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(xiu)鋼復合鋼板焊接特(te)點
復(fu)合(he)(he)鋼板(ban)的基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)主要滿(man)足結構強度和剛度的要求，復(fu)層(ceng)(ceng)滿(man)足耐蝕、耐磨等特殊要求。由于基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)與(yu)復(fu)層(ceng)(ceng)是兩種(zhong)化(hua)學(xue)(xue)成分、力學(xue)(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)差(cha)別很大的金(jin)屬復(fu)合(he)(he)而(er)成，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時應(ying)對基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)和復(fu)層(ceng)(ceng)分別進行(xing)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)。而(er)過渡(du)層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)屬于異種(zhong)鋼的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)，其焊(han)(han)(han)(han)接(jie)性(xing)(xing)能(neng)(neng)要兼(jian)顧基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)和復(fu)層(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼材(cai)的性(xing)(xing)能(neng)(neng)。如果焊(han)(han)(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)(han)(han)接(jie)參數選擇不(bu)當，往往由于基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時可能(neng)(neng)熔化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼復(fu)層(ceng)(ceng)，使合(he)(he)金(jin)元素滲入而(er)導致基(ji)(ji)(ji)層(ceng)(ceng)嚴重(zhong)脆化(hua)，甚至(zhi)產生裂(lie)紋。而(er)復(fu)層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)縫可能(neng)(neng)遭到嚴重(zhong)稀釋(shi)，降低(di)其塑性(xing)(xing)及耐蝕性(xing)(xing)。因此，過渡(du)層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)材(cai)料和焊(han)(han)(han)(han)接(jie)參數的選擇成為復(fu)合(he)(he)鋼材(cai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)的關鍵。
二、焊接工藝試驗
1. 坡(po)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。
這種(zhong)類型坡口形式有(you)下(xia)列優點：第(di)一，基(ji)層(ceng)可采用埋弧焊(han)，以(yi)提高效率，保(bao)(bao)證焊(han)圖(tu)5-24 坡口形式及尺寸縫(feng)質量(liang)；第(di)二，焊(han)接過渡層(ceng)時熔(rong)合(he)比小，可降低焊(han)縫(feng)的稀(xi)釋率，且保(bao)(bao)證過渡層(ceng)焊(han)縫(feng)的性(xing)能(neng)；第(di)三(san)，能(neng)避免基(ji)層(ceng)金(jin)屬焊(han)到(dao)復層(ceng)上(shang)，以(yi)保(bao)(bao)證復層(ceng)的耐蝕性(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. 焊接材料的選擇(ze)
