不銹鋼復(fù)合板焊接工藝特點和技巧
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不銹鋼復(fù)合板是由復(fù)層(不銹鋼)和基層(碳鋼、低合金鋼等)復(fù)合軋制而成的雙金屬，由復(fù)層保證耐蝕性能，強度主要靠基層獲得，這樣可以節(jié)約大量不銹鋼，具有良好的經(jīng)濟價值。不銹鋼復(fù)合板由于具有良好的綜合性能和價格優(yōu)勢，在石油化工、食品工業(yè)等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。不銹鋼復(fù)合板焊接既不同于不銹鋼，也不同于碳鋼或低合金鋼，而有其特點和難點。
一、不銹鋼復(fù)合板的焊接特點 從設(shè)計角度考慮，不銹鋼復(fù)合板的基層主要是保證強度，復(fù)層主要是保證其耐蝕性能，中間增加的過渡層只是焊接工藝的需要。為了保證復(fù)合鋼板不失去其原有的綜合性能，需要對基層和復(fù)層分別焊接。除了基層和復(fù)層的焊接外，還有過渡層焊接的問題，這是不銹鋼復(fù)合板焊接的主要特點。復(fù)層焊縫和基層焊縫之問，以及復(fù)層焊縫與基層母材交界處宜采用過渡焊縫?；鶎雍蛷?fù)層的過渡層焊接是不銹鋼復(fù)合板焊接的關(guān)鍵。
二、不銹鋼復(fù)合板焊接技術(shù)要點 1．焊接方法的選擇 焊接不銹鋼復(fù)合板時，基層大都采用焊條電弧焊。對于直徑大、厚度大的不銹鋼復(fù)合板產(chǎn)品，基層也可以采用埋弧焊。基層采用埋弧焊的優(yōu)越性是多方面的：生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量優(yōu)、表面成形美觀、勞動條件好、節(jié)省焊接材料和電能。過渡層和復(fù)層焊接，*常用的方法是焊條電弧焊。 2．焊接工藝評定 GBl50 1998《鋼制壓力容器》規(guī)定，凡是新材料、新焊接工藝均應(yīng)進行焊接工藝評定。焊接工藝評定應(yīng)以可靠的鋼材焊接性能試驗為依據(jù)，并在產(chǎn)品焊接之前完成。不銹鋼復(fù)合板能否通過焊接工藝評定，是不銹鋼復(fù)合板焊接的關(guān)鍵所在。目前，不銹鋼復(fù)合板的焊接工藝評定應(yīng)按照J(rèn)B 4708～2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》附錄A(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)“不銹鋼復(fù)合鋼焊接工藝評定”進行，并遵守該標(biāo)準(zhǔn)正文的有關(guān)規(guī)定。 |
3．焊接材料的選擇
不銹鋼復(fù)合板的焊接材料按照J(rèn)B／T 4709—2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》正文和附錄A(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)“不銹鋼復(fù)合鋼焊接規(guī)程”表A1推薦選用。
不銹鋼復(fù)合板過渡層的焊接十分重要，過渡層焊接材料的選擇也十分重要。焊接過渡層的目的，是為了補償由于稀釋所引起的合金元素(如鉻、鎳等)的降低，使復(fù)層焊縫的合金成分保持應(yīng)有的水平。過渡層焊接時，基層結(jié)構(gòu)鋼的局部熔化使不銹鋼焊縫合金成分稀釋。同時，還有鉻、鎳合金元素的燒損問題。這樣就會降低不銹鋼焊縫中的鉻、鎳合金元素含量，增加不銹鋼焊縫的含碳量，從而使不銹鋼焊縫中容易形成硬而脆的馬氏體組織，降低焊接接頭的塑性、韌性和耐腐蝕性能。因此，在實際焊接生產(chǎn)中，為了補償這些合金元素的損失，使過渡層的合金性能保持應(yīng)有的水平，應(yīng)該選用含Cr、Ni等合金元素量高和含碳量低的焊接材料，但也應(yīng)考慮抗裂性，控制焊縫的稀釋率。這樣才能在正常的焊接參數(shù)下，得到雙相組織的焊縫，避免產(chǎn)生大量馬氏體組織和焊接冷裂紋。在不銹鋼復(fù)合板過渡層焊接中，不僅存在著合金元素的稀釋和燒損，而且還有組織和性質(zhì)上的變化。因此，從保證過渡區(qū)的安全性出發(fā)，采用奧307、奧312型焊條是比較恰當(dāng)?shù)摹?nbsp;
