淺談不銹鋼復合鋼板的焊接

不銹鋼復合鋼板是一種新型材料，它由復層(不銹鋼)和基層(碳鋼、低合金鋼)組成，通常復層只有1.5～3.5mm厚，比單體不銹鋼鋼板可節約60%～70%的不銹鋼，具有很高的經濟價值。

一、焊接特性分析

Q345R+0Cr18Ni9復合鋼板屬奧氏體復合鋼板，按JB4733-1996《壓力容器用爆炸不銹鋼復合鋼板》B1級正火狀態交貨，復合鋼板的化學成分和力學性能比較復雜。

不銹鋼復合鋼板的基層和復層在化學成分和力學性能等方面有較大的差異，其所使用的焊接材料也同樣存在較大的差異。因此，焊接時稀釋作用強烈，使得焊縫中奧氏體形成元素減少，含碳量增多，增大結晶裂紋的傾向，焊接熔合區可能出現馬氏體組織，而造成硬度、脆性增加；同時由于基層與復層的含Cr量差別較大，促使碳向復層遷移擴散，而在其交界處焊縫金屬區域形成增碳層和脫碳層，加劇熔合區的脆化或另一側熱影響區的軟化。為有效地防止稀釋和碳遷移，要在基層和復層之間加一“隔離層”即過渡層。過渡層材料的選擇是否正確，工藝是否得當，直接影響著焊接工作的成敗。因此可以說，復合鋼板容器制造的關鍵是焊接問題，而焊接工作的關鍵又是過渡層的焊接。

二、焊接工藝

1.焊接方法

工藝選用與實際產品相同的焊接方法。由于儲氣罐直徑較小，為DN800mm，故殼體、基層、過渡層、復層均采用焊條電弧焊。

2.焊縫坡口形式

坡口選擇原則為熔合比越小越好，以盡量減少焊縫金屬的化學成分和性能的波動。

（1）坡口開在復層側，加大了過渡層和復層的焊接量和不銹鋼焊條的消耗，但是在容器外面清根的方式更容易受到操作者的歡迎。同時預先去除部分復層材料，使基層與復層完全分開，可避免在焊基層時可能會熔掉復層材料的弊端，從結構上保證焊接質量。

（2）坡口開在基層側，減少了過渡層和復層的焊接工作量以及不銹鋼焊條的消耗，但是在容器內部清根，易對復層金屬造成滲碳層和飛濺落在復層表面留下腐蝕隱患，同時容器內部工作環境較外部惡劣，碳弧氣刨容易給操作者造成危害。

3.焊接材料

（1）基層Q345RR之間采用手工焊，選用J507焊條；埋弧焊選用H10Mn2焊絲，HJ431焊劑。

（2）過渡層的焊接選用25%Cr-13%Ni型焊條，以保證補充基層對復層造成的稀釋，同時為更好地保證焊接接頭的防腐蝕的要求，選用低碳的A302不銹鋼焊條。

（3）復層選用的焊接材料應保證熔敷金屬的主要合金元素含量不低于復層母材標準規定的下限值。設備復層0Cr18Ni9之間采用焊條電弧焊，選用與之化學成分相近的A102。

4.焊工資格

焊接過渡層和復層的焊工應具有堆焊的資格。

5.工藝措施

（1）焊接順序：焊接時，先焊基層，再焊過渡層，最后焊復層焊縫。

（2）工藝措施：焊條焊前須按規定進行烘干處理，過渡層、復層焊接均宜采用反極、直線運條和多層多道焊，均宜采用小電流、快速焊。

三、焊接在生產中的應用

1.焊件定位焊

組對時應以復層為基準對齊，錯邊量為不大于1.5mm，不允許采用打磨復層金屬的方法來減小錯邊量。定位焊一定要焊在基層金屬上，不允許用不銹鋼焊條在基層上定位焊，更不能在不銹鋼上用低合金鋼焊條焊接。

2.焊前清理

焊前應清理焊接區域及其周圍20mm范圍內的水、油、銹及渣等污物。

3.焊接實施和注意事項

（1）焊接時，嚴格按評定合格的焊接工藝進行。

（2）焊接基層時不得熔化復層，復層金屬熔入基層焊縫會產生焊接裂紋。

（3）基層鋼板側盡量選用抗裂性能較強的堿性焊條。

（4）合理選擇過渡層的焊接材料，過渡層的填充金屬必須能允許基層的稀釋。

（5）為減小基層對過渡層的稀釋，過渡層焊接應盡量選用小直徑焊條，采用小電流、快速焊。

（6）過渡層的焊接采用反極性、直線運條和多道焊。

（7）過渡層的熔焊金屬在基層處的厚度宜為1.5～2.5mm，在復層處的厚度為0.5～1.5mm。

（8）為防止重復加熱使焊縫的抗蝕性能降低，復層焊縫應在最后焊接。

（9）復層的焊接應采用多道焊，層間溫度控制在60℃以下。

（10）殼體復層焊縫表面應磨平，余高控制在0.5mm以下。

（11）合理制定T形焊接接頭處基層與過渡層焊縫焊接程序，即為避免縱縫端部的過渡層焊縫熔入環向基層焊縫中，要求縱縫兩端部附近的過渡層和復層焊縫，必須在環向基層焊縫焊完后再焊接。

（12）不銹鋼接管與復合鋼板殼體的焊接，應先用過渡層焊A302填滿坡口，最后用A102進行復層焊接。

4.檢驗

（1）A、B類焊接接頭進行20%X射線檢測，按JB/T4730.2-2005達到Ⅲ級為合格。

（2）A、B類焊接接頭在焊完基層焊縫后，進行100%磁粉檢測，合格后方可施焊過渡層。

（3）所有復合鋼板焊接接頭的復層表面應進行100%滲透檢測，按JB/T4730.5-2005達到Ⅰ級為合格。

（4）設備制造完畢后，按設計要求進行殼程的水壓試驗。

（5）設備試壓用水的氯離子濃度測試，不大于25mg/L為合格。

四、效果

設備交付使用一年有余，運行良好。實踐證明，焊接工藝得當，焊后質量優良，保證了產品的安全使用。

（作者單位：河南南陽技師學院）