不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不銹鋼(gang)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(cai)料的(de)選擇
不銹鋼復合(he)中(zhong)厚鋼板的焊縫由(you)過渡層(又(you)稱隔離層)、基層和復層三個部分組成,各自焊接材(cai)料的選擇如下:
1. 過渡層(ceng)所選用的(de)焊接材料(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。對于大厚度的不銹復合鋼(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. 基層的焊接材料
選用與基層(ceng)碳鋼(gang)(或低合(he)金(jin)結(jie)構(gou)鋼(gang))單獨焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時相同的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料,并以(yi)(yi)同樣的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝進行(xing)施焊(han)(han)(han)。基層(ceng)施焊(han)(han)(han)前原則上不(bu)進行(xing)預熱,焊(han)(han)(han)后(hou)不(bu)進行(xing)消除應力的回(hui)火處理。但是,對(dui)于厚度(du)(du)大、剛(gang)度(du)(du)大且基層(ceng)為低合(he)金(jin)結(jie)構(gou)鋼(gang)的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)構(gou)件,仍(reng)要(yao)(yao)進行(xing)預熱,焊(han)(han)(han)后(hou)仍(reng)需要(yao)(yao)進行(xing)整體或局部(bu)回(hui)火熱處理來(lai)消除焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘(can)余應力。回(hui)火熱處理溫度(du)(du)不(bu)宜過高(gao),一般控制在400℃,以(yi)(yi)免影響復層(ceng)不(bu)銹鋼(gang)的耐(nai)蝕性。
3. 復(fu)層焊接(jie)材料的選用
原則上與單獨焊接(jie)(jie)不銹鋼(gang)時的(de)焊接(jie)(jie)材料(liao)相同(tong),焊接(jie)(jie)工藝(yi)也相同(tong)。不銹鋼(gang)復(fu)合(he)中厚鋼(gang)板的(de)焊接(jie)(jie)方法(fa)和(he)所選用的(de)焊接(jie)(jie)材料(liao)見表5-33(摘自GB/T 13148-2008)。
全國壓(ya)(ya)力容(rong)器(qi)標(biao)準化技術委員會推薦《GB/T 985.2-2008復合鋼的推薦坡口(kou)》在壓(ya)(ya)力容(rong)器(qi)及(ji)受壓(ya)(ya)元件(jian)使用(yong),見(jian)表5-34~表5-37。
焊(han)接坡口(kou)(kou)一(yi)般采用機械加(jia)工方法制成。若采用等(deng)離子(zi)弧切割、氣割等(deng)方法加(jia)工坡口(kou)(kou),則(ze)應除去(qu)坡口(kou)(kou)表面的(de)氧化層和過熱層。
二、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、裝配與定位焊
不銹鋼復(fu)合中厚鋼板在組裝以前,應(ying)采用機械方法(fa)及有(you)機溶劑(ji)(如丙酮、酒精、香蕉(jiao)水等)清除焊絲表面(mian)和焊接坡口兩(liang)側不小(xiao)于20mm范圍(wei)內(nei)的(de)油(you)污、銹跡、金屬屑、氧化(hua)膜及其他(ta)污物。多層多道(dao)焊時,應(ying)清除每道(dao)焊縫表面(mian)的(de)熔渣和缺陷等。
裝配時,厚(hou)度相同(tong)(基層和復層厚(hou)度均相同(tong))的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)復合中厚(hou)鋼(gang)板(ban),應(ying)以復層表面為基準,其錯(cuo)邊量不(bu)(bu)(bu)(bu)應(ying)大于復層厚(hou)度的(de)1/2,且不(bu)(bu)(bu)(bu)應(ying)大于2mm。厚(hou)度不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)(復層厚(hou)度不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)或基層厚(hou)度不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong),或兩者均不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong))的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)復合中厚(hou)鋼(gang)板(ban)的(de)裝配基準,按(an)設計圖樣的(de)規定執行(xing)。
