不銹鋼復(fù)合板的制作方法及焊接方法

不銹鋼復(fù)合板的制作方法有兩種：一、熱軋法生產(chǎn)不銹鋼復(fù)合鋼板：以碳鋼基板和不銹鋼板處于物理純凈狀態(tài)，在高度真空條件下進(jìn)行軋制而成。在軋制過程中兩種金屬擴散實現(xiàn)冶金結(jié)合。當(dāng)然為了提高復(fù)合界面的潤濕效果，提高結(jié)合強度，在界面的物理化學(xué)處理方面還要采取一系列技術(shù)措施。二、爆炸法生產(chǎn)復(fù)合鋼板：將不銹鋼板重疊置于碳鋼基板上，不銹鋼板和碳鋼基板之間用墊子間隔出一定的距離。不銹鋼板上面平鋪炸藥，炸藥爆炸的能量，使不銹鋼板高速撞擊碳鋼基板，產(chǎn)生高溫高壓使兩種材料的界面實現(xiàn)固相焊接。焊接工藝作者：陸漢惠（江門甘蔗化工廠（集團）股份有限公司，廣東江門）關(guān)鍵詞：不銹鋼復(fù)合鋼板；焊接，性；焊接工藝；工藝評定中圖分類號：TG444.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B不銹鋼復(fù)合鋼板壓力容器是近年來石油、化工行業(yè)中應(yīng)用較廣的設(shè)備，既有不銹鋼較強的耐腐蝕性，又有普通鋼的經(jīng)濟性。但其制造及焊接工藝較復(fù)雜，特別是對過渡層及復(fù)層的焊接質(zhì)量要求很高。1999年4月，我公司承接了某化工廠10臺常壓塔的生產(chǎn)任務(wù)，其主體材質(zhì)是24mm+3mm的16MnR+316L。對其工藝進(jìn)行探討，通過查閱許多有關(guān)資料及試驗，確定了不銹鋼復(fù)合鋼板容器的制造及焊接工藝。1焊接性分析16MnR+316L不銹鋼復(fù)合鋼板的復(fù)層為316L，屬奧氏體不銹鋼，基層為16MnR，屬碳錳低合金鋼，其焊接工藝較簡單。而16MnR+316L的焊接工藝難點是16MnR和316L過渡層和316L不銹鋼的焊接。316L不銹鋼焊接時，易發(fā)生HAZ敏化區(qū)晶間腐蝕，對于316L，發(fā)生敏化區(qū)間井非在平衡加熱時的450-85OC，而是有一個過熱度，可達(dá)600-1000C。因為焊接過程是一個快速加熱和冷卻的過程，而鉻碳化合物沉淀是一個擴散過程，為足夠擴散需要一定的過熱度”其焊接工藝應(yīng)采用快速過程。以減少處于敏化區(qū)加熱的時間。所以焊接過渡層應(yīng)用小熱輸入、反極性、直線運條和多層多道焊。316L的導(dǎo)熱系數(shù)小.線膨脹系數(shù)大，熱量不易散失，很容易形成所需尺寸的熔地，而旦在自由狀態(tài)下，易產(chǎn)生較大的焊接變形。因此，在焊接復(fù)層316L時，應(yīng)采用小電流、快速焊、窄焊道的多層多道焊接，要控制道間溫度在6OC以下。2制造工藝2.1下料劃線禁止在復(fù)層表面上切割線內(nèi)用針劃線打樣沖眼，不得用墨汁、油漆涂寫，盡量避免鐵器碰傷劃傷表面。2.2切割試樣材料厚度為24mm+3mm，采用切割機進(jìn)行切割時復(fù)層朝下，從基層側(cè)開始切割并嚴(yán)禁熔渣濺到復(fù)層表面。切割前留有加工余量，切割后用刨邊機把切割的熱影響區(qū)刨掉。坡口也采用刨邊機進(jìn)行加工，加工后的坡□要進(jìn)行外觀檢驗，不得有裂紋和分層，否則要進(jìn)行修補。2.3拼接拼接前坡口兩側(cè)各2Omm內(nèi)外表面要用不銹鋼絲刷清理，復(fù)層距坡□100mm范圍內(nèi)要涂防飛濺材料。拼接時應(yīng)以復(fù)層為標(biāo)準(zhǔn)，保證對口錯邊量V1mm，間隙廠2mm。3焊接工藝3.1焊材及焊接方法基層外面一層采用埋弧焊，其他層采用焊條電弧焊焊接。根據(jù)不同的焊接位置，選用不同的焊接材料。