過渡(du)層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)屬(shu)于異種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，其焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性能(neng)(neng)要(yao)兼顧基(ji)(ji)(ji)層(ceng)和復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)兩(liang)(liang)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)(de)性能(neng)(neng)。如果焊(han)(han)(han)材或焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)參(can)(can)數選擇不當(dang)，往(wang)往(wang)由(you)于基(ji)(ji)(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時可(ke)能(neng)(neng)熔化(hua)(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)，使合(he)金元素滲入而(er)(er)導致(zhi)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)嚴重脆(cui)化(hua)(hua)，甚至產生裂(lie)紋。而(er)(er)復(fu)(fu)(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫可(ke)能(neng)(neng)遭到(dao)嚴重稀釋，降低其塑(su)性及耐(nai)(nai)蝕性。因此，過渡(du)層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料和焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)參(can)(can)數的(de)(de)(de)選擇成為復(fu)(fu)(fu)(fu)合(he)鋼(gang)(gang)(gang)材焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)關鍵。
二、焊接工(gong)藝試(shi)驗
1. 坡(po)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。
這種類型坡口形(xing)式有下列優點：第(di)一，基(ji)層(ceng)(ceng)可采用埋弧焊(han)，以提(ti)高效率，保證(zheng)焊(han)圖5-24 坡口形(xing)式及尺寸縫(feng)質量；第(di)二，焊(han)接過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)時(shi)熔(rong)合比小(xiao)，可降低焊(han)縫(feng)的稀釋率，且保證(zheng)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)焊(han)縫(feng)的性能；第(di)三(san)，能避免基(ji)層(ceng)(ceng)金(jin)屬焊(han)到復層(ceng)(ceng)上，以保證(zheng)復層(ceng)(ceng)的耐蝕(shi)性。
2. 焊接方法的(de)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(jie)材料的(de)選擇
復合鋼板焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)應遵循下列原則：①. 基層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)接選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)與基層(ceng)(ceng)(ceng)強(qiang)度相(xiang)當(dang)(dang)的(de)(de)焊(han)(han)材(cai)，以(yi)保證焊(han)(han)縫的(de)(de)抗(kang)拉強(qiang)度不低(di)于(yu)基層(ceng)(ceng)(ceng)母(mu)材(cai)標準(zhun)規定(ding)的(de)(de)下限值(zhi)；②. 復層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)接選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)與復層(ceng)(ceng)(ceng)化學成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)相(xiang)當(dang)(dang)的(de)(de)焊(han)(han)接材(cai)料，以(yi)保證焊(han)(han)接接頭的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)不低(di)于(yu)復層(ceng)(ceng)(ceng)鋼板的(de)(de)性(xing)能；③. 過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)選(xuan)(xuan)(xuan)擇(ze)要考慮基層(ceng)(ceng)(ceng)對(dui)焊(han)(han)縫的(de)(de)稀(xi)釋(shi)作用(yong)，需采用(yong)使(shi)合金成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)比復層(ceng)(ceng)(ceng)合金成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)較高的(de)(de)焊(han)(han)材(cai)。所選(xuan)(xuan)(xuan)焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)化學成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)及力學性(xing)能見表(biao)5-49。
4. 焊接(jie)參數
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. 化學成分分析
焊后(hou)分別在(zai)焊縫的(de)復層(ceng)表面和距表面5mm處（過渡層(ceng)）進行化學(xue)成分取樣分析，結果(guo)見表5-50。
從表中可以看出：過渡層和復層均(jun)采(cai)用(yong)了CO2氣(qi)體保護焊，焊縫并無增碳現象。復層焊縫的(de)(de)化學成分基本與(yu)母材相當，且(qie)S、P得到較好的(de)(de)控制，能滿足設備的(de)(de)耐蝕性的(de)(de)要求(qiu)。
6. 應力腐(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. 晶間腐蝕
由于(yu)不銹鋼藥芯焊絲(si)中含(han)有穩定化(hua)元素(su)Mo且S、P含(han)量低，焊縫復層金屬按GB/T 4334.5進行晶間腐蝕試驗(yan)，全部合(he)格，焊接接頭未出現晶間腐蝕裂紋。
三、焊接工藝評定
在正式焊(han)接產品前，根據JB 4708-2000要(yao)求進行了焊(han)接工藝評(ping)定(ding)，工藝評(ping)定(ding)焊(han)接參數見表5-51，力學(xue)性能結果見表5-52。
四、產品焊(han)接
1. 焊前準(zhun)備
不銹(xiu)復合(he)鋼(gang)板(ban)采用(yong)等離子切割機下(xia)料(liao)，切割時復層(ceng)(ceng)(ceng)朝上(shang)(shang)，從(cong)復層(ceng)(ceng)(ceng)側(ce)開始切割，避免(mian)將切割熔(rong)渣濺落在復層(ceng)(ceng)(ceng)表面(mian)上(shang)(shang)。坡(po)(po)口采用(yong)刨邊(bian)機加工，鋼(gang)板(ban)在組裝和(he)施(shi)焊前(qian)將坡(po)(po)口內處兩側(ce)各50mm范圍內的(de)油、銹(xiu)清理干(gan)凈，并(bing)避免(mian)復層(ceng)(ceng)(ceng)表面(mian)受碳鋼(gang)污(wu)染。
2. 組裝
筒(tong)體組對時以復(fu)層(ceng)側(ce)(ce)為基(ji)準進行定(ding)位(wei)焊，嚴格控制(zhi)錯邊量≤1.0mm，定(ding)位(wei)焊在(zai)基(ji)層(ceng)側(ce)(ce)進行，禁止(zhi)基(ji)層(ceng)焊材焊到(dao)復(fu)層(ceng)上。
3. 焊接要點
a. 焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)先焊(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)，再(zai)焊(han)(han)(han)過渡層(ceng)，最后焊(han)(han)(han)復層(ceng)。基(ji)層(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)采用埋弧焊(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)內側(ce)，焊(han)(han)(han)完后從外側(ce)清根，再(zai)焊(han)(han)(han)外側(ce)焊(han)(han)(han)縫(feng)。焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)避免將基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)(han)接(jie)到復層(ceng)上，并控制(zhi)內側(ce)焊(han)(han)(han)縫(feng)表(biao)面距(ju)過渡層(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)(han)接(jie)采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排焊(han)(han)，焊(han)(han)接(jie)時嚴格控制道間溫(wen)度(du)≤80℃。要求焊(han)(han)縫成形美觀(guan)，表面無任何(he)氣孔(kong)、夾渣、咬邊和未熔合(he)等缺陷，以減少焊(han)(han)縫產生應力腐蝕的傾向(xiang)。
d. 焊接全(quan)過程應嚴格執行焊接工藝規程，并采用小的(de)熱輸入快速焊。
五、檢(jian)驗結果(guo)
焊接完畢后，對產(chan)品的(de)縱、環縫進行了100％X射線檢(jian)(jian)測(ce)，焊接一次(ci)合(he)格率(lv)達(da)(da)到98％，未出現裂(lie)紋、未熔合(he)等(deng)缺陷，復(fu)層經100％著色檢(jian)(jian)測(ce)檢(jian)(jian)查，達(da)(da)到100％Ⅰ級合(he)格。隨產(chan)品焊接的(de)試板進行了力學性(xing)能(neng)試驗(yan)，完全達(da)(da)到了設計圖樣的(de)要(yao)求。
