不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不銹鋼和碳鋼(或低合金結構鋼)一樣,可以采用焊條電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊、惰性氣體保護焊和復合焊等方法。復層更常用的是焊條電弧焊和氬氣保護焊。
一、焊接材料(liao)的選(xuan)擇
不銹鋼復合(he)中(zhong)厚鋼板的(de)(de)焊縫由過渡層(ceng)(又稱(cheng)隔離層(ceng))、基層(ceng)和復層(ceng)三(san)個部(bu)分(fen)組(zu)成,各自焊接材料的(de)(de)選(xuan)擇如下:
1. 過渡層所選用(yong)的焊接材料(liao)
為了保證復層側焊縫合金不受或少受基層金屬的稀釋,過渡層的焊接材料肯定不能選用碳鋼(或低合金鋼)的焊接材料,必須選用鉻、鎳含量高于復層中含量的不銹鋼的焊接材料。這是為了充分補償碳鋼有可能對復層焊縫金屬的稀釋作用和補充焊接過程中合金元素的燒損,且過渡層合金應具有良好的塑性和韌性。當不銹鋼復合中厚鋼板焊接構件對焊縫金屬的塑性要求和對耐蝕性要求不高時,其過渡層可選用焊接復層的焊接材料。對于大厚度的不銹復合(he)鋼(gang)板的焊接構件,其剛度特別大,可選用純鎳焊條作為過渡層的焊接材料。
2. 基(ji)層的焊接材料
選用與基層(ceng)碳(tan)鋼(或(huo)(huo)低合(he)(he)金結構鋼)單獨焊接(jie)時相同(tong)的(de)焊接(jie)材料,并(bing)以同(tong)樣的(de)焊接(jie)工(gong)藝(yi)進(jin)(jin)行(xing)施(shi)焊。基層(ceng)施(shi)焊前原則上不(bu)(bu)進(jin)(jin)行(xing)預(yu)熱,焊后不(bu)(bu)進(jin)(jin)行(xing)消除應力(li)的(de)回(hui)(hui)火(huo)處(chu)理(li)。但是,對于厚度大(da)、剛度大(da)且基層(ceng)為低合(he)(he)金結構鋼的(de)焊接(jie)構件,仍要進(jin)(jin)行(xing)預(yu)熱,焊后仍需要進(jin)(jin)行(xing)整體或(huo)(huo)局部回(hui)(hui)火(huo)熱處(chu)理(li)來(lai)消除焊接(jie)殘(can)余(yu)應力(li)。回(hui)(hui)火(huo)熱處(chu)理(li)溫度不(bu)(bu)宜過高,一般控制(zhi)在400℃,以免影(ying)響復層(ceng)不(bu)(bu)銹鋼的(de)耐蝕性。
3. 復層焊接材料的選用
原(yuan)則上與單獨焊接(jie)(jie)不銹鋼時的焊接(jie)(jie)材(cai)料相同,焊接(jie)(jie)工(gong)藝也相同。不銹鋼復合中厚鋼板的焊接(jie)(jie)方法和(he)所選用的焊接(jie)(jie)材(cai)料見(jian)表5-33(摘自GB/T 13148-2008)。
全國壓力容器標準化(hua)技術(shu)委員會推薦《GB/T 985.2-2008復合鋼的推薦坡(po)口》在壓力容器及受(shou)壓元件(jian)使(shi)用,見表5-34~表5-37。
焊(han)接坡口一般采用機(ji)械加(jia)工方法制成。若(ruo)采用等離子弧切割、氣割等方法加(jia)工坡口,則(ze)應(ying)除(chu)去坡口表面的氧化(hua)層和(he)過熱層。
二、焊(han)接坡口(kou)
常用對接接頭和角接接頭的坡口形式及尺寸如圖 5-15 和 圖 5-16 (摘(zhai)自GB/T 13148-2008)所示。
三、裝配與定位焊
不(bu)銹鋼復合(he)中厚鋼板在組裝(zhuang)以前(qian),應采用機(ji)械方(fang)法及有(you)機(ji)溶劑(如丙酮(tong)、酒(jiu)精、香蕉水等)清除(chu)焊(han)絲表(biao)面和(he)(he)焊(han)接坡口兩側不(bu)小于20mm范(fan)圍(wei)內的油污、銹跡、金(jin)屬屑(xie)、氧化膜及其他污物。多層多道焊(han)時,應清除(chu)每道焊(han)縫表(biao)面的熔渣和(he)(he)缺陷等。
裝配時,厚(hou)度相(xiang)同(tong)(tong)(tong)(基層(ceng)和復層(ceng)厚(hou)度均(jun)相(xiang)同(tong)(tong)(tong))的不(bu)銹鋼(gang)復合(he)中(zhong)厚(hou)鋼(gang)板,應以復層(ceng)表面為基準(zhun),其錯邊量不(bu)應大于復層(ceng)厚(hou)度的1/2,且(qie)不(bu)應大于2mm。厚(hou)度不(bu)同(tong)(tong)(tong)(復層(ceng)厚(hou)度不(bu)同(tong)(tong)(tong)或基層(ceng)厚(hou)度不(bu)同(tong)(tong)(tong),或兩者均(jun)不(bu)同(tong)(tong)(tong))的不(bu)銹鋼(gang)復合(he)中(zhong)厚(hou)鋼(gang)板的裝配基準(zhun),按(an)設(she)計圖樣的規(gui)定執行。
定(ding)位焊(han)(han)一定(ding)要在基(ji)層(ceng)上進(jin)行,所(suo)選用的(de)焊(han)(han)接材料與焊(han)(han)接基(ji)層(ceng)時(shi)的(de)焊(han)(han)接材料相同,不(bu)允許(xu)用復層(ceng)的(de)焊(han)(han)接材料在基(ji)層(ceng)上進(jin)行定(ding)位焊(han)(han)。定(ding)位焊(han)(han)的(de)長度和間距,可根據焊(han)(han)件的(de)具(ju)體(ti)情(qing)況(kuang)具(ju)體(ti)確(que)定(ding)。發現定(ding)位焊(han)(han)縫出現裂紋或其他(ta)不(bu)允許(xu)存(cun)在的(de)缺陷時(shi),應(ying)予(yu)以鏟除,并移位再(zai)焊(han)(han)。
四、焊(han)接順(shun)序(xu)