焊接16MnR時選用①3.2mm,①4.0mm的E5O15，過渡層的焊接選用①3.2mm的CHS042，復(fù)層焊接選用①3.2mm的CHS022焊條，埋弧焊選用①4.Omm的HlOMnSi焊絲。3.2坡口形式及尺寸見圖1，焊接工藝參數(shù)見表1。焊接要點：焊基層第1層時須特別注意不得將低合金金屬沉積到復(fù)層上?；鶎踊蜻^渡層焊后經(jīng)射線探傷合格后才能開始過渡層或復(fù)層的焊接。焊復(fù)層前必須清除坡口邊緣復(fù)層坡口上的飛濺物。過渡層的熔敷金屬必須完全蓋滿鋼層b=1.5-2.5mm，并蓋過不銹鋼與碳鋼交界面a=O.5—1.5mm，見圖2。過渡層第1遍焊接要采用小參數(shù)、反極性、直道多道焊，以降低對復(fù)層的稀釋。復(fù)層焊接過程中為保證焊接質(zhì)量要用小直徑焊條進(jìn)行多道焊，對焊層的堆焊高度要控制到最小，不超過1—8mm。復(fù)層焊接時，必須徹底清除過渡層熔渣及其它表面附著物，道間溫度控制在6OC以下，并用10倍放大鏡檢查無表面缺陷時，方可焊接下一層。焊時應(yīng)注意引弧和熄弧的質(zhì)量，收弧應(yīng)將弧坑填滿，多層焊時的層間接頭應(yīng)錯開。4表面處理及檢驗復(fù)層表面劃傷深度在0.2-0.5mm時必須修磨，＞0.5mm時須補焊。每焊完一道焊縫，特別是復(fù)層和過渡層，必須按要求進(jìn)行檢驗，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)缺陷，必須進(jìn)行返修。5工藝評定及產(chǎn)品焊接按上述工藝制作了焊接工藝評定試板，試板尺寸為600mmX300mmx(24mm+3mm)。焊縫經(jīng)過外觀及X射線探傷檢查，全部合格，其彎曲、沖擊試驗結(jié)果表明，強度、韌性等力學(xué)性能均達(dá)到要求。按上述確定的工藝參數(shù)焊接常壓塔，經(jīng)過無損檢測，一次合格率為98.93%，焊接質(zhì)量良好。6結(jié)語通過焊接工藝評定及產(chǎn)品焊接，證實16MnR+316L不銹鋼復(fù)合鋼板制造、焊接工藝合理，可在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。先焊不銹鋼再焊碳鋼容易出裂紋吧，我們都是先焊碳鋼，然后用309LMo焊過渡層，然后焊316，效果不錯的不銹鋼復(fù)合板的焊接工藝規(guī)程1、目的為了規(guī)范不銹鋼復(fù)合板標(biāo)準(zhǔn)化的焊接，成為復(fù)合板焊接行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，更科學(xué)、正確的完成焊接工作2、使用范圍本工藝適用于以各種不銹鋼為復(fù)材、低碳鋼或低合金鋼為基材總厚度大于或等于4mm的不銹鋼復(fù)合板的焊接。3、定義保證不銹鋼復(fù)合板接頭具有滿足要求的機械性能，還要保證接頭仍具有復(fù)層鋼板的綜合性能，防止焊縫金屬的耐腐蝕，性、抗裂性的降低，對焊接人員在其全部操作過程中必須遵守的事項。4、職責(zé)本規(guī)程由復(fù)合板生產(chǎn)主管制定，對在焊接制作不銹鋼復(fù)合板制品的相關(guān)單位具有協(xié)調(diào)、指導(dǎo)作用。5、管理內(nèi)容5.1、焊接材料的選擇5.1.1焊接材料選用原則5.1.1復(fù)層材料的選用應(yīng)保證熔敷金屬的合金元素的含量不低于復(fù)層材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值。