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(he)鋼(gang)板焊接特點
復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼板的(de)(de)(de)基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)主要(yao)滿足結(jie)構強度和(he)剛度的(de)(de)(de)要(yao)求，復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)滿足耐蝕、耐磨等特殊要(yao)求。由(you)(you)于基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)是兩(liang)種(zhong)化學成分(fen)、力學性(xing)(xing)能差別很大的(de)(de)(de)金屬(shu)復(fu)(fu)(fu)合(he)而(er)成，焊(han)接時(shi)應對基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)分(fen)別進行焊(han)接。而(er)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接屬(shu)于異(yi)種(zhong)鋼的(de)(de)(de)焊(han)接，其(qi)焊(han)接性(xing)(xing)能要(yao)兼(jian)顧基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)兩(liang)種(zhong)鋼材(cai)(cai)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能。如果焊(han)材(cai)(cai)或焊(han)接參數選擇不當，往往由(you)(you)于基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接時(shi)可(ke)能熔化不銹鋼復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，使合(he)金元素滲(shen)入而(er)導致基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)嚴(yan)(yan)重脆化，甚至(zhi)產(chan)生裂紋。而(er)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)縫可(ke)能遭(zao)到嚴(yan)(yan)重稀釋(shi)，降(jiang)低其(qi)塑(su)性(xing)(xing)及(ji)耐蝕性(xing)(xing)。因此(ci)，過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接材(cai)(cai)料和(he)焊(han)接參數的(de)(de)(de)選擇成為復(fu)(fu)(fu)合(he)鋼材(cai)(cai)焊(han)接的(de)(de)(de)關鍵(jian)。
二(er)、焊接(jie)工藝試驗
1. 坡口(kou)形式的選擇
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(zhe)種類型坡(po)口形式有下列(lie)優點：第一，基層可(ke)采用埋弧(hu)焊(han)，以提高(gao)效率，保證焊(han)圖5-24 坡(po)口形式及尺寸縫(feng)質量；第二，焊(han)接過渡層時熔合比小，可(ke)降(jiang)低(di)焊(han)縫(feng)的(de)稀釋率，且保證過渡層焊(han)縫(feng)的(de)性能；第三，能避免基層金屬(shu)焊(han)到(dao)復層上，以保證復層的(de)耐(nai)蝕(shi)性。
2. 焊(han)接方法的選擇(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(jie)材料的(de)選擇
復合鋼板焊(han)(han)(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)應(ying)遵(zun)循(xun)下(xia)列原則(ze)：①. 基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接選(xuan)(xuan)擇(ze)與基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)強(qiang)度相當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)材(cai)(cai)，以保證焊(han)(han)(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)拉強(qiang)度不低(di)于基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)母材(cai)(cai)標(biao)準規定的(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)限(xian)值；②. 復層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接選(xuan)(xuan)擇(ze)與復層(ceng)(ceng)化學成(cheng)(cheng)分(fen)相當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接材(cai)(cai)料，以保證焊(han)(han)(han)(han)(han)接接頭的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性不低(di)于復層(ceng)(ceng)鋼板的(de)(de)(de)(de)(de)性能；③. 過渡層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)要考慮基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)對(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)(de)(de)稀(xi)釋作用(yong)，需采(cai)用(yong)使合金成(cheng)(cheng)分(fen)比(bi)復層(ceng)(ceng)合金成(cheng)(cheng)分(fen)較高的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)材(cai)(cai)。所選(xuan)(xuan)焊(han)(han)(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)化學成(cheng)(cheng)分(fen)及力學性能見表5-49。