焊(han)(han)(han)接(jie)時,宜先焊(han)(han)(han)基層(ceng)(ceng)(ceng),經清根及規定的質量檢驗項(xiang)目合格后(hou),再焊(han)(han)(han)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng),最后(hou)焊(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng)(ceng)。若不(bu)能按(an)此方案(an)執(zhi)行時,也可先焊(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng)(ceng),再焊(han)(han)(han)過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng),最后(hou)焊(han)(han)(han)基層(ceng)(ceng)(ceng);但在這種情況下,基層(ceng)(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)接(jie),宜用性能不(bu)低(di)于過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)的奧氏體焊(han)(han)(han)條或焊(han)(han)(han)絲。
1. 基層的焊接
焊(han)(han)(han)接基(ji)(ji)層(ceng)時,其焊(han)(han)(han)道(dao)不(bu)(bu)應觸及(ji)和熔化復(fu)(fu)層(ceng),先焊(han)(han)(han)基(ji)(ji)層(ceng)時,其焊(han)(han)(han)道(dao)根部或表面(mian),應距復(fu)(fu)合(he)界面(mian)1~2mm。是否采取預熱措施,視基(ji)(ji)層(ceng)厚度、鋼(gang)(gang)(gang)種及(ji)結構(gou)(gou)等因素(su)而(er)定(ding)。對(dui)接焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)順序如圖5-17a、b所示(shi),先將開好(hao)坡口的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)復(fu)(fu)合(he)中厚鋼(gang)(gang)(gang)板裝配好(hao),首先焊(han)(han)(han)接基(ji)(ji)層(ceng)碳鋼(gang)(gang)(gang)(或低合(he)金(jin)結構(gou)(gou)鋼(gang)(gang)(gang))。基(ji)(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)接完畢(bi)后要對(dui)其焊(han)(han)(han)縫進行檢查(包括焊(han)(han)(han)縫表面(mian)和焊(han)(han)(han)縫內部質量),確認(ren)焊(han)(han)(han)縫質量(特別是焊(han)(han)(han)縫內部質量)達到(dao)合(he)格標準后,才能做焊(han)(han)(han)接過渡層(ceng)的(de)(de)準備工(gong)作。
2. 過渡層的焊接
如(ru)圖(tu)5-17c所示,在復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)不銹鋼板一側進行鏟削,并將待焊(han)根部制(zhi)成圓弧形。為(wei)了防止未焊(han)透,鏟削要(yao)進行到(dao)暴(bao)露(lu)出(chu)基層(ceng)(ceng)(ceng)碳鋼為(wei)止,并打磨干凈(jing)。焊(han)接(jie)(jie)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)時(見圖(tu)5-17d),其焊(han)縫(feng)要(yao)穩(wen)定(ding)地熔(rong)化復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)不銹鋼板的一定(ding)厚度(du),才能(neng)(neng)起(qi)到(dao)隔離作用。施(shi)(shi)焊(han)時,應采用較小直徑的焊(han)條(tiao)或焊(han)絲及較小的焊(han)接(jie)(jie)線(xian)能(neng)(neng)量。過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的厚度(du)不小于2mm。過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)縫(feng)經檢查合格后,才能(neng)(neng)對(dui)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)進行施(shi)(shi)焊(han)。
3. 復層(ceng)的焊接
焊(han)接(jie)(jie)(jie)復(fu)層時(見圖(tu)(tu)5-17e),道間溫度(du)應(ying)不(bu)高于100℃,并盡可(ke)能采(cai)用較小的焊(han)接(jie)(jie)(jie)熱輸入量。在(zai)不(bu)影(ying)響焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭質(zhi)量的前提下,可(ke)加快不(bu)銹鋼焊(han)接(jie)(jie)(jie)冷卻速度(du),避免復(fu)層在(zai)600~1000℃停留時間過長(chang),而(er)影(ying)響其耐蝕性。復(fu)層焊(han)縫(feng)表面(mian),應(ying)盡可(ke)能與復(fu)層表面(mian)保持平整、光順。對接(jie)(jie)(jie)焊(han)縫(feng)余(yu)高,應(ying)不(bu)大于1.5mm。角接(jie)(jie)(jie)焊(han)縫(feng)的凹(ao)凸度(du)及焊(han)腳高度(du),應(ying)符合設計圖(tu)(tu)樣的規定。
