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、不銹鋼復合鋼板焊接特(te)點
復合鋼板(ban)的(de)(de)基層(ceng)(ceng)(ceng)主要滿足結構強度和(he)剛度的(de)(de)要求(qiu)，復層(ceng)(ceng)(ceng)滿足耐(nai)蝕(shi)、耐(nai)磨等特(te)殊要求(qiu)。由于基層(ceng)(ceng)(ceng)與復層(ceng)(ceng)(ceng)是兩(liang)(liang)種(zhong)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)、力學(xue)性(xing)能(neng)差別很大的(de)(de)金屬(shu)復合而(er)成(cheng)，焊(han)(han)接時應對基層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復層(ceng)(ceng)(ceng)分(fen)別進(jin)行焊(han)(han)接。而(er)過(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接屬(shu)于異種(zhong)鋼的(de)(de)焊(han)(han)接，其焊(han)(han)接性(xing)能(neng)要兼顧基層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復層(ceng)(ceng)(ceng)兩(liang)(liang)種(zhong)鋼材的(de)(de)性(xing)能(neng)。如果焊(han)(han)材或(huo)焊(han)(han)接參數選擇不(bu)當，往往由于基層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)接時可能(neng)熔化(hua)不(bu)銹鋼復層(ceng)(ceng)(ceng)，使合金元素滲入而(er)導致基層(ceng)(ceng)(ceng)嚴(yan)重脆(cui)化(hua)，甚至產生裂紋。而(er)復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)縫可能(neng)遭到嚴(yan)重稀(xi)釋(shi)，降低(di)其塑性(xing)及耐(nai)蝕(shi)性(xing)。因此，過(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接材料和(he)焊(han)(han)接參數的(de)(de)選擇成(cheng)為(wei)復合鋼材焊(han)(han)接的(de)(de)關鍵(jian)。
二、焊接工藝試驗
1. 坡口(kou)形式的選擇
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。
這種類型(xing)坡口形式有下列優(you)點(dian)：第(di)一，基(ji)(ji)層可采(cai)用埋弧焊，以(yi)提高效率，保證焊圖5-24 坡口形式及尺寸縫質量(liang)；第(di)二，焊接(jie)過(guo)渡層時熔合比(bi)小，可降低焊縫的(de)稀釋率，且保證過(guo)渡層焊縫的(de)性能；第(di)三，能避免基(ji)(ji)層金屬(shu)焊到復(fu)層上，以(yi)保證復(fu)層的(de)耐蝕性。
2. 焊接方法(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. 焊接材料的選擇
復合(he)鋼板焊材(cai)(cai)的(de)選(xuan)擇(ze)(ze)應(ying)遵循下(xia)列原(yuan)則：①. 基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊接選(xuan)擇(ze)(ze)與基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)強度相當(dang)的(de)焊材(cai)(cai)，以保(bao)證(zheng)焊縫的(de)抗拉強度不(bu)低于基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)母材(cai)(cai)標(biao)準規定的(de)下(xia)限值；②. 復層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊接選(xuan)擇(ze)(ze)與復層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)化學(xue)(xue)成分(fen)(fen)相當(dang)的(de)焊接材(cai)(cai)料，以保(bao)證(zheng)焊接接頭的(de)耐蝕性不(bu)低于復層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)鋼板的(de)性能；③. 過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊材(cai)(cai)的(de)選(xuan)擇(ze)(ze)要考慮基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)對焊縫的(de)稀(xi)釋作用(yong)，需采用(yong)使合(he)金(jin)(jin)成分(fen)(fen)比復層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)合(he)金(jin)(jin)成分(fen)(fen)較高(gao)的(de)焊材(cai)(cai)。所選(xuan)焊材(cai)(cai)的(de)化學(xue)(xue)成分(fen)(fen)及(ji)力學(xue)(xue)性能見表5-49。
