不銹鋼復合板焊接工藝特點和技巧
|
|
不銹鋼復合板是由復層(不銹鋼)和基層(碳鋼、低合金鋼等)復合軋制而成的雙金屬，由復層保證耐蝕性能，強度主要靠基層獲得，這樣可以節約大量不銹鋼，具有良好的經濟價值。不銹鋼復合板由于具有良好的綜合性能和價格優勢，在石油化工、食品工業等領域得到日益廣泛的應用。不銹鋼復合板焊接既不同于不銹鋼，也不同于碳鋼或低合金鋼，而有其特點和難點。
一、不銹鋼復合板的焊接特點 從設計角度考慮，不銹鋼復合板的基層主要是保證強度，復層主要是保證其耐蝕性能，中間增加的過渡層只是焊接工藝的需要。為了保證復合鋼板不失去其原有的綜合性能，需要對基層和復層分別焊接。除了基層和復層的焊接外，還有過渡層焊接的問題，這是不銹鋼復合板焊接的主要特點。復層焊縫和基層焊縫之問，以及復層焊縫與基層母材交界處宜采用過渡焊縫。基層和復層的過渡層焊接是不銹鋼復合板焊接的關鍵。
二、不銹鋼復合板焊接技術要點 1．焊接方法的選擇 焊接不銹鋼復合板時，基層大都采用焊條電弧焊。對于直徑大、厚度大的不銹鋼復合板產品，基層也可以采用埋弧焊。基層采用埋弧焊的優越性是多方面的：生產效率高、焊縫質量優、表面成形美觀、勞動條件好、節省焊接材料和電能。過渡層和復層焊接，*常用的方法是焊條電弧焊。 2．焊接工藝評定 GBl50 1998《鋼制壓力容器》規定，凡是新材料、新焊接工藝均應進行焊接工藝評定。焊接工藝評定應以可靠的鋼材焊接性能試驗為依據，并在產品焊接之前完成。不銹鋼復合板能否通過焊接工藝評定，是不銹鋼復合板焊接的關鍵所在。目前，不銹鋼復合板的焊接工藝評定應按照JB 4708～2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》附錄A(標準的附錄)“不銹鋼復合鋼焊接工藝評定”進行，并遵守該標準正文的有關規定。 |
3．焊接材料的選擇
不銹鋼復合板的焊接材料按照JB／T 4709—2000《鋼制壓力容器焊接規程》正文和附錄A(標準的附錄)“不銹鋼復合鋼焊接規程”表A1推薦選用。
不銹鋼復合板過渡層的焊接十分重要，過渡層焊接材料的選擇也十分重要。焊接過渡層的目的，是為了補償由于稀釋所引起的合金元素(如鉻、鎳等)的降低，使復層焊縫的合金成分保持應有的水平。過渡層焊接時，基層結構鋼的局部熔化使不銹鋼焊縫合金成分稀釋。同時，還有鉻、鎳合金元素的燒損問題。這樣就會降低不銹鋼焊縫中的鉻、鎳合金元素含量，增加不銹鋼焊縫的含碳量，從而使不銹鋼焊縫中容易形成硬而脆的馬氏體組織，降低焊接接頭的塑性、韌性和耐腐蝕性能。因此，在實際焊接生產中，為了補償這些合金元素的損失，使過渡層的合金性能保持應有的水平，應該選用含Cr、Ni等合金元素量高和含碳量低的焊接材料，但也應考慮抗裂性，控制焊縫的稀釋率。這樣才能在正常的焊接參數下，得到雙相組織的焊縫，避免產生大量馬氏體組織和焊接冷裂紋。在不銹鋼復合板過渡層焊接中，不僅存在著合金元素的稀釋和燒損，而且還有組織和性質上的變化。因此，從保證過渡區的安全性出發，采用奧307、奧312型焊條是比較恰當的。
應根據圖樣要求或工藝條件選用標準坡口或自行設計坡口。不銹鋼復合板的坡口應有利于減少過渡層焊縫金屬的稀釋率。不銹鋼復合板常用坡口形式和尺寸可按JB／T4709-2000《鋼制壓力容器焊接規程》附錄A(標準的附錄)“不銹鋼復合鋼焊接規程”圖A1、圖A2選用，參見圖1、圖2。
圖1、圖2所示的焊接坡口形式可供基層采用埋狐焊時參考。這種坡幾形式的優點是：
(1)坡口尺寸標注以復層為基準，盡量使復層對齊，以保證其耐腐蝕性能。
(2)基層與復層完全分開，便于焊工實際操作。
(3)在剝離復層側時，向基層刨去深度1Mm，增加了復層的厚度，保證了過渡層和復層的焊接質量，保證了耐腐蝕性能。
(4)在復層側設計30。斜角，可以防止焊縫夾渣和未熔合缺陷。
(5)有利于進行x射線探傷檢查，易于發現缺陷，便于返修。
5．控制錯邊量
對不銹鋼復合板錯邊量控制的要求要比普通碳鋼或低合金鋼嚴格得多，控制不銹鋼復合板的錯邊量不超標，是保證其強度和耐蝕性能的一個關鍵。為此，采取以下措施：
(1)嚴格按照“筒體下料展開尺寸的**解”計算展開長度，并保證實際下料尺寸準確。
