Q345R+NCu30復合鋼板焊接技術要點

鮑碧霞 王昌盛

摘? 要：通過對Q345R+NCu30復合鋼板的焊接工藝試驗及焊接工藝評定，確定了合理的焊接工藝，并成功運用于鎳復合鋼板容器的焊接制造中，取得了良好的效果，不僅保證了產品的各項力學性能及鎳合金復層的耐蝕性能達到技術指標，還為同類產品的焊接積累了寶貴的經驗。

關鍵詞：鎳復合鋼板;耐蝕性;焊接工藝;工藝評定

中圖分類號：TG457? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）32-0099-04

Abstract： Through the welding process test and welding procedure evaluation of Q345R+NCu30 composite steel plate， a reasonable welding process was determined. It was successfully applied in the welding manufacturing of nickel composite steel plate container， which achieved good results and not only guaranteed the products. The mechanical properties and the corrosion resistance of the nickel alloy composite layer have reached the technical index， and have accumulated valuable experience for the welding of similar products.

Keywords： nickel composite steel plate; corrosion resistance; welding process; process evaluation

Q345R+NCu30是由鎳合金層NCu30和基層Q345R復合而成的。NCu30為蒙乃爾400合金，其內部組織為單相固溶體，是一種高強度鎳基合金，對氫氟酸、氟氣、熱濃堿液、中性溶液、水、海水、大氣、有機化合物等介質具有優質的耐蝕性。且該合金一般不產生應力腐蝕裂紋，加工工藝性能優良。因此它是石油化工領域中最為常用的耐蝕合金之一。由于鎳基合金單價較高，為節約成本，一般采用爆炸焊復合工藝，將鎳基合金復合在碳鋼上，減少鎳合金用量。鎳復合板復層有鎳基合金的耐蝕性，基層保證材料的強度，因此，鎳復合板以其價格優勢和良好的綜合性能，在石油化工等領域的應用日益寬廣。鎳復合板焊接不僅僅是單一的鎳合金焊接或基層的焊接，而是混合的焊接技術，有其特點和難點。通過我公司制造的 Q345R+NCu30復合板設備（厚度3+16mm），進行焊接技術分析。

1 Q345R+NCu30復合板的焊接特點

Q345R+NCu30復合板的強度主要由基層Q345R保證，耐蝕性能由復層NCu30保證，為保證焊后復合板能保有其原有的綜合性能，需對基層和覆層分別焊接。由于鋼和鎳的焊接性能不同，熱膨脹系數相差較大，焊接過程中出現較大的體積應力，導致焊接過程中極易產生熱裂紋等缺陷。且NCu30中Cu含量較高，極易滲入鋼中，造成銅脆。為保證焊接工藝性，增加過渡層焊縫是必要的。因此確保Q345R+NCu30復合板焊接過程中不產生裂紋，且復層保有較好的耐腐蝕性能是一項焊接技術難點。

2 Q345R+NCu30鎳復合板的工藝評定

2.1 焊接方法的選擇

Q345R+NCu30復合板需對基層、復層分別進行焊接，基層和復層可采用各自適應的焊接方法。基層碳鋼Q345R焊接常用的方法有埋弧焊、手工焊條電弧焊、氬弧焊等;復層NCu30主要采用手工焊條電弧焊、氬弧焊。考慮本單位制造的設備直徑、長度、厚度不大，從提高生產效率、經濟性、質量穩定綜合考慮，主體A、B類焊縫基層、過渡層、復層均采用手工焊條電弧焊。NCu30材料化學成分見表1，Q345R材料化學成分見表2。

2.2 焊接材料的選擇

Q345R+NCu30復合板的焊接材料按照NB/T47015-2011《壓力容器焊接規程》正文參考選用。Q345R基層采用J507（E5015）。為保證焊接工藝性，過渡層焊縫選用焊材尤為重要，需考慮以下幾點：

（1）過渡層需與基層Q345R、復層NCu30有較好的熔合性。

（2）對復層焊縫的金屬的稀釋率。

（3）控制銅滲入基層。

（4）在焊接過程中，鎳、銅元素有燒損，部分復層合金元素熔入基層被稀釋，會造成焊接接頭塑韌性下降，耐腐蝕性達不到要求。

（5）Ni與γ-Fe可無限固溶。

因此，為補償合金元素的燒損和保證焊接工藝性，過渡層選用鎳含量較高的Ni-Cr-Fe系列焊條Ni307B（ENi6182）。復層焊接時為達到耐蝕性，選用與母材合金系相同的鎳銅焊條Ni202（ENi4060）。

此外，鎳銅合金焊接時，硫、磷共晶物熔點很低，鎳-硫645℃，鎳-磷880℃，極易在晶界區殘留液態薄膜共晶物，在焊縫冷卻收縮應力作用下產生熱裂紋。需嚴格控制焊接過渡層、復層的焊材S≤0.015，P≤0.03。同時選含碳量較低焊接材料，進而保證焊接接頭的力學性能和耐腐蝕性能。焊條J507的化學成分見表3，焊條Ni307B、Ni202的化學成分見表4。

2.3 坡口的設計

Q345R+NCu30鎳復合鋼板焊接接頭的坡口選擇原則為：（1）保證焊透;（2）操作過程易控制;（3）復層的化學成分達到耐蝕性;（4）節約鎳基焊材和減少焊接缺陷。