不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不銹鋼和碳鋼(或低合金結構鋼)一樣,可以采用焊條電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊、惰性氣體保護焊和復合焊等方法。復層更常用的是焊條電弧焊和氬氣保護焊。



一(yi)、焊接材(cai)料(liao)的選擇


不銹鋼復合中(zhong)厚(hou)鋼板的(de)焊(han)縫由過渡層(又(you)稱隔離層)、基層和復層三個(ge)部分組(zu)成,各自焊(han)接材料(liao)的(de)選擇如下(xia):


 1. 過渡層所選用的焊接材料 


    為了保證復層側焊縫合金不受或少受基層金屬的稀釋,過渡層的焊接材料肯定不能選用碳鋼(或低合金鋼)的焊接材料,必須選用鉻、鎳含量高于復層中含量的不銹鋼的焊接材料。這是為了充分補償碳鋼有可能對復層焊縫金屬的稀釋作用和補充焊接過程中合金元素的燒損,且過渡層合金應具有良好的塑性和韌性。當不銹鋼復合中厚鋼板焊接構件對焊縫金屬的塑性要求和對耐蝕性要求不高時,其過渡層可選用焊接復層的焊接材料。對于大厚度的不銹復合鋼板的焊接構件,其剛度特別大,可選用純鎳焊條作為過渡層的焊接材料。


 2. 基(ji)層(ceng)的焊(han)接材料 


    選用與基(ji)層(ceng)碳(tan)鋼(gang)(gang)(或低(di)合金結(jie)構(gou)鋼(gang)(gang))單獨(du)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時相同(tong)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)材料,并(bing)以(yi)同(tong)樣的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工藝進(jin)行(xing)(xing)施焊(han)(han)(han)(han)(han)。基(ji)層(ceng)施焊(han)(han)(han)(han)(han)前原(yuan)則上不進(jin)行(xing)(xing)預熱(re),焊(han)(han)(han)(han)(han)后不進(jin)行(xing)(xing)消(xiao)除應力(li)的(de)(de)回火處(chu)理(li)。但是,對于厚度(du)大、剛度(du)大且(qie)基(ji)層(ceng)為低(di)合金結(jie)構(gou)鋼(gang)(gang)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)構(gou)件(jian),仍(reng)要進(jin)行(xing)(xing)預熱(re),焊(han)(han)(han)(han)(han)后仍(reng)需要進(jin)行(xing)(xing)整體或局部回火熱(re)處(chu)理(li)來(lai)消(xiao)除焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)殘余應力(li)。回火熱(re)處(chu)理(li)溫度(du)不宜過高,一般控制在400℃,以(yi)免影響復層(ceng)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐蝕性(xing)。


 3. 復層(ceng)焊接材料的選用 


    原(yuan)則上與單獨(du)焊接(jie)(jie)不銹鋼時的(de)焊接(jie)(jie)材料相同,焊接(jie)(jie)工藝也相同。不銹鋼復(fu)合中厚鋼板的(de)焊接(jie)(jie)方(fang)法和所選(xuan)用的(de)焊接(jie)(jie)材料見表5-33(摘自GB/T 13148-2008)。


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    全(quan)國壓力容器(qi)標準化技術委(wei)員會推薦(jian)《GB/T 985.2-2008復合鋼的推薦(jian)坡口》在(zai)壓力容器(qi)及(ji)受(shou)壓元件(jian)使用,見(jian)表5-34~表5-37。



    焊(han)接坡口一(yi)般采用機械加(jia)工方法制成。若采用等離子弧切割、氣割等方法加(jia)工坡口,則應除(chu)去坡口表面(mian)的氧化層和過熱層。



二、焊接(jie)坡口


  常用對接接頭和角接接頭的坡口形式及尺寸如圖 5-15 和 圖 5-16 (摘自GB/T 13148-2008)所示。


 




三、裝配與定(ding)位焊


  不銹鋼復合中厚鋼板在組裝以前,應采用機械方法及有機溶劑(如丙酮(tong)、酒精、香蕉水等)清除焊(han)(han)絲(si)表面和焊(han)(han)接坡口兩側不小(xiao)于20mm范圍(wei)內(nei)的油污、銹跡、金屬屑、氧化(hua)膜及其(qi)他污物。多(duo)層(ceng)多(duo)道(dao)(dao)焊(han)(han)時,應清除每道(dao)(dao)焊(han)(han)縫(feng)表面的熔渣和缺陷等。


  裝配時(shi),厚(hou)度(du)相(xiang)同(tong)(tong)(tong)(基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)和(he)復(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)均相(xiang)同(tong)(tong)(tong))的不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)復(fu)合中厚(hou)鋼(gang)(gang)板,應以(yi)復(fu)層(ceng)(ceng)表(biao)面為基(ji)(ji)準,其錯邊量(liang)不(bu)(bu)應大(da)于(yu)復(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)的1/2,且不(bu)(bu)應大(da)于(yu)2mm。厚(hou)度(du)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)(復(fu)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)或基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong),或兩者均不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong))的不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)復(fu)合中厚(hou)鋼(gang)(gang)板的裝配基(ji)(ji)準,按設計圖樣的規(gui)定執行。