(2)保證筒節滾圓質量，控制好圓度。
(3)坡口形式尺寸標注以復層為基準，確保錯邊量不超標。
(4)環縫組對采用“圓環形徑向找圓工裝”，保證簡體圓度，保證組對質量。
(5)封頭與筒體組對，首先保證各自的網度，再以封頭周長匹配筒體周長，保證封頭與筒休的組對質量。
(6)組對時以復層為基準，防止復層錯邊量超標。
6．施焊焊工
從事鍋爐壓力容器焊接工作的焊工必須按照國家質量監督檢驗檢疫總局制定的《鍋爐壓力容器壓力箭道焊_I二考試與管理規則》進行考試，取得焊工合格證后，才能在有效期間內擔任合格項目范圍內的焊接工作。焊工必須按圖樣、工藝文件和技術標準施焊。焊工應在規定部位打上焊工鋼印，對于有防腐要求的不銹鋼以及復合鋼板制壓力容器不得在防腐而采用硬印作為焊工識別標志，而應用簡圖記錄焊工代號，并將簡圖列入產品質量證明書中提供給用戶。
7．焊接要求
為了保證不銹鋼復合板原有的綜合性能，應對基層、過渡層和復層分別進行焊接。不銹鋼復合板焊接時，應注意以下幾點：
(1)嚴格按照圖樣、焊接工藝和有關標準施焊。
(2)遵循先焊接基層，再焊接過渡層，*后焊接復層的焊接順序。
(3)為防止沾附焊接飛濺，施焊前需在不銹鋼復合板坡口兩側100mm范圍內刷涂防飛濺涂料。
(4)定位焊縫只允許在基層金屬而上采用焊接基層金屬的電焊條施焊。
(5)基層的焊接，應嚴防基層焊縫熔化到不銹鋼的過渡層甚至復層焊縫，以免少量高鉻、高鎳的不銹鋼成分稀釋到碳素鋼焊縫中形成馬氏體組織而發生硬化。在不銹鋼一側的基層焊縫盡量采用無飛濺的焊接方法(例如埋弧焊、非熔化極氬弧焊等)，因為碳素鋼的飛濺會在復層表面造成銹蝕。
(6)嚴防碳鋼或低合金鋼焊條焊接在復層上或過渡層焊條焊在復層面上。
(7)焊接過渡層時，為減小稀釋率，在保證焊透的條件下，應盡可能采用小直徑焊條，并采用小規范反極性進行直道焊，以降低基層對過渡層焊縫的稀釋。
(8)復層焊接前，仔細**坡口邊緣復層坡口上的飛濺物。
(9)復層焊接時，為保證焊接質量，必須控制焊接熱輸入，應采取多層多道快速不擺動焊法，盡量采用小的焊接熱輸入和電流，并快速焊接。復層焊接時，不應預熱和緩冷，有時甚至采取強制冷卻措施，以盡量減少焊縫在400～850％溫度區問的停留時間，防止焊縫產生奧氏體品界局部貧鉻，析出σ脆性相，產生475℃脆性，從而保證焊縫金屬具有良好的力學性能和抗晶問腐蝕性能。
(10)不銹鋼復合板焊接的關鍵是提高焊縫一次合格率，減少返修次數。因為不銹鋼復合板焊接接頭的組織和性能十分不均勻，焊縫返修時經常產生熱裂紋。
(11)不銹鋼設備接觸介質的一面焊縫應盡可能*后焊接。
(12)嚴格控制不銹鋼表面機械損傷和飛濺物。
8．預熱和熱處理
不銹鋼復合板焊前預熱和焊后熱處理按JB／T4709--2000《鋼制壓力容器焊接規程》進行。
(1)焊前預熱 當不銹鋼復合板基層需要預熱時，應以復合鋼的總厚度作為確定預熱溫度的厚度參數。當基層需要進行預熱時，施焊過渡層的焊縫也必須預熱。
(2)焊后熱處理不銹鋼復合板應盡量避免焊后熱處理。當需要進行焊后熱處理時，應避免復層母材和焊接接頭中鉻碳化物析出和形成σ，相。如焊后熱處理溫度在不銹鋼的敏化溫度區間之內，就會降低不銹鋼的耐腐蝕性能，使不銹鋼產生晶間腐蝕裂紋。為解決這個問題，可以采用“低溫長時”的熱處理方式，即適當降低熱處理溫度，延長保溫時間。
9．焊接檢驗
在基層焊接完畢之后、過渡層與復層焊接之前，對基層一般應進行射線探傷檢查。發現超標缺陷，立即進行返修。返修完畢并經射線探傷檢查合格后，再將復層側的基層焊縫表面打磨平整，一般應進行滲透探傷檢查，經過滲透探傷檢查合格后，再焊接過渡層和復層。過渡層和復層焊接完畢后，一般還應進行滲透探傷檢查。
三、結語
綜上所述，不銹鋼復合板焊接技術要點主要有：
(1)設計科學合理的焊接坡口形式。
(2)嚴格控制不銹鋼復合板的錯邊量。
(3)正確選擇焊接方法、焊接材料與合理的焊接參數。
(4)由持證焊工在有效期問內擔任合格項目范圍內的焊接工作。
(5)正確選擇合理的焊接順序。
(6)基層和復層之間的過渡層焊接是不銹鋼復合板焊接的關鍵，過渡層的成分選擇也十分重要。