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)復(fu)合(he)中(zhong)厚鋼(gang)(gang)板(ban)的(de)(de)搭接(jie)接(jie)頭(tou)和(he)角接(jie)接(jie)頭(tou)形式如圖5-18和(he)圖5-19所示。在待焊(han)(han)區中(zhong)碳鋼(gang)(gang)和(he)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)共存部位,要選(xuan)用過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材料。待焊(han)(han)處(chu)都(dou)(dou)是碳鋼(gang)(gang)時,可(ke)以按基層(ceng)(ceng)所選(xuan)用的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材料進行施焊(han)(han);同樣(yang),待焊(han)(han)區都(dou)(dou)是不銹(xiu)鋼(gang)(gang)材料時,理應選(xuan)用復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材料,但考慮到焊(han)(han)接(jie)熔(rong)池的(de)(de)深度,可(ke)能(neng)將(jiang)基層(ceng)(ceng)熔(rong)化,此時第一層(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫(feng)仍要選(xuan)用過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)材料,切不可(ke)忽視。
五、注意(yi)事(shi)項
1. 焊接前若(ruo)發現不(bu)銹(xiu)鋼復合中(zhong)(zhong)厚鋼板有分層(ceng)(ceng)情(qing)況,不(bu)允許進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)。如果在焊(han)接(jie)坡口邊緣有分層(ceng)(ceng),會導(dao)致鋼板復層(ceng)(ceng)和基(ji)層(ceng)(ceng)之(zhi)間(jian)焊(han)合不(bu)良。此時(shi)一定要將不(bu)銹(xiu)鋼復合中(zhong)(zhong)厚鋼板全部進(jin)行(xing)無(wu)損檢測,若(ruo)其分層(ceng)(ceng)范圍很小(xiao),可以(yi)徹底鏟除分層(ceng)(ceng)進(jin)行(xing)補(bu)焊(han)(即堆焊(han)),待(dai)修復后才能進(jin)行(xing)正(zheng)式施(shi)焊(han)。
2. 基層(ceng)(ceng)一(yi)側(ce)(ce)和復層(ceng)(ceng)一(yi)側(ce)(ce)的待焊處,應(ying)分別(bie)使用(yong)專用(yong)砂輪和鋼(gang)(gang)絲(si)刷(shua)等工(gong)具修磨,基層(ceng)(ceng)側(ce)(ce)必須(xu)(xu)使用(yong)碳鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲(si)刷(shua),而復層(ceng)(ceng)側(ce)(ce)必須(xu)(xu)使用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的鋼(gang)(gang)絲(si)刷(shua)。
3. 對復層(ceng)(ceng)、基層(ceng)(ceng)和過(guo)渡層(ceng)(ceng)所用的(de)三(san)種焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料分(fen)別(bie)做出明顯標記,嚴格區分(fen),防(fang)(fang)止(zhi)混淆。絕(jue)對禁(jin)止(zhi)用焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)基層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)過(guo)渡層(ceng)(ceng)或焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)復層(ceng)(ceng);同(tong)樣,也要防(fang)(fang)止(zhi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)復層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料錯用在焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)基層(ceng)(ceng)或過(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)縫上。
4. 基層的根部焊縫通常采用焊條電弧焊進行施焊,第二層以上的焊縫在可能的情況下選用埋弧焊或CO2氣體保護焊,以提高生產效率,減輕人工勞動強度。在大多數的情況下過渡層采用焊條電弧焊,在保證焊透的情況下,為了減少合金元素的稀釋,希望熔合比小一些,盡可能采用小的焊接電流、快速焊、不允許焊條作橫向擺動的焊接,盡量選用低碳或超低碳不銹鋼焊接材料,目的是提高焊縫金屬耐蝕性。焊接時應選用小的熱輸入,使其在溫度600~1000℃停留時間越短越好,以避免遭受晶間腐蝕。
5. 復層(ceng)不銹鋼(gang)焊接后,仍(reng)要進(jin)行(xing)酸(suan)洗和鈍化(hua)處(chu)理(li),或者在復層(ceng)焊接接頭的局部區(qu)域進(jin)行(xing)酸(suan)洗,去除褐色氧(yang)化(hua)膜的化(hua)學處(chu)理(li)。