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(he)鋼板焊接特點
復(fu)合(he)鋼板的(de)(de)(de)基層(ceng)(ceng)主要(yao)滿足結(jie)構強度(du)和(he)剛度(du)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，復(fu)層(ceng)(ceng)滿足耐(nai)蝕、耐(nai)磨等特(te)殊要(yao)求(qiu)。由于基層(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)是(shi)兩種(zhong)化(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)、力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)差別很(hen)大的(de)(de)(de)金(jin)屬復(fu)合(he)而成(cheng)(cheng)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時應對基層(ceng)(ceng)和(he)復(fu)層(ceng)(ceng)分(fen)別進(jin)行焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。而過渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)屬于異種(zhong)鋼的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，其焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)要(yao)兼顧(gu)基層(ceng)(ceng)和(he)復(fu)層(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼材(cai)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。如果(guo)焊(han)(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)參數選擇不(bu)當，往(wang)往(wang)由于基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時可能(neng)熔(rong)化(hua)不(bu)銹鋼復(fu)層(ceng)(ceng)，使合(he)金(jin)元素滲(shen)入而導致(zhi)基層(ceng)(ceng)嚴重脆化(hua)，甚至產生裂紋(wen)。而復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫可能(neng)遭到嚴重稀(xi)釋，降低其塑性(xing)(xing)(xing)及耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)。因此(ci)，過渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)和(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)參數的(de)(de)(de)選擇成(cheng)(cheng)為復(fu)合(he)鋼材(cai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)的(de)(de)(de)關鍵。
二(er)、焊接(jie)工藝(yi)試驗
1. 坡(po)口形式的選擇
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(po)口(kou)形(xing)(xing)式(shi)有下(xia)列優點(dian)：第(di)一，基層可采(cai)用(yong)埋弧焊(han)(han)，以(yi)提高效率，保(bao)證焊(han)(han)圖5-24 坡(po)口(kou)形(xing)(xing)式(shi)及(ji)尺(chi)寸縫(feng)質量(liang)；第(di)二，焊(han)(han)接過(guo)(guo)渡層時熔合比小，可降低焊(han)(han)縫(feng)的(de)稀(xi)釋率，且保(bao)證過(guo)(guo)渡層焊(han)(han)縫(feng)的(de)性(xing)能；第(di)三(san)，能避免基層金屬(shu)焊(han)(han)到復層上，以(yi)保(bao)證復層的(de)耐蝕性(xing)。
2. 焊(han)接方法的選擇
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(jie)材料(liao)的選擇
復合(he)鋼板焊材(cai)的選(xuan)擇(ze)應遵(zun)循下(xia)(xia)列原則：①. 基層(ceng)(ceng)焊接(jie)選(xuan)擇(ze)與(yu)基層(ceng)(ceng)強度相當(dang)的焊材(cai)，以(yi)保(bao)證焊縫(feng)的抗拉強度不低(di)于基層(ceng)(ceng)母材(cai)標準(zhun)規(gui)定的下(xia)(xia)限值；②. 復層(ceng)(ceng)焊接(jie)選(xuan)擇(ze)與(yu)復層(ceng)(ceng)化學(xue)成(cheng)(cheng)(cheng)分相當(dang)的焊接(jie)材(cai)料，以(yi)保(bao)證焊接(jie)接(jie)頭的耐蝕性(xing)不低(di)于復層(ceng)(ceng)鋼板的性(xing)能；③. 過(guo)渡層(ceng)(ceng)焊材(cai)的選(xuan)擇(ze)要考慮基層(ceng)(ceng)對焊縫(feng)的稀釋(shi)作(zuo)用，需采用使合(he)金成(cheng)(cheng)(cheng)分比復層(ceng)(ceng)合(he)金成(cheng)(cheng)(cheng)分較高的焊材(cai)。所選(xuan)焊材(cai)的化學(xue)成(cheng)(cheng)(cheng)分及力學(xue)性(xing)能見表5-49。