  定(ding)位(wei)焊(han)一定(ding)要在(zai)(zai)基層上進行,所選用的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)與(yu)焊(han)接(jie)(jie)基層時的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)相(xiang)同,不允許用復(fu)層的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料(liao)在(zai)(zai)基層上進行定(ding)位(wei)焊(han)。定(ding)位(wei)焊(han)的(de)(de)(de)長度和間(jian)距(ju),可根據焊(han)件的(de)(de)(de)具(ju)體情況具(ju)體確定(ding)。發現定(ding)位(wei)焊(han)縫出(chu)現裂(lie)紋或其他不允許存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)缺陷時,應予以(yi)鏟除,并移(yi)位(wei)再焊(han)。



四(si)、焊接順序


  焊(han)接(jie)時,宜先(xian)焊(han)基(ji)層(ceng)(ceng),經清根及規定的(de)(de)質量檢驗項目合(he)格后,再焊(han)過(guo)(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng),最(zui)后焊(han)復層(ceng)(ceng)。若不能(neng)(neng)按此方案執行時,也可先(xian)焊(han)復層(ceng)(ceng),再焊(han)過(guo)(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng),最(zui)后焊(han)基(ji)層(ceng)(ceng);但(dan)在(zai)這種情況下,基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)接(jie),宜用(yong)性能(neng)(neng)不低于過(guo)(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)的(de)(de)奧氏體焊(han)條或焊(han)絲。


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 1. 基層的焊接 


    焊(han)(han)接基(ji)層(ceng)(ceng)時(shi),其(qi)焊(han)(han)道不應觸(chu)及(ji)(ji)和熔化復層(ceng)(ceng),先(xian)(xian)焊(han)(han)基(ji)層(ceng)(ceng)時(shi),其(qi)焊(han)(han)道根部或表面,應距復合(he)界面1~2mm。是(shi)否采取預熱措施,視基(ji)層(ceng)(ceng)厚(hou)度、鋼(gang)種及(ji)(ji)結構(gou)(gou)等因素(su)而定。對(dui)接焊(han)(han)縫(feng)的順(shun)序如圖5-17a、b所示,先(xian)(xian)將(jiang)開好坡口的不銹鋼(gang)復合(he)中厚(hou)鋼(gang)板裝配好,首先(xian)(xian)焊(han)(han)接基(ji)層(ceng)(ceng)碳鋼(gang)(或低合(he)金結構(gou)(gou)鋼(gang))。基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接完畢后要對(dui)其(qi)焊(han)(han)縫(feng)進行檢查(包括(kuo)焊(han)(han)縫(feng)表面和焊(han)(han)縫(feng)內(nei)部質(zhi)量(liang)),確認焊(han)(han)縫(feng)質(zhi)量(liang)(特(te)別(bie)是(shi)焊(han)(han)縫(feng)內(nei)部質(zhi)量(liang))達到(dao)合(he)格標準后,才能做(zuo)焊(han)(han)接過渡層(ceng)(ceng)的準備工作。


 2. 過渡層的焊接 


    如圖(tu)5-17c所(suo)示,在復(fu)層(ceng)不銹鋼板一側(ce)進行鏟削(xue),并(bing)將待焊(han)(han)(han)根部制成圓弧形。為了(le)防止未焊(han)(han)(han)透(tou),鏟削(xue)要進行到(dao)暴露出基層(ceng)碳鋼為止,并(bing)打磨干凈。焊(han)(han)(han)接(jie)過(guo)渡(du)層(ceng)時(shi)(見(jian)圖(tu)5-17d),其焊(han)(han)(han)縫要穩(wen)定(ding)(ding)地熔化復(fu)層(ceng)不銹鋼板的(de)一定(ding)(ding)厚度,才(cai)能(neng)起(qi)到(dao)隔離作(zuo)用。施焊(han)(han)(han)時(shi),應采(cai)用較(jiao)小(xiao)直徑的(de)焊(han)(han)(han)條(tiao)或(huo)焊(han)(han)(han)絲(si)及較(jiao)小(xiao)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)線能(neng)量。過(guo)渡(du)層(ceng)的(de)厚度不小(xiao)于2mm。過(guo)渡(du)層(ceng)焊(han)(han)(han)縫經檢查(cha)合格后,才(cai)能(neng)對復(fu)層(ceng)進行施焊(han)(han)(han)。


 3. 復層的焊接(jie) 


