鐵素體不銹鋼復合板焊接工藝實踐

王東恒

(大連昌豐重工集團有限公司，遼寧大連 116200）

鐵素體不銹鋼復合板焊接工藝實踐

王東恒

(大連昌豐重工集團有限公司，遼寧大連 116200）

鐵素體不銹鋼復合板S11348/Q245R的焊接，不同于單一材料的焊接，兩種材料焊接性有很大差異，通過舍弗勒焊縫組織圖，選用并驗證焊接材料，制定焊接工藝。

鐵素體不銹鋼復合板；舍弗勒焊縫組織圖；過渡層；焊接工藝

在典型的不銹鋼復合板容器中，復層經常采用的是以S30408為代表的奧氏體不銹鋼。但對于鐵素體不銹鋼卻鮮有見到。我公司在制造某加氫裂化裝置項目中，罐式容器筒體為S11348/Q245R爆炸復合板材料。容器屬于II類，介質為堿液、二硫化物。S11348作為覆層用來保證堿性環境下耐應力腐蝕性能，屬于鐵素體不銹鋼。相比傳統的奧氏體不銹鋼（比如S30408）而言,S11348避免了奧氏體不銹鋼在應力腐蝕方面的缺點，其次還廉價。

此項復合板焊接過程中存在兩種困難。其一，S11348屬于鐵素體不銹鋼，其復合后的焊接性不同于尋常的奧氏體不銹鋼（比如S30408）。其二，復合層厚度很薄，為2mm。給焊接操作過程帶來了困難。

為了滿足焊接接頭的力學性能和耐腐蝕性能，在焊接制造前進行了一系列焊接工藝準備。

1 焊接性分析

1.1 化學成分對比

由表1可知，S11348和Q245R化學成分相差很大，屬于異種鋼焊接。

1.2 焊接性比較

Q245R屬于碳素鋼，屬于壓力容器常用鋼材，可焊性很好。S11348屬于鐵素體不銹鋼。比奧氏體不銹鋼有更大的晶間腐蝕傾向。

1.3 焊接時存在的問題

焊材選擇如下：根據NB/T47015推薦,基層焊材選擇J427焊條，過渡層選擇A307焊條，覆層選用A137焊條。本廠焊材成分如表2

表2 焊材成分表

復合板焊接的難點在于過渡層的焊接。過渡層如果采用與基層相同的碳鋼焊條（J427），熔合比取0.3-0.4，則會因為不銹鋼層合金元素混入過渡層，根據舍弗勒焊縫組織圖很容易得知焊縫落在為M馬氏體區(O1點)，極為不利。如果采用覆層焊材A137，則會由于碳鋼對不銹鋼的稀釋作用，最終由舍弗勒焊縫組織圖可知組織為M+（0～1%）F(O2點)，同樣對于力學性能是不利的。如果采用A307焊條，同樣由舍弗勒圖，結果為A+F(O3點)，成分為A+0%～5%左右的鐵素體，說明該方法非常令人滿意，可以獲得較為良好的力學性能和耐蝕性能。

圖1 舍弗勒焊縫組織圖

注：a點為Q245R，b點為S11348，C點為J427，d點為A137，e點為A307位置，O1為用J427焊條所得到的組織區域，O2為A137焊條得到的組織區域，O3為A307焊條得到的組織區域。

1.4 焊接工藝評定

由于覆層不參與強度計算，由NB/T47014可采用基層評定加耐蝕堆焊評定共同支持。

基層評定：10mmQ245R板對接，焊材選用J427。

耐蝕堆焊評定：10mmQ245R上堆焊一層A307（φ3.2mm），然后再堆A137（φ3.2mm），做側彎和化學成分分析。

后經外觀、射線、滲透、力學性能和化學分析等，各項目均合格，證明焊接工藝的可行性。

2 焊接工藝

2.1 坡口選擇

為了保證焊接基層時不會超過復合線，采用剝離的辦法，兩側剝離3mm。剝離面低于復合線1.5mm。見圖2。

圖2 Q245R+S11348復合板(10+2)坡口圖

2.2 焊接工藝參數

表3 復合板焊接工藝參數

2.3 焊接要點

（1）任何時刻禁止在覆層引弧。

（2）層間溫度控制好，尤其是焊接過渡層④和覆層⑤之前，必須保證焊前溫度不高于150℃。

（3）過渡層和覆層的線能量要小，采用不擺動、小電流、焊速適當，保證較小的熔合比。

（4）注意層間清理，填滿弧坑，若發現氣孔夾渣，應打磨干凈，不允許用熔化的方法去除。

（5）在每節筒體縱縫兩側，過渡層預留30mm不焊，防止影響后面環縫的基層焊道；覆層留50mm不焊，防止影響后面環縫過渡層的焊接。

3 結論

本公司首次進行以鐵素體為覆層的S11348/Q245R不銹鋼復合板焊接，正式焊接之前經嚴格的焊接工藝評定，嚴格制定工藝，并時刻現場監督實施，制造過程未發現裂紋等焊接缺陷的產生，表明焊接不銹鋼復合板焊接的關鍵問題是確定合適的焊接金屬材料，制定合適的焊接工藝（層間溫度、熔合比、防止過渡層混入基層、防止覆層混入過渡層）。本文最終證明采用這種工藝是可行的。

[1]李亞江.焊接冶金學—材料焊接性[M].機械工業出版.

TG457

A

1003-5168(2014)04-0127-02