淺談不銹鋼復合板過渡層焊接質量控制措施

摘要：隨著我國經濟的快速發展，整體建設程度不斷提升，工業技術水平也在不斷地提升著，對我國的經濟發展，產生了重要的促進作用。在工業建設的過程中，不銹鋼復合板過渡層的制作方法為：以碳素鋼或合金鋼為基礎，通過軋制、爆炸、塞焊等工作環節，來完成不銹鋼復合板過渡層的制作。不銹鋼復合板焊接的應用效果與不銹鋼、碳鋼或合金鋼的性能都有很大的不同，應用的位置等也有明顯的差異。保障不銹鋼復合板過渡層焊接的整體性能，為實際的建設應用做好基礎保障。

關鍵詞：不銹鋼復合板;過渡層焊接;質量控制

一、前言

不銹鋼復合板是雙金屬的復合鋼板，碳素鋼或合金鋼形成的基層能夠很大程度提高復合板的性能，而復合層能夠提升不銹鋼復合板的耐腐蝕性能。這樣，在實際的建設應用中，不僅能夠很好地提升建設的性能，還能夠減少不銹鋼建材的使用，縮減建設消耗的資源。不銹鋼復合板本身具有較好的綜合性能以及價格優勢，在石化行業中具有廣泛地應用，同時，所制作的壓力容器在我國的石油、化工等行業的發展中應用非常廣泛，但焊接點是影響不銹鋼復合板的質量關鍵。

二、不銹鋼復合板

不銹鋼復合板是將碳鋼基層和不銹鋼覆層進行有效的結合而形成的復合板鋼板。其結合碳鋼和不銹鋼的特點，因此，可以形成牢固的冶金性能。在不銹鋼復合板的應用中，可以很好地完成熱壓、冷彎、切割、焊接等各種加工工藝，本身具有非常好的應用性能。

（一）不銹鋼復合板的生產工藝

不銹鋼復合板的生產工藝有兩種，分別是爆炸復合和熱軋復合。

1. 爆炸復合板

將不銹鋼板與碳鋼基板形成重疊，在不銹鋼板和碳鋼基板之間通過墊子制造出一定的間隔距離。在不銹鋼板的表面布放炸藥，爆炸瞬間產生的能量，可以使不銹鋼板與碳鋼基板形成高速的相互撞擊，利用高溫高壓使兩種材料的界面實現固相焊接。在理想狀態下，復合板的剪切強度可以達到每平方毫米400 MPA[1]。圖1為爆炸不銹鋼復合板。

2. 熱軋復合板

將碳鋼基板和不銹鋼處理成物理純凈狀態，使其在高度真空條件下進行軋制。在進行軋制的過程中，兩種金屬實現有效的冶金結合。在實際的生產工藝中，并不能直接將完成熱軋的復合板進行應用，需要對復合界面的潤濕效果進行提升，提高復合板的結合強度，對熱軋復合板進行一系列的物理和化學方面的完善。圖2為熱軋不銹鋼復合板。

（二）不銹鋼復合板的市場領域

不銹鋼復合板在當前的很多領域有著廣泛地應用，例如：煤炭行業、石油行業。隨著煤炭行業的快速發展，煤炭行業的發展也更加寬泛，但由于煤炭材料中提出來的相關化合物、衍生物等在實際的生產應用過程中，對于管道等各種設備具有很強的腐蝕、高溫傷害，造成設備和相關設施的使用壽命銳減。而應用不銹鋼復合板能夠很好地提升設備的抗腐蝕能力，延長設備的使用期限，減少企業的建設資源消耗[2]。

讓不銹鋼復合板替換純不銹鋼板，極大地減少設備的成本，還能夠對設備的性能做好保障。不銹鋼復合板可以用于脫硫塔、蒸氨塔、脫苯塔等建設環節中;而且本身的生產成本更低、耐腐蝕;以脫苯塔為例，采用不銹鋼復合板替代純不銹鋼板，能夠使成本下降約30%。

復合板磨、抗磁的性能以及外表美觀等特點。如使用蒸氨塔，可以提高蒸氨塔的使用壽命，降低運行成本;而且其本身具有很好的抗腐蝕性，能夠應用于蒸氨設備。

不銹鋼復合板在很多設備的制造、升級、改造中可以進行廣泛地應用，能夠有效地提升設備的使用壽命，提高設備的生產效率，降低企業的運行成本。圖3為市場中常見的不銹鋼復合板。

三、不銹鋼復合板過渡層焊接中常見的問題

（一）坡口形狀不合理

在不銹鋼復合板的焊接過程中，不管是爆炸復合板的生產工藝，還是熱軋復合板的生產工藝，在生產的過程中，都要保證在焊接時坡口形狀的合理性[3]。在進行焊接的過程中，如果焊接的坡口形狀不合理，就會導致焊接縫熔合比提高，碳鋼基板和不銹鋼板的復合稀釋率與正常相比有了極大的提升。進而使不銹鋼復合板焊接形成馬氏體組織（三維組織形態通常有片狀或者板條狀），導致不銹鋼復合板過渡層出現裂紋等缺陷，對不銹鋼復合板的質量造成影響。

