浙江至德鋼業有限公司承接一臺生成油脫硫化氫塔，設計壓力為0.93MPa，設計溫度為250℃，介質為生成油、硫化氫、水蒸氣，屬I類壓力容器。主體材質為20R＋SUS321（相當于我國鋼號06Cr18Ni11Ti），厚度為（12＋3）mm，焊縫系數為1。要求焊后對A、B類焊縫進行100％X射線檢測Ⅱ級合格，復層進行著色檢查。設備主材是由20R和SUS321兩種鋼材經爆炸復合而成，為BI標準，即結合率為100％。
一、不(bu)銹鋼(gang)復(fu)合鋼(gang)板焊接特點
復(fu)(fu)合鋼(gang)板的(de)基層(ceng)(ceng)主要滿(man)足結構強度和剛度的(de)要求，復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)滿(man)足耐(nai)蝕、耐(nai)磨等特殊要求。由(you)(you)于基層(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)是(shi)兩種化學成分、力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)差別很大的(de)金屬(shu)復(fu)(fu)合而成，焊(han)(han)接時(shi)應對基層(ceng)(ceng)和復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)分別進(jin)行(xing)焊(han)(han)接。而過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)接屬(shu)于異種鋼(gang)的(de)焊(han)(han)接，其焊(han)(han)接性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)要兼顧基層(ceng)(ceng)和復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)兩種鋼(gang)材(cai)的(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。如果焊(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)接參(can)數(shu)(shu)選擇不當(dang)，往(wang)往(wang)由(you)(you)于基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接時(shi)可(ke)能(neng)(neng)熔化不銹鋼(gang)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)，使合金元素滲入而導致基層(ceng)(ceng)嚴重脆化，甚至(zhi)產生裂紋。而復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)縫可(ke)能(neng)(neng)遭到嚴重稀釋，降低其塑性(xing)(xing)(xing)及耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)。因(yin)此，過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)接材(cai)料和焊(han)(han)接參(can)數(shu)(shu)的(de)選擇成為(wei)復(fu)(fu)合鋼(gang)材(cai)焊(han)(han)接的(de)關鍵。
二、焊接工藝(yi)試驗(yan)
1. 坡(po)口形式的選擇
由于此設備介質含有H2S及水蒸氣，易產生應力腐蝕，工況條件比較惡劣。按設計圖樣要求，選用圖5-24所示的坡口形式和尺寸。
這(zhe)種類型(xing)坡口形式有下列優點：第(di)一(yi)，基層(ceng)(ceng)(ceng)可(ke)采用埋弧焊，以(yi)提高效(xiao)率，保(bao)證焊圖5-24 坡口形式及尺寸(cun)縫質量；第(di)二(er)，焊接過渡層(ceng)(ceng)(ceng)時熔合(he)比(bi)小，可(ke)降低焊縫的(de)稀釋率，且保(bao)證過渡層(ceng)(ceng)(ceng)焊縫的(de)性能；第(di)三(san)，能避免基層(ceng)(ceng)(ceng)金屬焊到復層(ceng)(ceng)(ceng)上，以(yi)保(bao)證復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)耐蝕性。
2. 焊接方法的(de)選擇
由于該設備直徑大，基層厚度達12mm，因此基層可采用埋弧焊完成，而過渡層和復層可選用焊條電弧焊、氣體保護焊等方法。不銹鋼藥芯焊絲自問世以來，以其電弧燃燒穩定、焊接飛濺小、質量好及生產效率高、綜合成本低等得到肯定。其中CO2氣體對藥芯焊絲沒有明顯的增碳現象且對耐蝕性與其他焊接方法相當。因此，選用藥芯焊絲CO2氣體保護焊來焊接過渡層和復層。
3. 焊接材(cai)料的選擇
復(fu)(fu)(fu)合鋼板(ban)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)應遵(zun)循下(xia)(xia)列(lie)原則：①. 基(ji)層焊(han)(han)(han)接(jie)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)與基(ji)層強(qiang)度相(xiang)當的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)(cai)，以保(bao)證焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)抗拉強(qiang)度不低于基(ji)層母材(cai)(cai)(cai)標準規定的(de)(de)(de)下(xia)(xia)限值；②. 復(fu)(fu)(fu)層焊(han)(han)(han)接(jie)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)與復(fu)(fu)(fu)層化(hua)學成分(fen)相(xiang)當的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料，以保(bao)證焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)不低于復(fu)(fu)(fu)層鋼板(ban)的(de)(de)(de)性(xing)能；③. 過渡層焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)選(xuan)(xuan)擇(ze)(ze)要考慮基(ji)層對焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)(de)稀釋(shi)作用，需采用使合金(jin)成分(fen)比復(fu)(fu)(fu)層合金(jin)成分(fen)較高的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)(cai)。所選(xuan)(xuan)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)(de)化(hua)學成分(fen)及力學性(xing)能見表5-49。
