摘要：不锈钢复合板指的是以不锈钢板作为复层，以容器板和碳钢板等作为基层的不锈钢复合材料，不锈钢复合板的价格比较低，且具有耐腐蚀耐磨损的优质特点，可以通过焊接工艺完成工业生产，适合用在腐蚀环境下的压力容器和管道设施，不锈钢复合板压力容器焊接工艺比较复杂，焊接的质量尤为关键，因此对不锈钢复合板压力容器焊接工艺的质量控制成为工艺的关键。
关键词：不锈钢容器；焊接工艺；
社会经济的发展和我国工业化的进程加快，不锈钢复合板制造以及焊接工艺由于比较复杂，焊接的质量会直接决定压力容器的使用寿命。
一、不锈钢的焊接特性
1.奥氏体不锈钢的焊接特点。奥氏体不锈钢的焊接性能较好，奥氏体不锈钢可采用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等。奥氏体不锈钢需正确选择焊接材料，尽量选择含碳量较低的焊接材料，以避免碳与鉻形成化合物引起晶界处贫鉻，从而提高焊缝抗晶间腐蚀能力；采用窄焊道技术，尽量采用不摆动或少摆动焊接，并在保障融合良好的条件下，尽量采用较小的焊接电流、较低的电弧电压、较快的焊接速度。焊接过程中必须将焊件保持较低的层间温度，必要时可采用强制冷却以控制层间温度和焊后温度，尽量减少焊缝在450~850℃范围内的停留时间。
2.双相不锈钢的焊接特点。双相不锈钢铁素体含量高，具有非常好的抗热裂性，故焊接时很少考虑热裂。双相不锈钢焊接最容易出现问题的区域在热影响区，热影响区的问题是耐蚀性、韧性损失和焊后开裂。为避免此类问题，焊接工艺的重点是，焊缝红热区域的停留时间最短，而不是控制单一焊道的热输入；当拘束度较大氢含量较高时，会导致双相不锈钢焊缝氢致裂纹的倾向，因此在选择焊接材料和焊接过程中应控制氢的来源，防止产生氢致裂纹。为防止热输入过高或过低，应时时监控焊接过程中的层间温度，热输入的范围一般控制在0.5~2.5kJ/mm，热输入的公式：热输入kJ/mm=（V×A）/(S×1000)，式中：V=电压，伏特；A电流，安培；S=移动速度，mm/s。
二、施焊控制重点
1.焊接变形与残余应力控制。焊接是一种局部加热的工艺过程，这种过程会造成母材局部受热膨胀和冷却收缩现象，因此所有焊接均会产生不同程度的变形，这些变形有可能导致容器棱角度、直径、椭圆度、垂直度、平面度等参数不符合设计图样的要求，也可能导致焊接残余应力引起的焊接裂纹等缺陷。为减少焊接应力与变形引起的不利影响，在焊接结构设计时，应对焊缝的配置、形状尺寸、数量等因素加以考虑。因设计时，焊缝已经确定，只能采取焊接工艺措施来控制减少变形和残余应力的影响。在实际监督检验时，对压力容器制造厂的焊接工艺以及合理施焊顺序进行加以控制，尽量减少焊接接头的拘束度是焊接工艺控制变形的基础，也可采用反变形法和刚性固定法对设备焊接过程进行控制，使焊接变形和残余应力降为最低。
2.应力腐蚀控制。奥氏体不锈钢焊接接头对应力腐蚀比较敏感，一般情况下，焊接接头中存在的残余应力为应力腐蚀创造了必要条件，焊接热过程导致的焊接接头碳化物析出敏化，促进了应力腐蚀的发生，控制应力腐蚀应从控制焊接变形和焊接接头敏化区温度着手实施。
3.焊接热裂纹控制。奥氏体不锈钢焊接时，焊缝和近缝区均可产生裂纹，而且主要是热裂纹，裂纹特征是典型的晶间断裂，其原因是源于奥氏体不锈钢受热膨胀较大，散热较慢，焊缝在凝固过程中，造成焊缝枝晶粗大和过热区晶粒粗化，增大偏析，形成较大的焊接内应力，因此，焊接过程应尽量采用较小的焊接热输入，不进行预热并降低层间施焊温度，控制焊接速度，减少高温冷却速度或适当降低焊接电流来减少焊缝熔深。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，在焊接起弧和收弧处易产生焊接裂纹，焊接筒体纵焊缝时，应加引弧板和收弧板。
