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(bu)銹鋼復合鋼板焊(han)接特點
復合(he)鋼(gang)板的(de)(de)(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)主要滿足結構強度(du)和剛度(du)的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)，復層(ceng)(ceng)(ceng)滿足耐(nai)蝕、耐(nai)磨(mo)等特殊要求(qiu)。由于基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)與復層(ceng)(ceng)(ceng)是兩種化(hua)(hua)學成分、力學性(xing)能(neng)差別很大的(de)(de)(de)(de)金屬復合(he)而成，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時應對基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)和復層(ceng)(ceng)(ceng)分別進行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。而過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)屬于異種鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，其(qi)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)要兼顧基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)和復層(ceng)(ceng)(ceng)兩種鋼(gang)材的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。如(ru)果焊(han)(han)(han)材或焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數選(xuan)擇不當(dang)，往(wang)往(wang)由于基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時可能(neng)熔化(hua)(hua)不銹(xiu)鋼(gang)復層(ceng)(ceng)(ceng)，使合(he)金元素滲(shen)入而導致基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)嚴(yan)重脆化(hua)(hua)，甚至產生裂紋。而復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫可能(neng)遭到嚴(yan)重稀釋，降低(di)其(qi)塑性(xing)及(ji)耐(nai)蝕性(xing)。因此(ci)，過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料(liao)和焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇成為復合(he)鋼(gang)材焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵。
二、焊接(jie)工藝(yi)試(shi)驗(yan)
1. 坡口形式(shi)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(lei)型坡口形(xing)式有下列(lie)優點：第(di)一，基(ji)層可(ke)采用埋弧焊(han)，以提高效率(lv)，保(bao)證焊(han)圖5-24 坡口形(xing)式及尺寸縫質(zhi)量(liang)；第(di)二，焊(han)接過(guo)渡(du)層時熔合比(bi)小(xiao)，可(ke)降低焊(han)縫的稀釋率(lv)，且保(bao)證過(guo)渡(du)層焊(han)縫的性能；第(di)三，能避免基(ji)層金(jin)屬焊(han)到(dao)復(fu)層上，以保(bao)證復(fu)層的耐蝕性。
2. 焊接(jie)方(fang)法的選擇(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. 焊接材料的選擇
復(fu)(fu)(fu)合鋼(gang)板(ban)焊(han)材(cai)(cai)的(de)選(xuan)擇應遵循下列(lie)原則(ze)：①. 基層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)選(xuan)擇與(yu)基層(ceng)(ceng)強度(du)(du)相當的(de)焊(han)材(cai)(cai)，以保證焊(han)縫(feng)(feng)的(de)抗拉強度(du)(du)不低(di)于基層(ceng)(ceng)母材(cai)(cai)標準(zhun)規(gui)定的(de)下限值(zhi)；②. 復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)選(xuan)擇與(yu)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)化學成分相當的(de)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料，以保證焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)耐蝕性(xing)不低(di)于復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)鋼(gang)板(ban)的(de)性(xing)能；③. 過(guo)渡層(ceng)(ceng)焊(han)材(cai)(cai)的(de)選(xuan)擇要考慮(lv)基層(ceng)(ceng)對焊(han)縫(feng)(feng)的(de)稀釋作用，需采用使合金成分比復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)合金成分較高的(de)焊(han)材(cai)(cai)。所(suo)選(xuan)焊(han)材(cai)(cai)的(de)化學成分及力學性(xing)能見表(biao)5-49。
4. 焊(han)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. 化學成(cheng)分分析(xi)
焊后分別在焊縫的(de)復層(ceng)表面(mian)和距表面(mian)5mm處（過(guo)渡層(ceng)）進行化學(xue)成分取樣(yang)分析，結果見表5-50。
從表中(zhong)可以看出：過渡(du)層和復(fu)層均采用(yong)了(le)CO2氣(qi)體(ti)保護焊(han)，焊(han)縫并無增碳(tan)現象。復(fu)層焊(han)縫的(de)化(hua)學成(cheng)分基(ji)本與母材(cai)相當，且S、P得到較好的(de)控(kong)制，能滿(man)足(zu)設備的(de)耐蝕性的(de)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)腐蝕
由于不銹鋼(gang)藥芯焊(han)(han)絲中含(han)有穩定(ding)化元素Mo且S、P含(han)量低，焊(han)(han)縫復(fu)層金屬按GB/T 4334.5進行晶間(jian)腐蝕(shi)試驗，全部合格，焊(han)(han)接接頭未出(chu)現(xian)晶間(jian)腐蝕(shi)裂紋。
三(san)、焊接工藝評定
在(zai)正式焊接產品(pin)前，根據JB 4708-2000要(yao)求(qiu)進行了(le)焊接工藝(yi)評定，工藝(yi)評定焊接參數見(jian)(jian)表(biao)5-51，力學(xue)性(xing)能結果見(jian)(jian)表(biao)5-52。
四、產品焊接
1. 焊前準備(bei)
不銹(xiu)(xiu)復合鋼板采用等(deng)離(li)子切割機下料，切割時(shi)復層朝上，從復層側開始切割，避(bi)免將切割熔(rong)渣(zha)濺落在復層表(biao)面上。坡口(kou)采用刨邊機加工，鋼板在組裝和施焊前將坡口(kou)內(nei)處兩側各50mm范(fan)圍內(nei)的油、銹(xiu)(xiu)清理干凈，并避(bi)免復層表(biao)面受碳鋼污染。
2. 組裝(zhuang)
筒(tong)體組(zu)對時(shi)以(yi)復層側(ce)為(wei)基準(zhun)進行定位焊(han)(han)，嚴格控制(zhi)錯(cuo)邊量≤1.0mm，定位焊(han)(han)在(zai)基層側(ce)進行，禁止基層焊(han)(han)材焊(han)(han)到復層上。
3. 焊(han)接要點
a. 焊(han)(han)(han)接(jie)時先焊(han)(han)(han)基層(ceng)，再焊(han)(han)(han)過渡層(ceng)，最后焊(han)(han)(han)復(fu)層(ceng)。基層(ceng)的焊(han)(han)(han)接(jie)采用埋弧焊(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)內(nei)側，焊(han)(han)(han)完(wan)后從外側清根(gen)，再焊(han)(han)(han)外側焊(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)接(jie)時避免將基層(ceng)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)接(jie)到復(fu)層(ceng)上(shang)，并控(kong)制內(nei)側焊(han)(han)(han)縫表(biao)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(fu)層焊(han)接(jie)采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排(pai)焊(han)，焊(han)接(jie)時嚴格控制道間溫度≤80℃。要(yao)求焊(han)縫成形(xing)美(mei)觀，表(biao)面(mian)無任何氣孔、夾渣、咬邊和未(wei)熔(rong)合等缺(que)陷(xian)，以減少(shao)焊(han)縫產生應力(li)腐蝕的傾向。
d. 焊接全過程(cheng)應嚴格執行焊接工藝(yi)規程(cheng)，并采用小的熱輸入(ru)快(kuai)速焊。
五、檢驗結果
焊接完(wan)畢后(hou)，對產品的縱、環縫進行了(le)(le)100％X射線檢(jian)測，焊接一(yi)次合格率達到(dao)98％，未出現裂紋(wen)、未熔(rong)合等缺(que)陷，復層經100％著(zhu)色檢(jian)測檢(jian)查，達到(dao)100％Ⅰ級合格。隨產品焊接的試板進行了(le)(le)力學(xue)性能試驗，完(wan)全達到(dao)了(le)(le)設(she)計圖樣的要求(qiu)。