5.1.2過渡層的焊條宜選擇25%Cr-13%Ni型或25%Cr-20%Ni型以補充基層對復(fù)層的稀釋，對復(fù)層含鉬的不銹鋼復(fù)合板，應(yīng)采用25%-13%Ni-Mo型焊條。5.1.2常用不銹鋼復(fù)合板焊接材料可按表5.1.2-、5.1.2-2選取。表5.1.2-1常用不銹鋼復(fù)合板過渡層及復(fù)層焊接材料的選用復(fù)層材質(zhì)過渡層焊接復(fù)層焊接焊條牌號焊條型號焊條牌號焊條型號焊絲鋼號0Cr18Ni9A302A307A062A402A407E309-16E309-15E309L-16E310-16E310-15A102A107E308-16E308-15H0Cr21Ni1000Cr19Ni10A062E309L-16A002E308L-16H00Cr21Ni100Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9TiA302A307A062A402A407E309-16E309-15E309L-16E310-16E310-15A132A137E347-16E347-15H0Cr20Ni10TiH0Cr20Ni10Nb00Cr17Ni14Mo2A042E309MoL-16A022E316L-16H0Cr19Ni12Mo20Cr17Ni12Mo2A312A042E309Mo-16E309MoL-16A022E316-16H00Cr19Ni12Mo20Cr13A302A307A402A407E309-16E309-15E310-16E310-15A302A102E309-16E308-16H0Cr14表5.1.2-2常用不銹鋼復(fù)合板基層焊接材料的選用基層材質(zhì)手弧焊埋弧焊氬弧焊CO2保護焊焊條焊絲鋼號焊劑焊絲鋼號焊絲鋼號型號牌號型號牌號Q235A、Q235B、20g、20RE4303E4315J422J427H08AH08MnAHJ401-H08AHJ401-H08MnAHJ431H08Mn2SiAH08Mn2SiA16MnE5015J507H08MnAH10Mn2H10MnSiHJ401-H08MnAHJ401-H10Mn2HJ401-H10MnSiHJ431H08Mn2SiAH08Mn2SiA16MnRE5015E5015-GJ507J507R5.2、焊前準(zhǔn)備5.2.1下料不銹鋼復(fù)合鋼板的切割以及坡口加工盡量采用機械加工方法，切割面應(yīng)光滑，采用剪床切割時，復(fù)層應(yīng)朝上。也可以采用等離子切割，切割時復(fù)層朝上，嚴(yán)禁將切割的熔渣落在復(fù)層上。5.2.2坡口加工及檢查坡口形式和尺寸按圖紙設(shè)計規(guī)定，如設(shè)計未明確規(guī)定的，可參照圖3.2-1選用。坡口選用原則：確保焊接質(zhì)量填充金屬少，熔合比小，便于操作。坡口加工一般采用機械方法制成。若采用等離子切割、氣割等方法開制坡口，則必須去除復(fù)材表面的氧化層加工完的坡口要進(jìn)行外觀檢查，不得有裂紋和分層，否則應(yīng)進(jìn)行修補。5.2.3焊前清理坡口及其兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)應(yīng)用機械方法及有機溶劑進(jìn)行表面清理，清除表面的油污、銹跡、金屬屑、氧化膜及其他污物，復(fù)層距離坡口100mm范圍內(nèi)應(yīng)涂防飛濺涂料。5.2.4焊件裝配a裝配應(yīng)以復(fù)層為基準(zhǔn)，其錯邊量不得大于復(fù)層厚度的二分之一，且不大于2mm，對于復(fù)層厚度不同時，按較小的復(fù)層厚度取錯邊量b定位焊應(yīng)焊在基層母材上，且采用與焊接基層金屬相同的焊接材料。手弧焊定位焊焊縫參照表3.5-1表5.2.4-1?