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(gang)復合鋼(gang)板焊接特點
復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼(gang)(gang)(gang)板(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)基層(ceng)(ceng)主要(yao)滿足(zu)結(jie)構(gou)強度和剛度的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求，復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)滿足(zu)耐蝕(shi)、耐磨等特殊要(yao)求。由于基層(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)是(shi)兩(liang)種化(hua)學成(cheng)分(fen)、力學性(xing)能(neng)差別很大的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬復(fu)(fu)(fu)合(he)而成(cheng)，焊(han)(han)接(jie)時(shi)應對基層(ceng)(ceng)和復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)分(fen)別進行焊(han)(han)接(jie)。而過渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)屬于異種鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)，其(qi)焊(han)(han)接(jie)性(xing)能(neng)要(yao)兼顧基層(ceng)(ceng)和復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)兩(liang)種鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。如果焊(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)接(jie)參數(shu)選擇不當(dang)，往往由于基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接(jie)時(shi)可能(neng)熔(rong)化(hua)不銹鋼(gang)(gang)(gang)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)，使合(he)金(jin)元素滲入而導致(zhi)基層(ceng)(ceng)嚴重脆(cui)化(hua)，甚至產生(sheng)裂紋。而復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)縫可能(neng)遭到嚴重稀(xi)釋，降(jiang)低其(qi)塑(su)性(xing)及耐蝕(shi)性(xing)。因此，過渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)料和焊(han)(han)接(jie)參數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)選擇成(cheng)為復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)。
二、焊接(jie)工藝試驗(yan)
1. 坡口形(xing)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(zhe)種類型(xing)坡口形式有(you)下列(lie)優(you)點：第(di)(di)一，基層(ceng)(ceng)可(ke)采用埋弧(hu)焊，以(yi)提高效率(lv)，保證(zheng)焊圖5-24 坡口形式及(ji)尺寸縫質量；第(di)(di)二，焊接過(guo)渡層(ceng)(ceng)時(shi)熔合比小，可(ke)降(jiang)低焊縫的(de)稀釋率(lv)，且保證(zheng)過(guo)渡層(ceng)(ceng)焊縫的(de)性能；第(di)(di)三，能避免基層(ceng)(ceng)金(jin)屬焊到復層(ceng)(ceng)上，以(yi)保證(zheng)復層(ceng)(ceng)的(de)耐蝕性。
2. 焊接方(fang)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. 焊接材料的選擇
復合(he)鋼(gang)(gang)板焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇應遵循下列原(yuan)則：①. 基(ji)層(ceng)焊(han)(han)接(jie)(jie)選(xuan)(xuan)擇與基(ji)層(ceng)強度(du)相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)材(cai)，以保證(zheng)焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)抗拉強度(du)不低于基(ji)層(ceng)母材(cai)標準規(gui)定的(de)(de)(de)(de)下限值(zhi)；②. 復層(ceng)焊(han)(han)接(jie)(jie)選(xuan)(xuan)擇與復層(ceng)化(hua)學(xue)成(cheng)分相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)，以保證(zheng)焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)(de)(de)耐蝕性不低于復層(ceng)鋼(gang)(gang)板的(de)(de)(de)(de)性能(neng)；③. 過渡(du)層(ceng)焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇要考慮基(ji)層(ceng)對焊(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)稀釋作(zuo)用，需采(cai)用使合(he)金成(cheng)分比復層(ceng)合(he)金成(cheng)分較高的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)材(cai)。所選(xuan)(xuan)焊(han)(han)材(cai)的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分及力學(xue)性能(neng)見表(biao)5-49。