4.晶间腐蚀控制。奥氏体不锈钢焊接接头易产生晶间腐蚀，造成晶间腐蚀的机理是在焊接过程中，敏化区域温度范围（450℃-850℃）内，在晶界析出铬的碳化物形成了贫铬的晶粒边界。在焊接工艺控制上应采用较低的焊接热输入，快速冷却以减少处于敏化加热的时间；焊接材料控制上应尽量降低含碳量，增加铌、钼、钛等元素到焊接接头中，减少或阻止晶粒边界生成铬的碳化物，以减少焊缝产生晶间腐蚀的可能性。
5.焊接材料控制。焊接材料是保证母材焊接质量的关键环节,需根据母材的化学成分，力学性能，焊接性能及结合容器的结构特点，使用条件，焊接方法综合考虑选用。通常应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材标准规定的下限值，或应满足产品图样中技术条件的规定，针对奥氏体不锈钢焊接特点，焊材的选择应满足以下几点要求。(1)低的碳含量，以减少焊缝产生晶间腐蚀的可能性。(2)能够通过焊材过渡各种合金元素到焊接接头中，使焊缝金属成为含有确定数量的奥氏体和铁素体组织渗透，如铌，钼，钛等元素到焊接接头中与碳形成稳定化合物，阻止晶粒边界生成铬的碳化物来增加耐晶间腐蚀性能。(3)严格控制焊材中硫、磷含量，以减少产生焊缝热裂纹的危险性。另外焊接材料入库、验收、保管、发放与回收应进行严格的控制。监检人员应加以检查、监督，保证其符合规范程序要求。
6.焊接工艺控制。焊接工艺评定是验证拟定的焊接工艺正确性而进行的试验过程及结果评价，评定内容包含焊接过程中所应控制的焊接工艺因素，该过程是选择具体焊接工艺参数的过程，通过对焊接工艺的评定将符合焊接接头性能要求的工艺形成焊接作业指导书，用于指导容器焊接。监检人员应熟知和控制评定合格的焊接工艺参数，对焊接作业指导书与焊接工艺评定的一致性进行监督检查，在施焊过程中监督、执行制定的焊接工艺方案。
三、不锈钢焊后处理的质量控制
不锈钢的焊后清理很重要，如未做适当的清理，可在比母材低得多的温度下或腐蚀性弱得多的环境中失效。焊接飞溅物、焊接氧化色、起弧点和咬边在水溶性环境中，可能具有不同于不锈钢表面的电位，因此可能发生电化学反应，消除这些对保护性钝化膜有破坏作用的缺陷非常重要。杂物的清理方法包括机械清理、化学清理，常用硝酸进行化学处理，硝酸可溶解不锈钢表面的铁离子，但不会侵蚀不锈钢和钝化膜保护层。飞溅、焊接氧化色等的清除，应用精磨不锈钢丝刷清除，粗磨不利于不锈钢的防腐，因其易形成沉积杂物，形成缝隙。不锈钢由于服役环境、制作缺陷等，可能存在点蚀的风险，点蚀往往会快速穿透管壁造成泄漏，因此表面涂装是很有必要的。涂装之前需进行扫砂处理，常用标准是SSPC-SP7，扫砂可产生轻微的粗糙度，但也可能造成不锈钢表面钝化膜的损坏，从而产生表面游离的亚铁离子，亚铁离子会在涂层下产生腐蚀电池，从而造成涂层缺陷。因此在涂装前需进行亚铁离子的检测，具体检验方法为：用1克铁氰化钾K3[Fe(CN)6]加3毫升65%~85%浓度的硝酸HNO3和100毫升去离子水配制成溶液（宜现用现配）。用滤纸浸渍溶液后，贴附于待测不锈钢表面或直接将溶液滴涂于表面，30秒内观察显现蓝点情况。有蓝点意味着表面存在亚铁离子，钝化膜不完整。检验完成后将表面上的试验液体冲洗干净，如果不锈钢表面的钝化膜被大量破坏，需进行酸洗钝化，以达到消除亚铁离子的目的。
总之，不锈钢复合板压力容器焊接工艺已经广泛应用在各个行业的施工中，按照以上所处的工艺要求对不锈钢复合板压力容器进行科学合理的焊接，可以使不锈钢复合板的强度、弯曲以及延伸率达到合格标准，不锈钢复合板压力容器焊接工艺的质量检测结果符合国家标准要求，从而提高不锈钢复合板压力容器焊接质量，提高生产效率，实现企业的经济增长。
参考文献：
[1]李杰.不锈钢复合板在压力容器焊接方面的讨论.2017.
[2]刘晓燕，浅谈不锈钢容器设备焊接质量控制措施.2017.
论文作者:刘伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/27
标签：不锈钢论文; 奥氏体论文; 焊接工艺论文; 应力论文; 亚铁论文; 裂纹论文; 压力容器论文; 《基层建设》2018年第34期论文;