手弧焊定位焊焊縫尺寸（mm）焊件厚度焊縫厚度焊縫長度間距<20<0.7^0>30不大于500>20不小于8>50^（為基層厚度c在裝配過程中，嚴(yán)禁在復(fù)層上焊接工卡具，工卡具應(yīng)焊在基層一側(cè)。d復(fù)層一側(cè)附件的焊接要符合設(shè)計圖紙要求，當(dāng)設(shè)計要求復(fù)層測附件焊在基層金屬上時，應(yīng)先將復(fù)層部分剝開，采用過渡層焊條將不銹鋼托架焊在基層殼體上，焊縫表面采用與焊復(fù)層相同的焊條進(jìn)行焊接。5.3、焊接當(dāng)產(chǎn)品技術(shù)條件要求焊接工藝評定時，須在開工前由施工單位根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點以及技術(shù)要求制定焊接工藝評定，并取得質(zhì)量監(jiān)督部門的認(rèn)可。5.3.1焊接方法基層的焊接推薦采用手工電弧焊、埋弧焊、及二氧化碳?xì)怏w保護焊。復(fù)層和過度層的焊接，采用鴇極氬弧焊和手工電弧焊，也可采用能確保焊接質(zhì)量的其他焊接方法。5.3.2焊接程序焊接宜先焊基層，再焊過渡層，最后焊復(fù)層（如圖5.3.2-1所示）。當(dāng)條件受到限制時，也可先焊復(fù)層，再焊過渡層和基層，在這種情況下，如果復(fù)合板厚度小于10mm，基層的焊接可直接選用與過渡層相同的焊接材料，如果復(fù)合板厚度大于10mm，這時可適當(dāng)加大過渡層的焊接厚度（過渡層的焊接厚度應(yīng)大于或等于5mm），最后碳鋼或低合金焊接基層。1234圖5.3.2-1不銹鋼復(fù)合板單面焊接的焊接順序示意圖1456圖5.3.2-2不銹鋼復(fù)合板雙面焊接的焊接順序示意圖基層的焊接焊接基層焊道不得觸及和熔化復(fù)材，先焊基材時，其焊道根部或表面，應(yīng)距復(fù)合界面1-2mm。焊縫余高應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。視基材厚度、鋼種以及結(jié)構(gòu)等因素，必要時可采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱處理。過渡層的焊接焊接過渡層時，要在保證熔合良好的前提下盡量減少基材金屬的熔入量降低熔合比。為此應(yīng)采用較小直徑的焊條或焊絲以及較小的焊接線能量。過渡層的厚度應(yīng)不小于2mm。復(fù)層的焊接在焊接復(fù)層時，要注意保護復(fù)層的表面，防止焊接飛濺物損傷復(fù)層表面，不得在復(fù)層表面隨意引弧、焊接卡蘭、吊環(huán)以及臨時支架等。復(fù)層焊縫表面應(yīng)盡可能與復(fù)層表面保持平整、光順。對接焊縫余高不大于1.5mm5.4、焊后熱處理5.4、1焊后熱處理按設(shè)計要求執(zhí)行。5.4.2用不銹鋼復(fù)合板制造的容器、管道或部件，當(dāng)需要進(jìn)行焊后熱處理時，推薦在焊接過渡層之前進(jìn)行，并按基層要求熱處理加熱溫度。常用的不銹鋼復(fù)合板焊后熱處理參數(shù)見表5.4.2-。表5.4.2-1常用的不銹鋼復(fù)合板焊后熱處理參數(shù)復(fù)層材料基層材料加熱溫度(C)恒溫時間(h)加熱速度(C/h冷卻速度(C/D鐵素體系馬氏體系奧氏體系Q235A、Q235B20g、20R、16Mn、16MnR580~620T/25，且不小于1/4400C以上時，加熱速度不得超過5000/TC/h且不得超過200C/h不低于50C/h不得超過6500/TC/h且不得超過260C/h不低于50C/h400C以下自然冷卻12CrMo600~680注：T為不銹鋼復(fù)合板總厚度(mm)。