4. 焊接參數(shu)
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(xue)成分(fen)分(fen)析
焊(han)后分(fen)別在(zai)焊(han)縫的(de)復層表面和(he)距表面5mm處（過渡層）進行化學成分(fen)取樣分(fen)析，結果見(jian)表5-50。
從表中可以(yi)看(kan)出：過渡層(ceng)(ceng)和復(fu)層(ceng)(ceng)均(jun)采(cai)用了CO2氣體保護(hu)焊(han)，焊(han)縫并無增碳(tan)現象。復(fu)層(ceng)(ceng)焊(han)縫的(de)(de)化學成分基本與母材相當，且S、P得(de)到較好的(de)(de)控(kong)制，能滿足設(she)備的(de)(de)耐(nai)蝕性的(de)(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. 晶間腐蝕
由于(yu)不銹鋼藥芯焊(han)(han)絲中含(han)有(you)穩定化元素Mo且S、P含(han)量低(di)，焊(han)(han)縫復層金屬按GB/T 4334.5進行晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)試(shi)驗，全(quan)部合格(ge)，焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)未出現(xian)晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)裂紋。
三、焊接工藝(yi)評定
在正式(shi)焊接(jie)(jie)產品前，根據(ju)JB 4708-2000要求進行了(le)焊接(jie)(jie)工藝(yi)評(ping)(ping)定，工藝(yi)評(ping)(ping)定焊接(jie)(jie)參數見表(biao)5-51，力學性能結果(guo)見表(biao)5-52。
四、產品焊接
1. 焊前準備
不銹復合鋼(gang)(gang)板(ban)采(cai)用(yong)等離(li)子切(qie)割(ge)(ge)機(ji)下料，切(qie)割(ge)(ge)時復層(ceng)(ceng)朝上，從復層(ceng)(ceng)側(ce)開始切(qie)割(ge)(ge)，避(bi)免(mian)將(jiang)切(qie)割(ge)(ge)熔渣濺落在(zai)(zai)復層(ceng)(ceng)表(biao)(biao)面上。坡口采(cai)用(yong)刨邊機(ji)加(jia)工，鋼(gang)(gang)板(ban)在(zai)(zai)組裝和施焊前將(jiang)坡口內(nei)處兩(liang)側(ce)各50mm范圍內(nei)的油、銹清(qing)理(li)干凈(jing)，并避(bi)免(mian)復層(ceng)(ceng)表(biao)(biao)面受(shou)碳鋼(gang)(gang)污染(ran)。
2. 組(zu)裝(zhuang)
筒體(ti)組對時以復(fu)層側為基準進(jin)行定(ding)位焊(han)(han)(han)，嚴格控(kong)制錯邊量≤1.0mm，定(ding)位焊(han)(han)(han)在基層側進(jin)行，禁止基層焊(han)(han)(han)材焊(han)(han)(han)到復(fu)層上(shang)。
3. 焊接要(yao)點
a. 焊(han)(han)(han)接時(shi)先焊(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng)，再焊(han)(han)(han)過渡層(ceng)(ceng)，最后(hou)焊(han)(han)(han)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)。基(ji)層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)接采用埋弧焊(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)內側，焊(han)(han)(han)完后(hou)從外側清根，再焊(han)(han)(han)外側焊(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)接時(shi)避免將基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)接到復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)上(shang)，并控制內側焊(han)(han)(han)縫表面距過渡層(ceng)(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)接采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排(pai)焊(han)，焊(han)接時嚴格(ge)控制道間溫度(du)≤80℃。要(yao)求(qiu)焊(han)縫(feng)成形美(mei)觀，表(biao)面無任(ren)何(he)氣孔、夾渣、咬邊(bian)和未熔合等缺(que)陷(xian)，以減少焊(han)縫(feng)產生應力腐(fu)蝕(shi)的傾(qing)向。
d. 焊(han)接(jie)全(quan)過程應嚴(yan)格執行焊(han)接(jie)工藝規程，并采用小的熱輸入快速焊(han)。
五、檢(jian)驗(yan)結果
焊(han)接(jie)(jie)完畢(bi)后，對產品的縱、環縫(feng)進行(xing)(xing)了(le)(le)100％X射線檢(jian)測，焊(han)接(jie)(jie)一次合格(ge)率達(da)到(dao)98％，未(wei)出現裂紋(wen)、未(wei)熔合等缺陷，復層(ceng)經100％著色檢(jian)測檢(jian)查(cha)，達(da)到(dao)100％Ⅰ級合格(ge)。隨產品焊(han)接(jie)(jie)的試板進行(xing)(xing)了(le)(le)力學(xue)性(xing)能試驗，完全達(da)到(dao)了(le)(le)設計圖樣(yang)的要(yao)求。
