江苏金诺化工装备有限公司 江苏宿迁 223800
摘要：通过对不锈钢复合板焊接特点的分析、焊接坡口及方法的选择、焊接工艺评定以及最终焊缝质量的检验，总结得出采用埋弧焊+焊条电弧焊组合焊接方法完全能够保证S30408+Q345R不锈钢复合板焊接接头质量，并简要介绍了埋弧焊+焊条电弧焊组合焊接不锈钢复合板工艺要点。
关键词：不锈钢复合板；焊接性；焊接工艺；焊接接头质量
不锈钢复合板是由复层（不锈钢）和基层（碳钢、低合金钢等）复合轧制而成的双金属，复层保证耐蚀性能，强度主要靠基层获得。通常复层厚度占钢板总厚度的10%~20%左右，与不锈钢板相比，成本费用可节省70%左右，具有很大的经济效益。近年来，随着不锈钢复合板制造工艺的日趋成熟，使得不锈钢复合板的价格也在逐步下降，不锈钢复合板由于具有良好的综合性能（如强度、塑性、硬度、耐磨性及耐腐蚀性等）和价格优势，从而使其越来越广泛的应用于腐蚀性要求较高的设备，在石油化工、制药、食品工业等领域得到日益广泛的应用。不锈钢复合板的焊接既不同于不锈钢，也不同于碳钢或低合金钢，而有其特点和难点，特别是对过渡层及复层的焊接质量要求很高。
某化工设备制造厂先后制造了几台不锈钢复合板制压力容器，主体材质为S30408+Q345R，在制造过程中通过查阅资料对其焊接性进行仔细分析以及深入的工艺探讨，并通过生产实践获得了一些宝贵的不锈钢复合板焊接经验，现将此不锈钢复合板制压力容器的制造及焊接工艺介绍如下：
1、设备主体结构及材质
本设备为一台卧式储罐设备，容器类别Ⅱ类；设计压力为1.9Mpa；设计温度190℃；介质为甲苯、甲苯酸等，焊接接头系数1；腐蚀裕量0；焊接接头检测比例：筒体及封头100%RT；复层100%PT。 容器规格DN1600x（3+14），主体材质为S30408+Q345R不锈钢复合板。
2、不锈钢复合板焊接特点
复层主要是保证耐蚀性能，中间增加的过渡层是为了满足焊接工艺的需要。对基层和复层分别焊接；除了基层和复层的焊接外，过渡层的焊接是不锈钢复合板焊接的主要特点。过渡层的焊接属于异种钢焊接，如果焊接方法或者工艺参数选择不当，基层焊接可能熔化不锈钢复层导致合金元素渗入。综上，不锈钢复合板在保证基层和复层各自焊接接头质量的基础上不能相互影响，过渡层焊接须采用合适的铬镍不锈钢焊材、合适的焊接参数等工艺措施来保证得到合格的双相组织焊缝。
3、不锈钢复合板的焊接工艺
基层采用埋弧焊的优点有：生产效率高、焊缝质量优、表面成形美观、劳动条件好、节省焊接材料和电能等。过渡层和复层采用焊条电弧焊焊接。在设备未焊接制作之前，首先按照NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》、GB/T13148-2008《不锈钢复合钢板焊接技术要求》的规定进行焊接工艺评定，对接焊缝100%RT无损检测、力学性能试验等均符合相关技术标准要求。
3.1 焊接材料的选择
本设备所用不锈钢复合板基层材料为Q345R，焊接方法采用埋弧自动焊，根据等强度的原则依据焊接工艺评定选用低合金钢焊丝H10Mn2，Φ4.0mm，焊剂选用HJ350；复层材料为S30408，焊接方法采用焊条电弧焊，选用A102焊条，Φ3.2mm；过渡层焊接时，基层母材的局部熔化会使不锈钢焊缝合金成分稀释，为，因此在过渡层选用A302焊条进行焊接。
3.2 焊接坡口及组对定位
不锈钢复合板的坡口设计应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率，焊接应先焊基层，再焊过渡层，最后焊接复层，并应尽量减少复层的焊接量，要避免复层焊缝多次重复受热，以提高复层焊缝的耐腐蚀性能。结合本设备焊接方法，参照NB/T 47015－2011《压力容器焊接规程》附录B，选用焊接坡口如图1所示：
图1
定位焊接时，只允许在基层用J507，Φ3.2mm焊条进行点焊，点焊的工装夹具也只允许焊在基层一侧，材质应和基层相同。
3.3 焊接工艺参数
本设备焊接制造过程中使用的焊接工艺参数如表1所示：
表1 焊接工艺参数
4 焊接过程注意要点
为了保证不锈钢复合板原有的综合性能，焊接时应注意以下几点：
（1）遵循先焊接基层，再焊接过渡层，最后焊接复层的焊接顺序。
（2）施焊前需在不锈钢复合板坡口两侧100mm范围内刷涂防飞溅涂料。
（3）严格控制层间温度，基层及焊道层间温度应≤200℃，过渡层及复层层间温度≤60℃。
（4）基层采用埋弧焊焊接，严格控制基层和过渡层间距，焊接过渡层前基层应留有1mm左右的。
（5）焊接过渡层时，为减小稀释率，在保证焊透的条件下，应尽可能采用小直径焊条，并采用小规范反极性进行直道焊，以降低基层对过渡层焊缝的稀释。
（6）复层焊接时，为保证焊接质量，必须控制焊接热输入，应采取多层多道快速不摆动焊法，尽量采用小的焊接热输入和电流。
（7）施焊焊工必须具备相应焊工资质；
（8）焊条、焊剂应按照焊材管理要求严格烘干；焊丝使用前应除去表面油迹等。
5. 焊后检验
在容器焊接完成后，按照要求对纵缝、环缝进行了100%射线探伤检查，未发现裂纹、未熔合等超标缺陷，符合JB/T4730.2-2005Ⅱ级合格要求；复层焊缝表面打磨平整后，对其进行100%渗透探伤检查，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级合格要求。容器焊接试板力学性能试验结果也全部达到相关性能标准的要求。
6、结语
本台不锈钢复合板制压力容器采用埋弧焊+焊条电弧焊的组合焊接方法进行焊接，在保证基层和复层焊接接头质量的同时，严格控制好过渡层的焊接，通过焊接工艺评定及生产实践的验证，焊接接头各项性能都得很好的保证，说明该工艺完全可以在不锈钢复合板制压力容器实际生产中应用。
参考文献：
[1]中国机械工程学会 焊接分会 焊接手册(第3卷) [M] 北京：机械工业出版社，2008.
[2]史耀武 焊接技术手册 [M] 福建：科学技术出版社，2005.
[3]张文钺 焊接冶金学 [M] 北京：机械工业出版社，2004.
论文作者:张荣
论文发表刊物:《防护工程》2017年第32期
论文发表时间:2018/3/22
标签：不锈钢论文; 复合板论文; 基层论文; 焊条论文; 焊接工艺论文; 电弧论文; 设备论文; 《防护工程》2017年第32期论文;