4. 焊接參(can)數(shu)
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(qu)樣(yang)分析，結果見表5-50。
從表中可以(yi)看(kan)出(chu)：過(guo)渡層(ceng)和復(fu)(fu)層(ceng)均(jun)采(cai)用了CO2氣體(ti)保(bao)護焊(han)，焊(han)縫并無增碳現象。復(fu)(fu)層(ceng)焊(han)縫的(de)化學(xue)成分基本與母材相當，且S、P得(de)到較好的(de)控制(zhi)，能滿(man)足設備的(de)耐蝕性(xing)的(de)要(yao)求。
6. 應力(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. 晶間(jian)腐(fu)蝕
由于不(bu)銹(xiu)鋼藥芯焊(han)(han)絲中含有穩(wen)定化(hua)元素Mo且S、P含量低(di)，焊(han)(han)縫復層金屬按GB/T 4334.5進行晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)試驗，全部合(he)格，焊(han)(han)接接頭未出現晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)裂紋。
三、焊接工藝評定(ding)
在正式(shi)焊接(jie)產品前，根(gen)據JB 4708-2000要求進行了焊接(jie)工藝評定，工藝評定焊接(jie)參數見表(biao)5-51，力(li)學性能結果見表(biao)5-52。
四(si)、產(chan)品焊接(jie)
1. 焊前(qian)準(zhun)備
不銹(xiu)復(fu)合鋼(gang)板(ban)采用等(deng)離子切割機(ji)下(xia)料，切割時復(fu)層(ceng)朝上，從復(fu)層(ceng)側開始切割，避(bi)免將(jiang)切割熔渣(zha)濺(jian)落在復(fu)層(ceng)表(biao)面(mian)上。坡口采用刨邊機(ji)加工，鋼(gang)板(ban)在組裝和施焊前將(jiang)坡口內處(chu)兩側各50mm范圍(wei)內的油、銹(xiu)清理干(gan)凈(jing)，并避(bi)免復(fu)層(ceng)表(biao)面(mian)受碳鋼(gang)污染。
2. 組裝
筒體(ti)組對時(shi)以復(fu)層(ceng)(ceng)側(ce)為基(ji)(ji)準進行定位(wei)焊，嚴(yan)格(ge)控(kong)制錯邊量≤1.0mm，定位(wei)焊在基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)側(ce)進行，禁(jin)止基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)焊材焊到復(fu)層(ceng)(ceng)上。
3. 焊接(jie)要點
a. 焊(han)(han)(han)接時(shi)先(xian)焊(han)(han)(han)基層(ceng)(ceng)，再焊(han)(han)(han)過(guo)渡層(ceng)(ceng)，最后焊(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng)。基層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)接采用(yong)埋弧焊(han)(han)(han)先(xian)焊(han)(han)(han)內(nei)側(ce)，焊(han)(han)(han)完后從外側(ce)清根，再焊(han)(han)(han)外側(ce)焊(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)接時(shi)避免將基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)接到(dao)復層(ceng)(ceng)上，并(bing)控制內(nei)側(ce)焊(han)(han)(han)縫表面距過(guo)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(jian)溫度≤80℃。要(yao)求焊(han)(han)縫成形(xing)美觀，表面無任何(he)氣(qi)孔、夾(jia)渣、咬邊和(he)未熔(rong)合等缺(que)陷，以減少焊(han)(han)縫產生應(ying)力腐蝕的(de)傾向。
d. 焊(han)接全過程應嚴格執行(xing)焊(han)接工藝規程，并采用小的熱輸入(ru)快速焊(han)。
五(wu)、檢驗結果
焊接完畢后，對產(chan)(chan)品(pin)的(de)縱(zong)、環縫進行了100％X射線(xian)檢測，焊接一次合(he)(he)格率達(da)到(dao)(dao)98％，未出現(xian)裂紋、未熔合(he)(he)等缺陷，復層經(jing)100％著色檢測檢查，達(da)到(dao)(dao)100％Ⅰ級合(he)(he)格。隨(sui)產(chan)(chan)品(pin)焊接的(de)試(shi)板進行了力學(xue)性能(neng)試(shi)驗，完全達(da)到(dao)(dao)了設計圖樣的(de)要求。
