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(yi)、不銹鋼(gang)復合鋼(gang)板焊接特點
復(fu)(fu)(fu)合鋼(gang)(gang)板的(de)(de)(de)基層(ceng)(ceng)(ceng)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)滿足結構(gou)強度和(he)(he)剛(gang)度的(de)(de)(de)要(yao)(yao)(yao)求，復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)滿足耐(nai)蝕、耐(nai)磨等特殊要(yao)(yao)(yao)求。由(you)于(yu)基層(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)是兩(liang)種(zhong)化學(xue)成分(fen)、力學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)差別很(hen)大的(de)(de)(de)金屬(shu)復(fu)(fu)(fu)合而(er)成，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時應(ying)對基層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)分(fen)別進(jin)行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。而(er)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)屬(shu)于(yu)異種(zhong)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，其焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)要(yao)(yao)(yao)兼顧(gu)基層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)兩(liang)種(zhong)鋼(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。如果焊(han)(han)(han)材(cai)或焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數選擇(ze)不當(dang)，往往由(you)于(yu)基層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時可能(neng)(neng)熔化不銹鋼(gang)(gang)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)，使(shi)合金元素滲(shen)入而(er)導致基層(ceng)(ceng)(ceng)嚴(yan)重(zhong)脆化，甚至產生裂紋(wen)。而(er)復(fu)(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)縫可能(neng)(neng)遭到嚴(yan)重(zhong)稀釋，降低其塑性(xing)(xing)(xing)及耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)。因(yin)此，過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)材(cai)料(liao)和(he)(he)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)參(can)數的(de)(de)(de)選擇(ze)成為(wei)復(fu)(fu)(fu)合鋼(gang)(gang)材(cai)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)關鍵。
二、焊(han)接(jie)工(gong)藝試驗
1. 坡口形式的(de)選擇(ze)
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。
這種類型(xing)坡口形(xing)式有下列優點(dian)：第一，基層可采用埋弧焊(han)，以提(ti)高效率(lv)，保(bao)證(zheng)焊(han)圖(tu)5-24 坡口形(xing)式及尺寸縫(feng)(feng)質量(liang)；第二，焊(han)接(jie)過(guo)渡層時熔合比(bi)小，可降低焊(han)縫(feng)(feng)的(de)稀(xi)釋率(lv)，且保(bao)證(zheng)過(guo)渡層焊(han)縫(feng)(feng)的(de)性(xing)能；第三，能避(bi)免基層金屬焊(han)到復(fu)層上，以保(bao)證(zheng)復(fu)層的(de)耐(nai)蝕性(xing)。
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)合鋼(gang)板焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)(ze)應遵循(xun)下(xia)列原則：①. 基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)選(xuan)擇(ze)(ze)與(yu)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)強度相當的(de)(de)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)，以(yi)保證焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)抗拉強度不低(di)(di)于基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)母材(cai)(cai)標準(zhun)規定的(de)(de)下(xia)限(xian)值；②. 