（二）基層和復層在坡口邊緣張口

在不銹鋼復合板過渡層的焊接過程中，要準確把控碳鋼基板和不銹鋼的覆蓋效果，以及兩種材料的膨脹效果。由于碳鋼基板和不銹鋼板兩種材料的線膨脹系數明顯不同，雖然差距并不是太大，但也存在明顯的差異。在焊接熱循環的影響下，基層和復層之間的中，存在極大的內應力，而內應力的外放，和可能造成基層和復層在坡口邊緣出現張口情況[4]。而在基層和復層在坡口邊緣出現張口后，進行焊接工作時，焊錫在熱力的作用下就會迸濺，在不銹鋼復合板的邊緣張口處形成夾渣，對不銹鋼復合板的應用性能造成嚴重的損害。存在這種問題的不銹鋼復合板絕對不可以應用于一些設備的生產建設中，否則很可能會造成不銹鋼復合板的基層和復層出現分離現象，造成嚴重的生產安全事故。

（三）焊接方法不正確

焊接方法是影響不銹鋼復合板過渡層應用質量的重要因素。在不銹鋼復合板過渡層的焊接過程中，焊工如果沒有按照相關的焊接工藝參數規定，對不銹鋼復合板過渡層進行焊接工作，對于焊接過程中焊接電流的控制不足，出現焊接電流過載的情況，和可能會導致基層對過渡層形成稀釋，造成不銹鋼復合板過渡層存在馬氏體組織[5]。在焊接的時，工作人員的具體技術水平也影響焊接質量的重要因素，如果焊接工作人員，在進行焊接的過程中，如果焊速過慢或者焊條不穩定，都可能增大基層的稀釋效果，造成不銹鋼復合板存在馬氏體組織。

（四）焊接材料選用不當

在不銹鋼復合板過渡層的焊接中，應用材料的選取，也是影響不銹鋼復合板過渡層質量的關鍵。在不銹鋼復合板過渡層焊接的過程中，如果使用鉻鎳含量較低的焊條，會造成過渡層出現基層稀釋，導致熔敷金屬中產生馬氏體組織，導致不銹鋼復合板過渡層出現裂紋等其他缺陷，對過渡層的質量造成影響。

四、不銹鋼復合板過渡層焊接質量控制的相關策略

（一）使用正確、合理的坡口

不銹鋼復合板過渡層坡口形式不合理，都會對焊接工作造成嚴重的影響，對過渡層的質量也具有極大的影響。因此，為了提升不銹鋼復合板過渡層的焊接質量，在進行焊接工作前，一定要保證坡口形式的正確性，保證材料的合格率，盡可能地減少材料的返修次數。在進行碳鋼基板和不銹鋼板進行選擇時，相關工作人員一定要保障材料的形狀、質量等方面能夠符合相應的需求標準，保障產品的質量。

具體保障方法為：從坡口設計上充分考慮材料化學成分的稀釋問題，以及坡口形式、尺寸等參數的選擇，要最大程度的保障過渡層焊縫金屬的稀釋率，減少熔合比。結合以上的相關參考移速，最終將坡口的詳實確定為階梯V型坡口。在應用時坡口要形成一個明顯的臺階形式，在進行焊接工作時，要注意對不銹鋼板和碳鋼基板進行調整，保障焊接能夠很好的契合基層，以及過渡層焊縫高度等影響因素[6]。應用階梯V型坡口能夠給有利于進行焊接電流控制，可以有效地調控熔合比，避免碳鋼基層與焊縫金屬出現。

（二）采用階梯V型坡口

不銹鋼復合板過渡層的基層與復層在坡口邊緣出現張口，是影響過渡層焊接質量的重要因素。應用階梯V型坡口，能夠有效地控制復層邊緣遠離焊縫中心。并減少了溫度問題對焊接工作造成的影響。能夠很好地避免在基層焊接過程中，不銹鋼復合板反復受熱出現的不銹鋼復層張口情況，避免過渡層在焊接的過程中出現夾渣現象。

