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(gang)復合鋼(gang)板焊接特點
復合(he)鋼板的(de)基層(ceng)(ceng)(ceng)主(zhu)要(yao)滿足(zu)結構強度和(he)剛度的(de)要(yao)求，復層(ceng)(ceng)(ceng)滿足(zu)耐(nai)蝕(shi)(shi)、耐(nai)磨等(deng)特殊要(yao)求。由于基層(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)復層(ceng)(ceng)(ceng)是兩種(zhong)(zhong)化學(xue)成分、力學(xue)性能(neng)差別(bie)(bie)很(hen)大的(de)金屬(shu)復合(he)而成，焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)應對基層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復層(ceng)(ceng)(ceng)分別(bie)(bie)進行焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。而過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)屬(shu)于異(yi)種(zhong)(zhong)鋼的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，其(qi)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性能(neng)要(yao)兼顧基層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復層(ceng)(ceng)(ceng)兩種(zhong)(zhong)鋼材的(de)性能(neng)。如果焊(han)(han)材或焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數(shu)選擇(ze)不當，往往由于基層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時(shi)可能(neng)熔化不銹鋼復層(ceng)(ceng)(ceng)，使合(he)金元素滲入(ru)而導(dao)致基層(ceng)(ceng)(ceng)嚴(yan)重脆化，甚至產生裂(lie)紋。而復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)縫可能(neng)遭到嚴(yan)重稀釋，降(jiang)低其(qi)塑性及耐(nai)蝕(shi)(shi)性。因此，過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材料和(he)焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數(shu)的(de)選擇(ze)成為(wei)復合(he)鋼材焊(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)關鍵。
二、焊接工藝試(shi)驗(yan)
1. 坡(po)口形式(shi)的(de)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。
這種類型坡口(kou)(kou)形式有下列(lie)優點：第一，基層可(ke)(ke)采用埋弧焊(han)(han)，以提高效率，保(bao)證(zheng)焊(han)(han)圖5-24 坡口(kou)(kou)形式及尺寸縫質量；第二，焊(han)(han)接過渡層時熔合(he)比小，可(ke)(ke)降低焊(han)(han)縫的稀(xi)釋(shi)率，且(qie)保(bao)證(zheng)過渡層焊(han)(han)縫的性能；第三，能避免基層金屬焊(han)(han)到復層上，以保(bao)證(zheng)復層的耐蝕(shi)性。
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(han)接材料(liao)的選擇
復合(he)鋼板(ban)焊(han)材(cai)(cai)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)應遵循下列原(yuan)則：①. 基(ji)(ji)層(ceng)焊(han)接選(xuan)擇(ze)與基(ji)(ji)層(ceng)強度(du)相(xiang)當的(de)(de)焊(han)材(cai)(cai)，以保證(zheng)焊(han)縫的(de)(de)抗拉強度(du)不(bu)低于基(ji)(ji)層(ceng)母材(cai)(cai)標準規定的(de)(de)下限(xian)值；②. 復層(ceng)焊(han)接選(xuan)擇(ze)與復層(ceng)化學成分(fen)(fen)相(xiang)當的(de)(de)焊(han)接材(cai)(cai)料，以保證(zheng)焊(han)接接頭的(de)(de)耐蝕性不(bu)低于復層(ceng)鋼板(ban)的(de)(de)性能；③. 過渡層(ceng)焊(han)材(cai)(cai)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)要考慮基(ji)(ji)層(ceng)對(dui)焊(han)縫的(de)(de)稀釋作用，需采用使合(he)金成分(fen)(fen)比復層(ceng)合(he)金成分(fen)(fen)較(jiao)高(gao)的(de)(de)焊(han)材(cai)(cai)。所選(xuan)焊(han)材(cai)(cai)的(de)(de)化學成分(fen)(fen)及力學性能見(jian)表(biao)5-49。
