不銹鋼復合鋼板焊接裂紋防治措施研究

摘 要：本文通過不銹鋼復合鋼板在電站機組鋼煤斗椎體的制作焊接過程中極易產生裂紋，影響整體施工質量及使用的安全性這一問題，通過工程實際，對不銹鋼復合鋼板焊接裂紋產生原因進行了分析研究，制定相應防治措施降低或消除裂紋。

關鍵詞：不銹鋼復合鋼板；焊接裂紋；工藝措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.014

1 引言

近年來，隨著不銹鋼復合鋼板制造工藝的日臻完善，憑借其良好的復合性能，在電站施工中應用也越來越廣泛。但由于碳鋼與不銹鋼在物理性能方面和化學成分及組織，包括焊接性能方面存在差異較大，在焊接過程中極易產生裂紋，影響整體施工質量及使用安全性。

某1000MW燃煤機組鋼煤斗錐體就是采用不銹鋼復合鋼板，其材質為Q345B+ 0Cr18Ni9，在制作焊接過程中經探傷發現焊縫存在較多裂紋，本文就不銹鋼復合鋼板焊接裂紋防治措施進行研究。

2 現狀調查

不銹鋼復合鋼板在焊接時，存在不銹鋼復層合金元素稀釋、增碳現象，碳鋼基層硬化和脆化等問題，在焊接應力及其他因素的共同作用下產生裂紋，同時現場工期較緊，焊接作業人員不夠重視，質量意識淡薄，工藝措施不到位，極易產生焊接裂紋，是危險性極大的常見焊接缺陷之一。

3 原因分析

（1）復層合金元素稀釋及馬氏體組織產生。因為復合層中的Cr、Ni元素部分被焊接燒損加之基層焊縫造成的稀釋作用，至使焊接接頭中Cr、Ni兩種元素的含量降低，同時在復合層中焊接接頭的含碳量增加，容易造成馬氏體組織的產生，從而使得焊接接頭塑性、韌性發生降低，耐腐蝕性能受到影響。同時，馬氏體組織的存在容易使焊接或者設備運行中產生裂紋，造成焊接接頭的過早失效。（2）基層發生組織脆化。在基層的焊接過程中容易使不銹鋼復層發生熔化，造成合金元素的摻入，致使碳鋼基層的焊縫金屬硬化、脆化現象加劇，甚至于在過渡層產生的硬化帶厚度達到了2.5mm，由于硬化帶對冷裂紋極為敏感，容易使其產生焊接裂紋。（3） 發生應力集中。因為不銹鋼復層存在熱導率較低（僅為基層的1/2），線膨脹系數較大（達到基層的1.3倍）因素，導致在施工中焊接過渡層時容易產生較大的焊接變形和應力集中，造成了焊接裂紋的發生。（4）工藝措施選用不當。在施工中若是焊接工藝措施執行不當，加之焊接環境、焊接接頭中雜質的含量較高，裝配間隙較大，存在強力對口等因素，也會導致焊接裂紋產生。

4 防治措施

通過以上原因總結分析，并查閱相關技術規程規范、文獻，結合現場施工實際，對不銹鋼復合鋼板焊接采取以下防治裂紋產生的措施：

（1）對于不銹鋼復合鋼板采用機械加工的方法進行切割、坡口加工等，其切割面應光滑無毛刺等；若是采用剪床進行切割，其復層那面應朝上放置。若采用等離子進行切割時，要求復層朝上，且做好防護措施，防止切割產生的熔渣落在下面的復層上。對于不銹鋼復層的打磨清理，必須要使用不銹鋼專用工器具。

（2）在進行現場的裝配時，以復層為基準，錯邊量應小于復層厚度的1/2，且≦2mm，當所用的復層厚度不同，應當按較小的復層厚度，進行錯邊量的選取。

（3）焊接時的定位焊需要焊在基層母材上，焊接材料應采用與基層金屬相同或相近的材料，定位焊縫不得熔合不銹鋼復層，焊縫表面不得有裂紋、氣孔和夾渣。

（4）焊接宜先焊接基層，再焊接過渡層，最后焊接復層。

（5）基層焊道焊接時，焊道根部或表面距離復合面達到1mm～2mm，嚴禁碰觸或者熔化復材金屬，對于焊縫余高需符合相關標準規定內容。

（6）基層焊接完成后，進行背面清根：先采用碳弧氣刨進行底層清理，然后采用機械打磨方式去除滲碳層，修磨出覆層坡口。

（7）對于過渡層的焊接，在保證熔合良好的前提下，做到盡量降低基材金屬的熔入量，以便降低熔合比。因此，需要采用較細的焊條或焊絲，焊接線的選取也要小，而過渡層的增加厚度≧2mm。焊條不作擺動或小幅擺動快速焊接。過渡層和覆層焊接時，層間溫度控制在150℃以下。降低焊縫熔合比，控制層間溫度是防止產生裂紋的有效措施。

（8）復層的焊接時，必須要保護好復層表面，特別是要防止焊接飛濺物等對復層表面的損傷，做到不在復層的表面引燃電弧、焊接卡塊、吊耳及臨時支撐等。復層焊縫的表面應盡量做到與復層表面保持平整和光順，不得存在錯邊。對于不符合要求的焊縫，可先進行補焊，然后再用角向打磨機進行修磨，使其平整。

（9）覆層的焊接時，為減少焊接熱影響區，降低合金的稀釋率，應當采用直流反接、小的焊接電流、多層多道焊，不橫向擺動焊條。

具體工藝如下表所示：

（10）加大現場巡查監管力度，嚴格控制焊接施工過程，從坡口的打磨組對、焊接工藝參數執行、層間溫度的控制、焊后檢查等一系列環節進行嚴格要求和控制，焊后對焊口及時進行外觀檢查和及時探傷。

5 研究總結

（1）施工前進行交底，重點加強工藝的執行，交底詳細并記錄。（2）針對于現場工藝執行狀況，落實現場考核制度，增強施工人員對工藝的執行力。（3）加強施工人員的培訓，豐富培訓方法，提高趣味性，不斷提高質量意識。（4）派專人檢查并落實現場工藝執行情況，做到全面監督。

6 結論

通過對不銹鋼復合鋼板焊接裂紋防治措施研究，優化不銹鋼復合鋼板在施工現場焊接工藝及流程，有效控制了不銹鋼復合鋼板焊接裂紋的產生，確保其焊接質量，延長其產品的使用年限；同時為不銹鋼復合鋼板的焊接裂紋防治提供寶貴經驗。

參考文獻：

[1]不銹鋼板的焊接工藝規程[DB/OL].百度文庫.

[2]紀永杰等.不銹鋼復合鋼板焊接探討[J].設計與制造.

[3]黃東輝.不銹鋼復合鋼焊接裂分析與防止措施[J].特種設備安全技術.

作者簡介：李保（1989-），男，山東新泰人，本科，主要從事電力建設焊接熱技術管理工作。