應(yīng)根據(jù)圖樣要求或工藝條件選用標(biāo)準(zhǔn)坡口或自行設(shè)計坡口。不銹鋼復(fù)合板的坡口應(yīng)有利于減少過渡層焊縫金屬的稀釋率。不銹鋼復(fù)合板常用坡口形式和尺寸可按JB／T4709-2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》附錄A(標(biāo)準(zhǔn)的附錄)“不銹鋼復(fù)合鋼焊接規(guī)程”圖A1、圖A2選用，參見圖1、圖2。
圖1、圖2所示的焊接坡口形式可供基層采用埋狐焊時參考。這種坡幾形式的優(yōu)點是：
(1)坡口尺寸標(biāo)注以復(fù)層為基準(zhǔn)，盡量使復(fù)層對齊，以保證其耐腐蝕性能。
(2)基層與復(fù)層完全分開，便于焊工實際操作。
(3)在剝離復(fù)層側(cè)時，向基層刨去深度1Mm，增加了復(fù)層的厚度，保證了過渡層和復(fù)層的焊接質(zhì)量，保證了耐腐蝕性能。
(4)在復(fù)層側(cè)設(shè)計30。斜角，可以防止焊縫夾渣和未熔合缺陷。
(5)有利于進行x射線探傷檢查，易于發(fā)現(xiàn)缺陷，便于返修。
5．控制錯邊量
對不銹鋼復(fù)合板錯邊量控制的要求要比普通碳鋼或低合金鋼嚴(yán)格得多，控制不銹鋼復(fù)合板的錯邊量不超標(biāo)，是保證其強度和耐蝕性能的一個關(guān)鍵。為此，采取以下措施：
(1)嚴(yán)格按照“筒體下料展開尺寸的**解”計算展開長度，并保證實際下料尺寸準(zhǔn)確。
(2)保證筒節(jié)滾圓質(zhì)量，控制好圓度。
(3)坡口形式尺寸標(biāo)注以復(fù)層為基準(zhǔn)，確保錯邊量不超標(biāo)。
(4)環(huán)縫組對采用“圓環(huán)形徑向找圓工裝”，保證簡體圓度，保證組對質(zhì)量。
(5)封頭與筒體組對，首先保證各自的網(wǎng)度，再以封頭周長匹配筒體周長，保證封頭與筒休的組對質(zhì)量。
(6)組對時以復(fù)層為基準(zhǔn)，防止復(fù)層錯邊量超標(biāo)。
6．施焊焊工
從事鍋爐壓力容器焊接工作的焊工必須按照國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局制定的《鍋爐壓力容器壓力箭道焊_I二考試與管理規(guī)則》進行考試，取得焊工合格證后，才能在有效期間內(nèi)擔(dān)任合格項目范圍內(nèi)的焊接工作。焊工必須按圖樣、工藝文件和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)施焊。焊工應(yīng)在規(guī)定部位打上焊工鋼印，對于有防腐要求的不銹鋼以及復(fù)合鋼板制壓力容器不得在防腐而采用硬印作為焊工識別標(biāo)志，而應(yīng)用簡圖記錄焊工代號，并將簡圖列入產(chǎn)品質(zhì)量證明書中提供給用戶。
7．焊接要求
為了保證不銹鋼復(fù)合板原有的綜合性能，應(yīng)對基層、過渡層和復(fù)層分別進行焊接。不銹鋼復(fù)合板焊接時，應(yīng)注意以下幾點：
(1)嚴(yán)格按照圖樣、焊接工藝和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)施焊。
(2)遵循先焊接基層，再焊接過渡層，*后焊接復(fù)層的焊接順序。
(3)為防止沾附焊接飛濺，施焊前需在不銹鋼復(fù)合板坡口兩側(cè)100mm范圍內(nèi)刷涂防飛濺涂料。