    焊(han)接(jie)復層時(shi)(見圖5-17e),道間溫度(du)應(ying)不(bu)高(gao)于100℃,并盡(jin)可能采用較小(xiao)的焊(han)接(jie)熱輸(shu)入(ru)量。在(zai)不(bu)影響焊(han)接(jie)接(jie)頭質(zhi)量的前(qian)提下,可加快不(bu)銹鋼焊(han)接(jie)冷(leng)卻速度(du),避(bi)免復層在(zai)600~1000℃停留時(shi)間過長,而影響其耐蝕性(xing)。復層焊(han)縫(feng)表面,應(ying)盡(jin)可能與復層表面保持平整、光順。對(dui)接(jie)焊(han)縫(feng)余高(gao),應(ying)不(bu)大于1.5mm。角接(jie)焊(han)縫(feng)的凹凸度(du)及焊(han)腳高(gao)度(du),應(ying)符合(he)設計圖樣的規定。


  不銹鋼(gang)(gang)復合(he)中(zhong)厚鋼(gang)(gang)板的(de)搭接(jie)接(jie)頭和角(jiao)接(jie)接(jie)頭形式如圖5-18和圖5-19所示。在待焊(han)區中(zhong)碳(tan)鋼(gang)(gang)和不銹鋼(gang)(gang)的(de)共(gong)存部位,要選用(yong)過渡(du)層(ceng)的(de)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料。待焊(han)處都(dou)是碳(tan)鋼(gang)(gang)時(shi)(shi),可(ke)以按基層(ceng)所選用(yong)的(de)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料進(jin)行(xing)施焊(han);同樣,待焊(han)區都(dou)是不銹鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)料時(shi)(shi),理應選用(yong)復層(ceng)的(de)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料,但考慮到焊(han)接(jie)熔池的(de)深度,可(ke)能(neng)將基層(ceng)熔化,此時(shi)(shi)第一層(ceng)焊(han)縫仍(reng)要選用(yong)過渡(du)層(ceng)的(de)焊(han)接(jie)材(cai)(cai)料,切不可(ke)忽視。





五、注意事項


  1. 焊接前若(ruo)(ruo)發現不銹鋼(gang)復合(he)中厚(hou)鋼(gang)板(ban)有(you)分(fen)層(ceng)情況,不允(yun)許進(jin)行(xing)焊(han)(han)接。如果在焊(han)(han)接坡口邊(bian)緣有(you)分(fen)層(ceng),會導致鋼(gang)板(ban)復層(ceng)和基層(ceng)之間焊(han)(han)合(he)不良。此時一定(ding)要將不銹鋼(gang)復合(he)中厚(hou)鋼(gang)板(ban)全部進(jin)行(xing)無損(sun)檢(jian)測,若(ruo)(ruo)其分(fen)層(ceng)范圍很(hen)小,可以徹(che)底鏟除(chu)分(fen)層(ceng)進(jin)行(xing)補(bu)焊(han)(han)(即堆焊(han)(han)),待修復后(hou)才能進(jin)行(xing)正式施焊(han)(han)。


  2. 基層(ceng)一側和(he)復層(ceng)一側的(de)待焊處(chu),應分(fen)別使(shi)(shi)用專(zhuan)用砂輪和(he)鋼(gang)(gang)絲刷等工具修磨,基層(ceng)側必(bi)須使(shi)(shi)用碳鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲刷,而復層(ceng)側必(bi)須使(shi)(shi)用不銹鋼(gang)(gang)的(de)鋼(gang)(gang)絲刷。


  3. 對復(fu)(fu)層(ceng)、基層(ceng)和過渡(du)(du)層(ceng)所用的三種焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料分別(bie)做出明顯標記,嚴格區分,防止(zhi)混淆。絕對禁止(zhi)用焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)基層(ceng)的焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)過渡(du)(du)層(ceng)或(huo)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)復(fu)(fu)層(ceng);同樣,也要防止(zhi)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)復(fu)(fu)層(ceng)的焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料錯用在(zai)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)基層(ceng)或(huo)過渡(du)(du)層(ceng)的焊(han)(han)縫上(shang)。


  4. 基層的根部焊縫通常采用焊條電弧焊進行施焊,第二層以上的焊縫在可能的情況下選用埋弧焊或CO2氣體保護焊,以提高生產效率,減輕人工勞動強度。在大多數的情況下過渡層采用焊條電弧焊,在保證焊透的情況下,為了減少合金元素的稀釋,希望熔合比小一些,盡可能采用小的焊接電流、快速焊、不允許焊條作橫向擺動的焊接,盡量選用低碳或超低碳不銹鋼焊接材料,目的是提高焊縫金屬耐蝕性。焊接時應選用小的熱輸入,使其在溫度600~1000℃停留時間越短越好,以避免遭受晶間腐蝕。


  5. 復層不銹鋼焊(han)接(jie)后,仍要進(jin)行酸洗(xi)和(he)鈍化(hua)處理,或者在復層焊(han)接(jie)接(jie)頭的(de)局部區域進(jin)行酸洗(xi),去除(chu)褐色(se)氧化(hua)膜的(de)化(hua)學(xue)處理。




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