4. 焊接參(can)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(cheng)分分析
焊(han)后分別在焊(han)縫(feng)的(de)復層表面和距表面5mm處（過渡層）進行化學成分取樣分析，結果見表5-50。
從表中可以(yi)看出：過渡層和復層均采用了(le)CO2氣體保護焊，焊縫并無增碳現象(xiang)。復層焊縫的化(hua)學成分基本與母材相當，且(qie)S、P得到較好的控制，能滿足設(she)備(bei)的耐蝕性的要(yao)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(you)于不銹鋼藥芯焊絲中含有穩定(ding)化元素Mo且S、P含量低，焊縫復層金屬按GB/T 4334.5進行(xing)晶間(jian)腐蝕試驗，全(quan)部合格，焊接接頭未(wei)出現晶間(jian)腐蝕裂(lie)紋(wen)。
三、焊接工(gong)藝評定
在正式焊接(jie)產品(pin)前(qian)，根據JB 4708-2000要求進(jin)行了焊接(jie)工(gong)藝(yi)評定，工(gong)藝(yi)評定焊接(jie)參數見(jian)表5-51，力學性能結果見(jian)表5-52。
四、產(chan)品焊接
1. 焊(han)前準備
不(bu)銹(xiu)復(fu)合(he)鋼(gang)板(ban)采用等離子切割(ge)機(ji)(ji)下料，切割(ge)時復(fu)層(ceng)(ceng)朝上(shang)，從(cong)復(fu)層(ceng)(ceng)側(ce)開始切割(ge)，避(bi)免將(jiang)切割(ge)熔渣濺落(luo)在(zai)復(fu)層(ceng)(ceng)表面(mian)上(shang)。坡(po)口(kou)采用刨邊(bian)機(ji)(ji)加(jia)工，鋼(gang)板(ban)在(zai)組(zu)裝和(he)施焊前將(jiang)坡(po)口(kou)內處兩側(ce)各50mm范圍內的油、銹(xiu)清理干(gan)凈，并(bing)避(bi)免復(fu)層(ceng)(ceng)表面(mian)受(shou)碳鋼(gang)污染。
2. 組裝
筒體組對時以(yi)復層側為基(ji)準進(jin)行定(ding)(ding)位焊(han)，嚴格控制錯邊量≤1.0mm，定(ding)(ding)位焊(han)在(zai)基(ji)層側進(jin)行，禁止基(ji)層焊(han)材焊(han)到復層上。
3. 焊接要(yao)點
a. 焊(han)(han)接時先焊(han)(han)基層(ceng)，再(zai)焊(han)(han)過(guo)渡層(ceng)，最后焊(han)(han)復層(ceng)。基層(ceng)的焊(han)(han)接采用埋弧焊(han)(han)先焊(han)(han)內側(ce)，焊(han)(han)完后從(cong)外側(ce)清(qing)根(gen)，再(zai)焊(han)(han)外側(ce)焊(han)(han)縫。焊(han)(han)接時避(bi)免將基層(ceng)焊(han)(han)縫焊(han)(han)接到復層(ceng)上，并控制內側(ce)焊(han)(han)縫表面(mian)距過(guo)渡層(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)(han)接采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道(dao)排焊(han)(han)，焊(han)(han)接時嚴格控制道(dao)間溫度≤80℃。要求焊(han)(han)縫成(cheng)形(xing)美觀，表面無任何氣孔、夾渣(zha)、咬邊和未熔合等缺陷(xian)，以(yi)減(jian)少焊(han)(han)縫產生(sheng)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)的(de)傾向。
d. 焊接全過程應(ying)嚴格執行焊接工(gong)藝規程，并(bing)采用小的熱輸入快速(su)焊。
五、檢(jian)驗結果
焊(han)接完畢(bi)后，對產(chan)品的縱、環縫(feng)進行(xing)(xing)了(le)100％X射線檢測(ce)，焊(han)接一次合格率達到(dao)98％，未出現裂紋、未熔合等(deng)缺陷，復(fu)層經100％著色檢測(ce)檢查，達到(dao)100％Ⅰ級合格。隨產(chan)品焊(han)接的試板進行(xing)(xing)了(le)力學(xue)性能試驗，完全(quan)達到(dao)了(le)設計圖樣的要(yao)求。