定位焊(han)一定要在基層(ceng)上(shang)進行(xing),所選用的(de)焊(han)接材料(liao)與焊(han)接基層(ceng)時的(de)焊(han)接材料(liao)相(xiang)同,不允(yun)許(xu)用復層(ceng)的(de)焊(han)接材料(liao)在基層(ceng)上(shang)進行(xing)定位焊(han)。定位焊(han)的(de)長度和間距,可根據焊(han)件的(de)具(ju)體(ti)情況具(ju)體(ti)確定。發現定位焊(han)縫出現裂紋(wen)或其他(ta)不允(yun)許(xu)存在的(de)缺(que)陷時,應予以鏟除,并移位再焊(han)。
四、焊(han)接順(shun)序
焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi),宜(yi)先(xian)焊(han)(han)(han)基層(ceng),經(jing)清根及規定(ding)的質量檢驗項目合格后(hou),再(zai)焊(han)(han)(han)過渡(du)層(ceng),最(zui)后(hou)焊(han)(han)(han)復(fu)層(ceng)。若不(bu)能按此方案執(zhi)行時(shi),也可(ke)先(xian)焊(han)(han)(han)復(fu)層(ceng),再(zai)焊(han)(han)(han)過渡(du)層(ceng),最(zui)后(hou)焊(han)(han)(han)基層(ceng);但在這(zhe)種(zhong)情況下,基層(ceng)的焊(han)(han)(han)接(jie),宜(yi)用性能不(bu)低(di)于(yu)過渡(du)層(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)的奧氏體焊(han)(han)(han)條或焊(han)(han)(han)絲。
1. 基層(ceng)的焊接
焊(han)(han)接(jie)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)時,其(qi)焊(han)(han)道不應觸及和熔化復(fu)層(ceng)(ceng),先(xian)焊(han)(han)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)時,其(qi)焊(han)(han)道根部或(huo)表面,應距復(fu)合(he)(he)界面1~2mm。是否采取預熱(re)措施,視基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)厚度、鋼(gang)種(zhong)及結(jie)構(gou)(gou)等因素而定。對接(jie)焊(han)(han)縫的(de)順序如圖5-17a、b所示,先(xian)將開好(hao)坡(po)口(kou)的(de)不銹(xiu)鋼(gang)復(fu)合(he)(he)中厚鋼(gang)板裝配好(hao),首先(xian)焊(han)(han)接(jie)基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)碳鋼(gang)(或(huo)低合(he)(he)金(jin)結(jie)構(gou)(gou)鋼(gang))。基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接(jie)完畢后要(yao)對其(qi)焊(han)(han)縫進行檢查(包(bao)括(kuo)焊(han)(han)縫表面和焊(han)(han)縫內部質量),確(que)認焊(han)(han)縫質量(特別是焊(han)(han)縫內部質量)達到(dao)合(he)(he)格標準后,才(cai)能(neng)做焊(han)(han)接(jie)過渡層(ceng)(ceng)的(de)準備工作。
2. 過渡(du)層的焊(han)接
如圖5-17c所示,在復(fu)層(ceng)不(bu)(bu)銹鋼(gang)板一側進行(xing)鏟(chan)削(xue),并將(jiang)待焊根部制(zhi)成圓弧形(xing)。為了防止未焊透(tou),鏟(chan)削(xue)要進行(xing)到(dao)暴(bao)露出基層(ceng)碳鋼(gang)為止,并打磨(mo)干凈。焊接過渡層(ceng)時(shi)(見圖5-17d),其焊縫要穩定地熔化復(fu)層(ceng)不(bu)(bu)銹鋼(gang)板的一定厚度,才能(neng)起(qi)到(dao)隔(ge)離作用。施焊時(shi),應采用較小直徑(jing)的焊條或(huo)焊絲及較小的焊接線能(neng)量。過渡層(ceng)的厚度不(bu)(bu)小于(yu)2mm。過渡層(ceng)焊縫經檢查(cha)合(he)格后,才能(neng)對復(fu)層(ceng)進行(xing)施焊。
3. 復層的焊接
焊(han)(han)接(jie)復(fu)層(ceng)時(shi)(shi)(見圖(tu)5-17e),道間(jian)溫度(du)應(ying)(ying)(ying)不(bu)高于100℃,并盡可能采(cai)用(yong)較小的(de)焊(han)(han)接(jie)熱(re)輸(shu)入量(liang)。在不(bu)影(ying)響(xiang)(xiang)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭質(zhi)量(liang)的(de)前提下,可加快不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)冷卻速度(du),避免復(fu)層(ceng)在600~1000℃停留時(shi)(shi)間(jian)過長,而影(ying)響(xiang)(xiang)其耐(nai)蝕性。復(fu)層(ceng)焊(han)(han)縫表面,應(ying)(ying)(ying)盡可能與復(fu)層(ceng)表面保持平整(zheng)、光順。對接(jie)焊(han)(han)縫余(yu)高,應(ying)(ying)(ying)不(bu)大(da)于1.5mm。角接(jie)焊(han)(han)縫的(de)凹凸(tu)度(du)及焊(han)(han)腳高度(du),應(ying)(ying)(ying)符合設計圖(tu)樣的(de)規(gui)定。
