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)、不銹鋼(gang)復合鋼(gang)板焊接特點
復(fu)合(he)(he)鋼板(ban)的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)主(zhu)要滿足(zu)結構(gou)強(qiang)度和(he)(he)剛度的(de)(de)(de)(de)要求，復(fu)層(ceng)(ceng)滿足(zu)耐(nai)蝕(shi)、耐(nai)磨等特殊(shu)要求。由(you)(you)于(yu)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)是兩種(zhong)化學成(cheng)(cheng)(cheng)分、力(li)學性能差(cha)別(bie)很大(da)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬復(fu)合(he)(he)而(er)(er)(er)成(cheng)(cheng)(cheng)，焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時應對基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)層(ceng)(ceng)分別(bie)進(jin)行焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)。而(er)(er)(er)過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)屬于(yu)異種(zhong)鋼的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，其焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)性能要兼(jian)顧基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)層(ceng)(ceng)兩種(zhong)鋼材(cai)的(de)(de)(de)(de)性能。如果焊(han)材(cai)或焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參數(shu)(shu)選(xuan)擇不(bu)當，往往由(you)(you)于(yu)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時可(ke)能熔化不(bu)銹鋼復(fu)層(ceng)(ceng)，使合(he)(he)金(jin)(jin)元素滲入而(er)(er)(er)導致基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)嚴重脆化，甚(shen)至(zhi)產生裂紋。而(er)(er)(er)復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)縫可(ke)能遭到嚴重稀釋，降(jiang)低(di)其塑性及耐(nai)蝕(shi)性。因此，過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料和(he)(he)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇成(cheng)(cheng)(cheng)為復(fu)合(he)(he)鋼材(cai)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)關鍵。
二、焊(han)接工藝試(shi)驗
1. 坡口形式的(de)選(xuan)擇(ze)
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。
這種類型坡(po)口形(xing)(xing)式有下列優(you)點：第(di)一，基層(ceng)(ceng)(ceng)可采用埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)，以(yi)提高效率，保證(zheng)焊(han)(han)(han)(han)圖5-24 坡(po)口形(xing)(xing)式及(ji)尺(chi)寸縫質量；第(di)二，焊(han)(han)(han)(han)接過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)時熔合比小，可降低焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)稀釋率，且保證(zheng)過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫的(de)性(xing)能；第(di)三，能避免基層(ceng)(ceng)(ceng)金屬焊(han)(han)(han)(han)到復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)，以(yi)保證(zheng)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。
2. 焊接(jie)方法(fa)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(liao)的選擇
復(fu)合(he)鋼板焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)應遵循下(xia)列原則：①. 基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接選(xuan)(xuan)擇(ze)與(yu)基層(ceng)(ceng)強(qiang)度(du)相當的(de)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)，以保證(zheng)焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)抗拉強(qiang)度(du)不低于(yu)基層(ceng)(ceng)母材(cai)(cai)標準規定的(de)下(xia)限值(zhi)；②. 