(4)定位焊縫只允許在基層金屬而上采用焊接基層金屬的電焊條施焊。
(5)基層的焊接，應(yīng)嚴(yán)防基層焊縫熔化到不銹鋼的過渡層甚至復(fù)層焊縫，以免少量高鉻、高鎳的不銹鋼成分稀釋到碳素鋼焊縫中形成馬氏體組織而發(fā)生硬化。在不銹鋼一側(cè)的基層焊縫盡量采用無飛濺的焊接方法(例如埋弧焊、非熔化極氬弧焊等)，因為碳素鋼的飛濺會在復(fù)層表面造成銹蝕。
(6)嚴(yán)防碳鋼或低合金鋼焊條焊接在復(fù)層上或過渡層焊條焊在復(fù)層面上。
(7)焊接過渡層時，為減小稀釋率，在保證焊透的條件下，應(yīng)盡可能采用小直徑焊條，并采用小規(guī)范反極性進行直道焊，以降低基層對過渡層焊縫的稀釋。
(8)復(fù)層焊接前，仔細(xì)**坡口邊緣復(fù)層坡口上的飛濺物。
(9)復(fù)層焊接時，為保證焊接質(zhì)量，必須控制焊接熱輸入，應(yīng)采取多層多道快速不擺動焊法，盡量采用小的焊接熱輸入和電流，并快速焊接。復(fù)層焊接時，不應(yīng)預(yù)熱和緩冷，有時甚至采取強制冷卻措施，以盡量減少焊縫在400～850％溫度區(qū)問的停留時間，防止焊縫產(chǎn)生奧氏體品界局部貧鉻，析出σ脆性相，產(chǎn)生475℃脆性，從而保證焊縫金屬具有良好的力學(xué)性能和抗晶問腐蝕性能。
(10)不銹鋼復(fù)合板焊接的關(guān)鍵是提高焊縫一次合格率，減少返修次數(shù)。因為不銹鋼復(fù)合板焊接接頭的組織和性能十分不均勻，焊縫返修時經(jīng)常產(chǎn)生熱裂紋。
(11)不銹鋼設(shè)備接觸介質(zhì)的一面焊縫應(yīng)盡可能*后焊接。
(12)嚴(yán)格控制不銹鋼表面機械損傷和飛濺物。
8．預(yù)熱和熱處理
不銹鋼復(fù)合板焊前預(yù)熱和焊后熱處理按JB／T4709--2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》進行。
(1)焊前預(yù)熱 當(dāng)不銹鋼復(fù)合板基層需要預(yù)熱時，應(yīng)以復(fù)合鋼的總厚度作為確定預(yù)熱溫度的厚度參數(shù)。當(dāng)基層需要進行預(yù)熱時，施焊過渡層的焊縫也必須預(yù)熱。
(2)焊后熱處理不銹鋼復(fù)合板應(yīng)盡量避免焊后熱處理。當(dāng)需要進行焊后熱處理時，應(yīng)避免復(fù)層母材和焊接接頭中鉻碳化物析出和形成σ，相。如焊后熱處理溫度在不銹鋼的敏化溫度區(qū)間之內(nèi)，就會降低不銹鋼的耐腐蝕性能，使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕裂紋。為解決這個問題，可以采用“低溫長時”的熱處理方式，即適當(dāng)降低熱處理溫度，延長保溫時間。
9．焊接檢驗
在基層焊接完畢之后、過渡層與復(fù)層焊接之前，對基層一般應(yīng)進行射線探傷檢查。發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，立即進行返修。返修完畢并經(jīng)射線探傷檢查合格后，再將復(fù)層側(cè)的基層焊縫表面打磨平整，一般應(yīng)進行滲透探傷檢查，經(jīng)過滲透探傷檢查合格后，再焊接過渡層和復(fù)層。過渡層和復(fù)層焊接完畢后，一般還應(yīng)進行滲透探傷檢查。
三、結(jié)語
綜上所述，不銹鋼復(fù)合板焊接技術(shù)要點主要有：
(1)設(shè)計科學(xué)合理的焊接坡口形式。
(2)嚴(yán)格控制不銹鋼復(fù)合板的錯邊量。
(3)正確選擇焊接方法、焊接材料與合理的焊接參數(shù)。
(4)由持證焊工在有效期問內(nèi)擔(dān)任合格項目范圍內(nèi)的焊接工作。
(5)正確選擇合理的焊接順序。
(6)基層和復(fù)層之間的過渡層焊接是不銹鋼復(fù)合板焊接的關(guān)鍵，過渡層的成分選擇也十分重要。