復合鋼板(ban)焊(han)(han)材的(de)(de)選擇應遵(zun)循下列原則：①. 基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接選擇與基(ji)層(ceng)(ceng)強度相(xiang)當的(de)(de)焊(han)(han)材，以保(bao)證焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)抗拉強度不低(di)于基(ji)層(ceng)(ceng)母材標準規(gui)定(ding)的(de)(de)下限值(zhi)；②. 復層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接選擇與復層(ceng)(ceng)化(hua)學成(cheng)分相(xiang)當的(de)(de)焊(han)(han)接材料，以保(bao)證焊(han)(han)接接頭的(de)(de)耐蝕性不低(di)于復層(ceng)(ceng)鋼板(ban)的(de)(de)性能；③. 過渡層(ceng)(ceng)焊(han)(han)材的(de)(de)選擇要考慮基(ji)層(ceng)(ceng)對焊(han)(han)縫(feng)的(de)(de)稀釋作用(yong)，需采用(yong)使合金成(cheng)分比復層(ceng)(ceng)合金成(cheng)分較高的(de)(de)焊(han)(han)材。所選焊(han)(han)材的(de)(de)化(hua)學成(cheng)分及力(li)學性能見(jian)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. 化學成分分析
焊后分別在(zai)焊縫的復層表面和距(ju)表面5mm處（過渡層）進行化學成分取樣分析，結果見(jian)表5-50。
從表中可以看出：過渡層(ceng)和復層(ceng)均采用了(le)CO2氣體保(bao)護焊(han)，焊(han)縫并無增(zeng)碳現象。復層(ceng)焊(han)縫的化學成(cheng)分基本與(yu)母材相(xiang)當，且(qie)S、P得(de)到較好的控制(zhi)，能滿足設備的耐蝕性的要求。
6. 應力腐蝕(shi)
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(jing)間腐(fu)蝕
由(you)于不銹鋼藥芯焊(han)絲中含有穩定化元素(su)Mo且S、P含量低(di)，焊(han)縫復層金屬按GB/T 4334.5進(jin)行晶間(jian)腐蝕試驗，全部合格，焊(han)接接頭未(wei)出現晶間(jian)腐蝕裂紋。
三、焊接工(gong)藝評(ping)定
在(zai)正式焊接產品前(qian)，根據JB 4708-2000要求進(jin)行了(le)焊接工藝評定，工藝評定焊接參(can)數(shu)見表5-51，力(li)學性能結果見表5-52。
四、產(chan)品焊接
1. 焊前(qian)準備(bei)
不銹復合鋼板(ban)采用等離(li)子切(qie)割機下料，切(qie)割時復層(ceng)朝上，從復層(ceng)側開(kai)始切(qie)割，避免將切(qie)割熔(rong)渣濺(jian)落(luo)在(zai)復層(ceng)表面(mian)上。坡口采用刨邊(bian)機加工(gong)，鋼板(ban)在(zai)組裝和(he)施焊前將坡口內(nei)處兩(liang)側各(ge)50mm范圍內(nei)的油、銹清理(li)干凈，并避免復層(ceng)表面(mian)受碳鋼污染。
2. 組裝
筒體組對(dui)時以復層側(ce)為基準(zhun)進(jin)(jin)行定位焊，嚴格控制錯邊量≤1.0mm，定位焊在基層側(ce)進(jin)(jin)行，禁止基層焊材焊到復層上。
3. 焊(han)接(jie)要點
a. 焊(han)(han)接時先焊(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng)，再(zai)焊(han)(han)過渡層(ceng)(ceng)，最(zui)后(hou)焊(han)(han)復(fu)層(ceng)(ceng)。基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)接采用(yong)埋(mai)弧焊(han)(han)先焊(han)(han)內(nei)側(ce)(ce)，焊(han)(han)完后(hou)從外側(ce)(ce)清根，再(zai)焊(han)(han)外側(ce)(ce)焊(han)(han)縫(feng)。焊(han)(han)接時避免將基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)接到復(fu)層(ceng)(ceng)上，并控制內(nei)側(ce)(ce)焊(han)(han)縫(feng)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(fu)層(ceng)焊(han)接采用E347T1-1／φ1.2mm進行(xing)3道(dao)排焊(han)，焊(han)接時嚴格控制道(dao)間溫度≤80℃。要求(qiu)焊(han)縫成形(xing)美(mei)觀(guan)，表面(mian)無任何氣孔、夾(jia)渣、咬邊和未熔合(he)等缺(que)陷，以(yi)減少焊(han)縫產生(sheng)應力腐蝕的傾向。
d. 焊(han)(han)接(jie)全(quan)過(guo)程應嚴格(ge)執行焊(han)(han)接(jie)工藝規程，并(bing)采(cai)用小(xiao)的(de)熱輸入快速焊(han)(han)。
五、檢驗結果
焊接完畢后，對產品的(de)縱、環縫進行(xing)了100％X射(she)線(xian)檢(jian)測，焊接一次合格(ge)率(lv)達(da)到(dao)98％，未出現裂紋、未熔合等缺陷(xian)，復(fu)層經100％著色檢(jian)測檢(jian)查，達(da)到(dao)100％Ⅰ級合格(ge)。隨產品焊接的(de)試板進行(xing)了力學性能試驗，完全達(da)到(dao)了設計圖樣的(de)要求。