（三）嚴格按照箱子相應的操作規范進行

在焊接的過程中，相關焊接工作人員，在保障不銹鋼復合板質量、熔合良好的前提下，盡可能地選用較小的焊接電流和較快的焊速。較小的焊接電流能夠方便焊接工作人員對于焊接電流進行有效地控制。而較快的焊速能夠使過渡層焊接的過程中，產生的焊渣，以及其中的鎳鉻等金屬量不會過多，造成不銹鋼復合板過渡層焊接的部位坑坑洼洼，對焊接造成影響，并減少基層焊縫（母材）對過渡層焊縫的稀釋[7]。在不銹鋼復合板過渡層的焊接工作中，應用較少的熱輸入，并選用較低的層間溫度，選擇弧多層多道快速焊接的方法。與此同時，焊接工作人員在進行焊接的過程中，時刻保持穩定的焊條擺動幅度，最大程度的保障焊接工作的質量，避免對不銹鋼復合板過渡層造成損傷或形成效果較差的焊點。

（四）選用含鎳鉻含量較高的焊材

焊材的選擇是不銹鋼復合板過渡層焊接質量的重要影響因素，常規的、鎳鉻含量較少的焊條，很可能會導致基層出現稀釋情況，對過渡層的質量造成影響。焊接過渡層的目的是為了能夠補償基層金屬的稀釋，而導致的不銹鋼焊縫鎳、鉻元素含量的降低情況，是不銹鋼復合板焊縫的合金成分能夠保持在應有的水平上。與此同時，對焊接過程中鎳、鉻等合金元素的灼燒損失情況做出一定的補償，以此來保障焊接接頭的塑形、韌性和耐腐蝕性能。因此，過渡層焊材的選擇應從提高焊縫抗裂性、控制焊縫稀釋率的基本原則出發，選用含鎳、鉻元素含量較高，而且含碳量較低的焊接材料。在不銹鋼復合板過渡層的焊接中，最為常用的是E309型焊條，E309焊條焊縫易得到奧氏體+鐵素體雙相組織，具有很高的抗裂性能，非常適合用于不銹鋼復合板過渡層的焊接。

五、不銹鋼復合板過渡層焊接的技術要點

（一）合理的選擇焊接方式

選擇合適的焊接方式是不銹鋼復合板過渡層焊接的關鍵影響因素。在進行不銹鋼復合板過渡層焊接時，一般情況下基層碳鋼應用焊條電弧焊進行焊接。一些直徑大、厚度大的不銹鋼復合板，基層可以選用埋弧焊。基層采用埋弧焊的有很多方面的優勢，例如：提高生產效率、提高焊接質量、不會出現馬氏體組織、節減少材料和能源的耗費[8]。使用頻率最高的不銹鋼復合板過渡層的焊接方式為焊條電弧焊。

（二）控制錯邊量

錯邊量是影響不銹鋼復合板過渡層焊接質量的重要影響因素。在焊接工作中，對于不銹鋼復合板過渡層錯邊量控制的要求非常高?？刂撇讳P鋼復合板過渡層的錯邊量，使其能夠控制在規定的容錯范圍內，是保障不銹鋼復合板過渡層強度和耐腐蝕性能的一項關鍵。因此，在進行錯邊量控制時要注意以下幾點：

1. 嚴格按照“筒體下料展開尺寸的精確解”計算展開長度，提高下料尺寸的精度。

2. 做好圓度的控制，提高筒節滾圓質量。

3. 坡口形式尺寸標注以復層為基準，確保錯邊量在容錯范圍內。

4. 環縫組對采用“圓環形徑向找圓工裝”，保證筒體圓度質量。

5. 封頭與筒體組對，確保雙方的圓度，對封頭周長和筒體周長進行匹配，對封頭與筒體進行準確的組對。

6. 組對時以復層為基準，避免復層錯邊量超標。

（三）焊接要求

為保障不銹鋼復合板過渡層的綜合性能，在進行焊接的過程中，要嚴格注意相關要點：

1. 嚴格按照相對應的圖紙選擇焊接方式，提高不繡鋼復合板的質量。

2. 嚴格按照先焊接基層，再焊接過渡層，最后焊接復層的焊接順序。

3. 為避免沾附焊接飛濺，在施焊前需要在不銹鋼復合板坡口的兩側100毫米處涂刷防飛濺涂料。

4. 定位焊縫只能夠在基層金屬面上使用焊接基層金屬的電焊條施焊。

六、結論

綜上所述，隨著我國工業建設的快速發展，對于不銹鋼復合板的應用范圍也越來越廣泛，在實際應用中，產生的不銹鋼復合板過渡層焊接質量控制問題也越來越多。為了保障不銹鋼復合板過渡層的焊接質量，降低焊接返修率，應嚴格遵循相關工作要點和規范等，不斷提高不銹鋼復合板過渡層的焊接質量。

參考文獻：

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[8]任愛梅，楊通勝，歷金雁.Q345R+S31603不銹鋼復合板真空閃蒸罐的焊接工藝[J].熱加工工藝，2018（11）.

通訊作者：張小飛，1980年12月，男，漢族，河北石家莊人現任天津博邁科海洋工程有限公司建造經理，工程師，大專，自考學歷本科。研究方向：海工項目建造。