4. 焊(han)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
焊后分別在焊縫的復層表(biao)面和距表(biao)面5mm處（過渡(du)層）進行化學成分取樣分析，結果見表(biao)5-50。
從(cong)表中可以看(kan)出(chu)：過渡層和復(fu)層均采用了CO2氣體保護焊，焊縫并(bing)無增(zeng)碳現(xian)象。復(fu)層焊縫的(de)(de)(de)化學(xue)成分基本與(yu)母(mu)材相當(dang)，且S、P得到較好的(de)(de)(de)控制，能(neng)滿足(zu)設備的(de)(de)(de)耐蝕性的(de)(de)(de)要求。
6. 應力(li)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. 晶間腐(fu)蝕(shi)
由于不銹(xiu)鋼藥芯焊(han)絲中含有(you)穩定化元素Mo且S、P含量低，焊(han)縫復層金屬(shu)按(an)GB/T 4334.5進行晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)試驗，全(quan)部合格，焊(han)接(jie)接(jie)頭未出(chu)現晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)裂紋。
三、焊接工藝評定
在正(zheng)式焊(han)接產品前，根據JB 4708-2000要(yao)求進行了焊(han)接工藝(yi)評定(ding)，工藝(yi)評定(ding)焊(han)接參數見表(biao)(biao)5-51，力學性能(neng)結果見表(biao)(biao)5-52。
四、產品焊接(jie)
1. 焊前(qian)準備
不銹(xiu)復(fu)合鋼板(ban)(ban)采用等離(li)子(zi)切(qie)割機(ji)(ji)下料，切(qie)割時(shi)復(fu)層(ceng)(ceng)朝上，從復(fu)層(ceng)(ceng)側(ce)開始(shi)切(qie)割，避免(mian)將切(qie)割熔(rong)渣濺(jian)落在復(fu)層(ceng)(ceng)表(biao)面上。坡口采用刨邊機(ji)(ji)加工，鋼板(ban)(ban)在組裝(zhuang)和施(shi)焊前將坡口內(nei)處兩(liang)側(ce)各(ge)50mm范圍內(nei)的油、銹(xiu)清理干凈，并避免(mian)復(fu)層(ceng)(ceng)表(biao)面受碳鋼污染。
2. 組裝(zhuang)
筒體(ti)組(zu)對時以復層側為基(ji)(ji)準進行定位焊，嚴格控制錯邊量≤1.0mm，定位焊在(zai)基(ji)(ji)層側進行，禁止基(ji)(ji)層焊材焊到(dao)復層上。
3. 焊(han)接要(yao)點
a. 焊(han)(han)(han)接時先焊(han)(han)(han)基(ji)(ji)層(ceng)，再(zai)(zai)焊(han)(han)(han)過渡(du)(du)層(ceng)，最后焊(han)(han)(han)復層(ceng)。基(ji)(ji)層(ceng)的焊(han)(han)(han)接采用埋弧(hu)焊(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)內側(ce)，焊(han)(han)(han)完后從(cong)外側(ce)清根(gen)，再(zai)(zai)焊(han)(han)(han)外側(ce)焊(han)(han)(han)縫(feng)。焊(han)(han)(han)接時避(bi)免(mian)將基(ji)(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)(han)接到復層(ceng)上，并控制內側(ce)焊(han)(han)(han)縫(feng)表面距(ju)過渡(du)(du)層(ceng)距(ju)離(li)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. 復層焊接采用E347T1-1／φ1.2mm進行(xing)3道排(pai)焊，焊接時(shi)嚴格控(kong)制道間(jian)溫度≤80℃。要求焊縫成形美觀，表面無任何(he)氣(qi)孔、夾渣、咬邊和未熔合等缺陷，以(yi)減少焊縫產生應力腐蝕的(de)傾向(xiang)。
d. 焊接(jie)(jie)全過程應嚴格執行焊接(jie)(jie)工藝規程，并采用小的熱輸入快速焊。
五、檢驗結果
焊接完(wan)畢后，對(dui)產品(pin)的縱、環(huan)縫進行了(le)100％X射線檢測，焊接一次合(he)(he)格(ge)率達到98％，未出現裂紋、未熔(rong)合(he)(he)等缺陷，復層經100％著色檢測檢查，達到100％Ⅰ級合(he)(he)格(ge)。隨產品(pin)焊接的試板(ban)進行了(le)力學性能試驗，完(wan)全達到了(le)設計圖樣的要(yao)求。