4. 焊接參數
采用松下KRFII-350型CO2氣體保護焊機。對厚度為（12＋3）mm的20R＋SUS321 鋼板進行焊接工藝試驗。通過調整工藝參數，當I＝140～150A，U＝22～24V，CO2氣體流量為20～25L／min時，電弧穩定、飛濺小、焊波細密成形式最好，并經X射線檢測無任何超標缺陷。焊接順序如圖5-25所示。
5. 化學成分(fen)分(fen)析
焊(han)后分別在(zai)焊(han)縫的復層表面和距表面5mm處（過渡層）進行(xing)化學(xue)成分取樣分析，結(jie)果見表5-50。
從表中可(ke)以看出(chu)：過(guo)渡(du)層和(he)復(fu)層均采用(yong)了(le)CO2氣體保護焊(han)，焊(han)縫并(bing)無增(zeng)碳現(xian)象。復(fu)層焊(han)縫的化學成分(fen)基(ji)本與母(mu)材相(xiang)當，且S、P得到(dao)較好的控制(zhi)，能滿足(zu)設備(bei)的耐蝕性(xing)的要求。
6. 應力(li)腐蝕
對于含濕H2S介質的設備，嚴格控制焊縫硬度小于或等于22HRC，可降低產生應力腐蝕的傾向。做了橫向剖面試樣，在橫斷面的過渡區和表面進行了硬度測試，其硬度值均在20HRC以下。
7. 晶間腐蝕
由(you)于不(bu)銹鋼藥(yao)芯(xin)焊絲中含有穩定化(hua)元素Mo且S、P含量低，焊縫復層金屬按GB/T 4334.5進行晶(jing)間腐蝕(shi)試(shi)驗，全部合格，焊接接頭未出現晶(jing)間腐蝕(shi)裂紋。
三(san)、焊接工藝評定
在正式焊(han)接(jie)產品前，根據JB 4708-2000要求進行了焊(han)接(jie)工藝評定(ding)，工藝評定(ding)焊(han)接(jie)參數見表5-51，力學性能(neng)結果見表5-52。
四、產(chan)品焊(han)接
1. 焊前準備(bei)
不銹復(fu)(fu)合鋼板(ban)采用等離子切割機下料，切割時復(fu)(fu)層朝上，從(cong)復(fu)(fu)層側開(kai)始切割，避(bi)免(mian)將切割熔(rong)渣濺落(luo)在復(fu)(fu)層表面上。坡(po)口采用刨邊機加(jia)工，鋼板(ban)在組裝(zhuang)和施焊前將坡(po)口內處兩側各50mm范圍內的油、銹清(qing)理干凈，并避(bi)免(mian)復(fu)(fu)層表面受(shou)碳鋼污染(ran)。
2. 組裝
筒體組對(dui)時以復層(ceng)(ceng)(ceng)側為基(ji)(ji)準進行(xing)(xing)定(ding)位焊，嚴(yan)格控(kong)制錯邊量(liang)≤1.0mm，定(ding)位焊在基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)側進行(xing)(xing)，禁(jin)止基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)焊材焊到(dao)復層(ceng)(ceng)(ceng)上(shang)。
3. 焊接要點
a. 焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)先焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)基層(ceng)(ceng)，再(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)，最后(hou)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)復層(ceng)(ceng)。基層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)采用埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)先焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)內側(ce)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)完(wan)后(hou)從外側(ce)清根，再(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)外側(ce)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)。焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)避免將基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)到復層(ceng)(ceng)上，并控制內側(ce)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)表(biao)面(mian)距(ju)(ju)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)距(ju)(ju)離1.5～2.0mm。
b. 過渡層采用CO2氣體保護焊，不銹鋼藥芯焊絲E309LTO-1／ф1.2mm進行2道排焊，嚴格控制道間溫度≤80℃。控制焊縫表面距離為0.5～15mm，過渡層焊縫應同時熔合基層母材和復層母材，且應蓋滿基層和母材。焊完后用著色檢測焊縫表面，無缺陷后才能進行復層的焊接。
c. 復層焊接采用E347T1-1／φ1.2mm進(jin)行3道(dao)排焊，焊接時(shi)嚴格控制道(dao)間溫(wen)度≤80℃。要(yao)求焊縫(feng)成形(xing)美(mei)觀，表面無任何氣孔、夾渣、咬邊和(he)未熔(rong)合等(deng)缺陷，以減少(shao)焊縫(feng)產生應力腐蝕的(de)傾(qing)向。
d. 焊接全過程(cheng)應嚴格執行焊接工藝(yi)規程(cheng)，并采用(yong)小的熱輸入(ru)快速焊。
五、檢驗(yan)結果
焊(han)接(jie)完畢后，對產品(pin)的(de)(de)縱(zong)、環縫進(jin)行了(le)100％X射線(xian)檢測(ce)，焊(han)接(jie)一次(ci)合(he)格率達(da)到98％，未(wei)出(chu)現裂紋、未(wei)熔合(he)等缺陷，復層經(jing)100％著色檢測(ce)檢查，達(da)到100％Ⅰ級合(he)格。隨(sui)產品(pin)焊(han)接(jie)的(de)(de)試板進(jin)行了(le)力學性能試驗，完全(quan)達(da)到了(le)設(she)計圖樣的(de)(de)要(yao)求。