復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)選(xuan)擇(ze)(ze)與(yu)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)(cheng)分相當的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)料(liao)，以(yi)保證焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)(de)耐蝕性不低(di)(di)于復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)鋼(gang)板的(de)(de)性能(neng)；③. 過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)選(xuan)擇(ze)(ze)要考慮基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)對焊(han)(han)(han)縫的(de)(de)稀釋作用，需采用使合金成(cheng)(cheng)(cheng)分比復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)合金成(cheng)(cheng)(cheng)分較高(gao)的(de)(de)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)。所選(xuan)焊(han)(han)(han)材(cai)(cai)的(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)(cheng)分及力(li)學(xue)(xue)性能(neng)見表5-49。
4. 焊接(jie)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. 化學成分分析(xi)
焊(han)后分(fen)別(bie)在焊(han)縫的復層(ceng)表面和距表面5mm處（過渡層(ceng)）進行化學成分(fen)取樣(yang)分(fen)析，結果見表5-50。
從表中(zhong)可以(yi)看(kan)出：過(guo)渡層和(he)復層均采用了CO2氣體(ti)保護(hu)焊(han)，焊(han)縫并無增碳現象。復層焊(han)縫的(de)化學成分基(ji)本(ben)與母材相(xiang)當，且S、P得(de)到較好的(de)控制，能滿(man)足設備的(de)耐蝕性的(de)要求。
6. 應(ying)力腐蝕
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
由于(yu)不銹鋼藥芯焊絲中含有(you)穩定化元素Mo且S、P含量低，焊縫(feng)復層金屬按(an)GB/T 4334.5進(jin)行晶間(jian)腐蝕(shi)試驗(yan)，全部(bu)合格，焊接接頭(tou)未出現晶間(jian)腐蝕(shi)裂紋。
三(san)、焊接工(gong)藝評定(ding)
在正式焊(han)接產品前，根據JB 4708-2000要求(qiu)進行了焊(han)接工(gong)藝(yi)評定(ding)(ding)，工(gong)藝(yi)評定(ding)(ding)焊(han)接參數見(jian)表(biao)(biao)5-51，力學性能結果見(jian)表(biao)(biao)5-52。
四(si)、產品(pin)焊接
1. 焊前(qian)準備
不銹復(fu)合(he)鋼(gang)板采(cai)用(yong)等離子切(qie)割(ge)機下料，切(qie)割(ge)時復(fu)層(ceng)(ceng)朝上(shang)，從復(fu)層(ceng)(ceng)側(ce)開始切(qie)割(ge)，避(bi)免將(jiang)切(qie)割(ge)熔(rong)渣(zha)濺落在復(fu)層(ceng)(ceng)表面上(shang)。坡口(kou)采(cai)用(yong)刨邊機加工，鋼(gang)板在組(zu)裝(zhuang)和施(shi)焊前(qian)將(jiang)坡口(kou)內處兩側(ce)各50mm范圍內的(de)油、銹清理干凈，并避(bi)免復(fu)層(ceng)(ceng)表面受(shou)碳鋼(gang)污染。
2. 組裝
筒體(ti)組對時以復(fu)層(ceng)側(ce)為基準進行定(ding)位(wei)焊(han)，嚴格控制錯(cuo)邊量≤1.0mm，定(ding)位(wei)焊(han)在基層(ceng)側(ce)進行，禁止基層(ceng)焊(han)材焊(han)到復(fu)層(ceng)上(shang)。
3. 焊接要(yao)點
a. 焊(han)接時先(xian)焊(han)基(ji)層，再焊(han)過渡(du)層，最(zui)后焊(han)復層。基(ji)層的焊(han)接采用埋弧焊(han)先(xian)焊(han)內(nei)側(ce)，焊(han)完后從外(wai)側(ce)清根(gen)，再焊(han)外(wai)側(ce)焊(han)縫(feng)。焊(han)接時避免(mian)將基(ji)層焊(han)縫(feng)焊(han)接到(dao)復層上，并控(kong)制內(nei)側(ce)焊(han)縫(feng)表(biao)面距過渡(du)層距離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(fu)層焊(han)接采(cai)用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排焊(han)，焊(han)接時嚴格控(kong)制(zhi)道間(jian)溫度≤80℃。要(yao)求焊(han)縫成形美觀，表面(mian)無任何氣孔、夾渣、咬邊和未(wei)熔(rong)合等缺(que)陷(xian)，以減(jian)少焊(han)縫產生應力(li)腐蝕的傾向(xiang)。
d. 焊(han)接(jie)全過程(cheng)應(ying)嚴(yan)格執行焊(han)接(jie)工藝規(gui)程(cheng)，并(bing)采(cai)用小的(de)熱輸入快速焊(han)。
五、檢驗結果
焊接完畢后，對產品(pin)的(de)縱、環縫進行(xing)了100％X射(she)線檢(jian)(jian)測，焊接一次合格(ge)率(lv)達到98％，未(wei)出現裂紋、未(wei)熔合等缺陷，復層(ceng)經100％著色檢(jian)(jian)測檢(jian)(jian)查，達到100％Ⅰ級合格(ge)。隨產品(pin)焊接的(de)試(shi)板進行(xing)了力學性(xing)能試(shi)驗，完全達到了設(she)計圖樣的(de)要求(qiu)。