4. 焊接參數
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(hua)學(xue)成分(fen)分(fen)析
焊后分(fen)別在(zai)焊縫的復(fu)層(ceng)表面和距表面5mm處（過渡層(ceng)）進行化學成分(fen)取(qu)樣(yang)分(fen)析，結果見表5-50。
從表中(zhong)可以看出：過渡層(ceng)和復層(ceng)均采用了(le)CO2氣體保護(hu)焊(han)，焊(han)縫并無增(zeng)碳現象(xiang)。復層(ceng)焊(han)縫的(de)化(hua)學成(cheng)分基本與母(mu)材相(xiang)當(dang)，且S、P得到較好的(de)控制(zhi)，能滿足設(she)備的(de)耐蝕性的(de)要求。
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(fu)蝕
由于不銹鋼藥芯(xin)焊絲中含有穩定化元素Mo且S、P含量低，焊縫復層金屬按GB/T 4334.5進行晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)試驗，全部合格，焊接接頭未(wei)出(chu)現晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)裂紋。
三、焊接工藝(yi)評(ping)定
在正式(shi)焊接(jie)(jie)產品前，根(gen)據JB 4708-2000要求進行(xing)了焊接(jie)(jie)工(gong)藝評(ping)定，工(gong)藝評(ping)定焊接(jie)(jie)參數(shu)見(jian)(jian)表5-51，力學性能結果見(jian)(jian)表5-52。
四、產品焊接
1. 焊(han)前準備
不銹復合鋼(gang)板采(cai)用(yong)等離子切(qie)割(ge)(ge)機下料(liao)，切(qie)割(ge)(ge)時復層(ceng)朝上(shang)，從復層(ceng)側開始切(qie)割(ge)(ge)，避免(mian)將切(qie)割(ge)(ge)熔渣濺落(luo)在復層(ceng)表面上(shang)。坡(po)口采(cai)用(yong)刨邊(bian)機加工，鋼(gang)板在組裝和(he)施焊前將坡(po)口內處兩(liang)側各50mm范(fan)圍內的(de)油、銹清理干凈，并避免(mian)復層(ceng)表面受碳鋼(gang)污染。
2. 組(zu)裝(zhuang)
筒體組對(dui)時以(yi)復層(ceng)側為基(ji)(ji)準進(jin)行定(ding)位焊(han)，嚴格(ge)控制錯邊量≤1.0mm，定(ding)位焊(han)在基(ji)(ji)層(ceng)側進(jin)行，禁止基(ji)(ji)層(ceng)焊(han)材焊(han)到復層(ceng)上。
3. 焊接(jie)要點
a. 焊(han)(han)(han)接時先焊(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)，再焊(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)接采用埋弧焊(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)內側(ce)(ce)，焊(han)(han)(han)完(wan)后從外側(ce)(ce)清根，再焊(han)(han)(han)外側(ce)(ce)焊(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)接時避免將基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)接到復層(ceng)上(shang)，并控制內側(ce)(ce)焊(han)(han)(han)縫表面距過渡層(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. 復層焊(han)(han)接采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排焊(han)(han)，焊(han)(han)接時嚴(yan)格(ge)控制道間(jian)溫(wen)度≤80℃。要求焊(han)(han)縫成(cheng)形美觀，表面無任何(he)氣孔、夾渣、咬邊和未熔合等缺陷，以減少(shao)焊(han)(han)縫產生應力(li)腐蝕(shi)的傾向。
d. 焊(han)接全過程(cheng)應嚴格執行焊(han)接工藝規(gui)程(cheng)，并(bing)采用小的熱輸入快速焊(han)。
五、檢(jian)驗(yan)結果
焊(han)接(jie)(jie)完(wan)畢(bi)后，對(dui)產(chan)品的(de)縱、環(huan)縫進(jin)行了(le)100％X射線檢測，焊(han)接(jie)(jie)一次合(he)格率達到98％，未(wei)出現裂(lie)紋、未(wei)熔合(he)等缺陷(xian)，復層(ceng)經100％著(zhu)色檢測檢查，達到100％Ⅰ級合(he)格。隨產(chan)品焊(han)接(jie)(jie)的(de)試板(ban)進(jin)行了(le)力學(xue)性能試驗(yan)，完(wan)全達到了(le)設計圖(tu)樣的(de)要(yao)求(qiu)。