復(fu)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接選(xuan)(xuan)擇(ze)與(yu)復(fu)層(ceng)(ceng)化(hua)學(xue)成(cheng)分相當的(de)焊(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料(liao)，以保證(zheng)焊(han)(han)(han)接接頭的(de)耐蝕性(xing)不低于(yu)復(fu)層(ceng)(ceng)鋼板的(de)性(xing)能；③. 過渡層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)要考(kao)慮基層(ceng)(ceng)對焊(han)(han)(han)縫(feng)的(de)稀釋作用，需(xu)采(cai)用使合(he)金成(cheng)分比(bi)復(fu)層(ceng)(ceng)合(he)金成(cheng)分較高的(de)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)。所選(xuan)(xuan)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分及(ji)力學(xue)性(xing)能見表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(xue)成分(fen)分(fen)析
焊后(hou)分(fen)別在焊縫的復(fu)層(ceng)表(biao)面和距(ju)表(biao)面5mm處(chu)（過渡層(ceng)）進行化(hua)學成分(fen)取樣分(fen)析，結果見(jian)表(biao)5-50。
從表(biao)中(zhong)可以看出：過渡層和(he)復(fu)層均采用了CO2氣(qi)體保護焊(han)，焊(han)縫(feng)并無增(zeng)碳現象。復(fu)層焊(han)縫(feng)的化學(xue)成分基本與(yu)母材相當，且S、P得到(dao)較(jiao)好的控(kong)制，能(neng)滿足(zu)設備的耐蝕性的要求(qiu)。
6. 應(ying)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(jing)間腐蝕
由(you)于不銹鋼藥芯焊絲中含有穩定化(hua)元(yuan)素Mo且S、P含量低，焊縫(feng)復層金屬按GB/T 4334.5進行晶(jing)間(jian)腐蝕試驗，全(quan)部合格(ge)，焊接(jie)接(jie)頭未(wei)出(chu)現(xian)晶(jing)間(jian)腐蝕裂紋。
三、焊接工(gong)藝評定(ding)
在(zai)正式焊接(jie)產品前，根據JB 4708-2000要(yao)求(qiu)進行了焊接(jie)工藝評(ping)定(ding)，工藝評(ping)定(ding)焊接(jie)參數(shu)見(jian)表5-51，力(li)學性能(neng)結(jie)果見(jian)表5-52。
四、產品焊接
1. 焊前準備
不銹復(fu)合鋼板采(cai)用等離子(zi)切割機下料，切割時復(fu)層(ceng)朝上(shang)，從(cong)復(fu)層(ceng)側開始切割，避免將切割熔(rong)渣濺落在復(fu)層(ceng)表面(mian)上(shang)。坡口(kou)采(cai)用刨(bao)邊機加工，鋼板在組裝和施焊前將坡口(kou)內處兩側各50mm范(fan)圍內的油、銹清理干凈，并避免復(fu)層(ceng)表面(mian)受碳鋼污染。
2. 組裝(zhuang)
筒體組(zu)對時以復層(ceng)側為(wei)基準進行(xing)定(ding)位焊，嚴(yan)格控制錯邊量≤1.0mm，定(ding)位焊在基層(ceng)側進行(xing)，禁(jin)止基層(ceng)焊材焊到復層(ceng)上(shang)。
3. 焊接要點(dian)
a. 焊(han)(han)(han)(han)接時先(xian)焊(han)(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)，再焊(han)(han)(han)(han)過渡層(ceng)，最(zui)后焊(han)(han)(han)(han)復層(ceng)。基(ji)層(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)接采用埋(mai)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)先(xian)焊(han)(han)(han)(han)內側，焊(han)(han)(han)(han)完后從外側清根，再焊(han)(han)(han)(han)外側焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)。焊(han)(han)(han)(han)接時避免將基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)(han)(han)接到復層(ceng)上，并控制內側焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)表面距(ju)(ju)過渡層(ceng)距(ju)(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(yong)E347T1-1／φ1.2mm進行3道排焊，焊接時(shi)嚴格控(kong)制道間溫(wen)度≤80℃。要求(qiu)焊縫成(cheng)形美觀，表面無任何氣孔、夾渣、咬邊和未熔合等(deng)缺陷，以減少焊縫產生(sheng)應力腐蝕的傾(qing)向。
d. 焊接全過程應嚴格執行(xing)焊接工藝規(gui)程，并采用小的熱(re)輸入快速焊。
五、檢(jian)驗結(jie)果(guo)
焊(han)接完畢(bi)后，對產品(pin)的縱、環縫(feng)進(jin)行(xing)了100％X射線(xian)檢(jian)(jian)測，焊(han)接一次合(he)格率達(da)到98％，未出現裂紋(wen)、未熔(rong)合(he)等缺(que)陷(xian)，復(fu)層(ceng)經100％著色檢(jian)(jian)測檢(jian)(jian)查，達(da)到100％Ⅰ級合(he)格。隨(sui)產品(pin)焊(han)接的試(shi)板進(jin)行(xing)了力(li)學性(xing)能試(shi)驗，完全(quan)達(da)到了設計(ji)圖(tu)樣的要求(qiu)。