不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)復合(he)中厚鋼(gang)(gang)板的搭(da)接(jie)接(jie)頭(tou)和角(jiao)接(jie)接(jie)頭(tou)形(xing)式如(ru)圖5-18和圖5-19所示。在待焊(han)(han)區(qu)中碳鋼(gang)(gang)和不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的共存部(bu)位,要選(xuan)用過渡(du)層(ceng)的焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)。待焊(han)(han)處都(dou)是碳鋼(gang)(gang)時,可以(yi)按(an)基層(ceng)所選(xuan)用的焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao)進行施(shi)焊(han)(han);同樣(yang),待焊(han)(han)區(qu)都(dou)是不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)材(cai)料(liao)時,理應選(xuan)用復層(ceng)的焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao),但考慮到焊(han)(han)接(jie)熔(rong)(rong)池的深度,可能將(jiang)基層(ceng)熔(rong)(rong)化,此時第一(yi)層(ceng)焊(han)(han)縫(feng)仍(reng)要選(xuan)用過渡(du)層(ceng)的焊(han)(han)接(jie)材(cai)料(liao),切不(bu)(bu)可忽視(shi)。
五、注意事(shi)項
1. 焊接前若發(fa)現不銹(xiu)鋼(gang)復(fu)合中(zhong)(zhong)厚鋼(gang)板(ban)有(you)分層情況,不允(yun)許進行焊接(jie)。如果在焊接(jie)坡(po)口邊緣有(you)分層,會導(dao)致(zhi)鋼(gang)板(ban)復(fu)層和(he)基層之間焊合不良(liang)。此時一定(ding)要將不銹(xiu)鋼(gang)復(fu)合中(zhong)(zhong)厚鋼(gang)板(ban)全部進行無損檢測,若其分層范圍很小(xiao),可以徹底鏟除分層進行補焊(即堆焊),待修復(fu)后才能進行正式施(shi)焊。
2. 基(ji)層(ceng)一(yi)側(ce)和復層(ceng)一(yi)側(ce)的待焊處,應分別使(shi)用(yong)專用(yong)砂(sha)輪和鋼(gang)(gang)絲(si)刷(shua)等工具(ju)修(xiu)磨,基(ji)層(ceng)側(ce)必(bi)須使(shi)用(yong)碳鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲(si)刷(shua),而(er)復層(ceng)側(ce)必(bi)須使(shi)用(yong)不銹鋼(gang)(gang)的鋼(gang)(gang)絲(si)刷(shua)。
3. 對(dui)復(fu)層、基層和過渡層所(suo)用(yong)(yong)的三種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)分別做出明(ming)顯標(biao)記,嚴格(ge)區分,防止混(hun)淆。絕對(dui)禁止用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)基層的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過渡層或焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)復(fu)層;同樣,也(ye)要防止焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)復(fu)層的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)錯用(yong)(yong)在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)基層或過渡層的焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)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(fu)層(ceng)不銹鋼焊接(jie)后,仍要進行(xing)酸洗和鈍(dun)化處理(li),或者在復(fu)層(ceng)焊接(jie)接(jie)頭的局部(bu)區域進行(xing)酸洗,去除褐色氧化膜(mo)的化學處理(li)。