5.4.3有耐腐蝕要求的不銹鋼復(fù)合板焊制的容器管道，其復(fù)層焊縫表面要進(jìn)行酸洗鈍化處理。5.5、焊接質(zhì)量檢驗不銹鋼復(fù)合板構(gòu)件的焊接質(zhì)量檢驗項目一般包括外觀檢驗、無損探傷、力學(xué)性能試驗、壓力試驗、晶間腐蝕傾向試驗以及金相檢驗等，每個產(chǎn)品的檢驗項目應(yīng)按產(chǎn)品設(shè)計圖樣和技術(shù)條件的規(guī)定執(zhí)行。5.5.1外觀檢驗焊縫成形良好，尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求。焊縫及熱影響區(qū)表面不得有氣孔、夾渣、裂紋、弧坑等缺陷。當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計圖樣及技術(shù)條件無明確規(guī)定時，基層側(cè)焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊長度不得大于該焊縫全長的10%，且不得大于100mm。復(fù)層一側(cè)不得有咬邊缺陷。5.5.2當(dāng)產(chǎn)品技術(shù)條件要求進(jìn)行焊接工藝評定，或要求提供產(chǎn)品焊接試板的性能以及技術(shù)條件規(guī)定時，還要進(jìn)行力學(xué)性能試驗、焊縫的無損探傷、金相檢驗等。5.6、返修當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊接接頭有不允許存在的缺陷時，應(yīng)將缺陷清除干凈，并按GB/T8165返修工藝要求進(jìn)行返修。（一）鋼板拼接3.1焊前）隹備3.1.1不銹鋼復(fù)合鋼板及其配套使用材料必須具有出廠質(zhì)量證明書，材料入廠后進(jìn)行檢查和驗收，壓力容器材料必須進(jìn)行復(fù)驗，確認(rèn)所購材料符合規(guī)定標(biāo)隹要求并對板材進(jìn)行100%超聲波探傷，合格后方可投入生產(chǎn)。3.1.2復(fù)合鋼板下料3.1.2.1下料劃線禁止在復(fù)層（316L）表面上用針及鐵器劃傷表面，不得用油漆、墨汁涂寫，為防止復(fù)合鋼板下料時遭到破壞，應(yīng)采用等離子切割機，切割時復(fù)層應(yīng)向上。3.1.3坡口坡口采用單面坡口，在基層開50°的V型坡口，鈍邊為6mm，間隙0?2mm。將坡口組對起來，再在復(fù)合層點焊后加護板。在對坡口進(jìn)行氣刨后將V型坡口的下部刨成。型坡口。見圖。坡口圖3.1.4裝配焊接3.1.4.、焊前裝配應(yīng)以復(fù)層（316L）為基隹面，焊縫錯邊允許量為＜2mm，組對間隙0?2mm，在基層和復(fù)合層上加護板，要求碳鋼不得直接和復(fù)合層接觸，去除輔助板時應(yīng)防止損傷基層金屬，并將焊接處打磨光滑。3.1.4.2定位焊復(fù)合板的定位焊焊縫長度為10?15mm，間距100?150mm，點焊時要注意防止虛焊或存在根部未焊透。3.1.4.3焊前清理對覆層側(cè)的坡口及兩側(cè)20?30mm范圍內(nèi)用不銹鋼鋼絲刷進(jìn)行仔細(xì)清理，除去油污等雜物。在覆層一側(cè)施焊時，對覆層表面及坡口側(cè)150mm范圍內(nèi)涂上一層防飛濺涂料（用白堊粉調(diào)成糊狀刷在焊道兩側(cè)），已經(jīng)粘上的飛濺顆粒，必須仔細(xì)清除。3.1.4.4焊接工藝首先在基層一側(cè)用J422焊條進(jìn)行封底焊兩遍，接著采用手工焊（或埋弧焊）進(jìn)行填充，手工焊蓋面。注意填充應(yīng)采用對稱分?jǐn)嗤撕福⒉捎梅雷冃未胧?。焊接完畢后對焊縫進(jìn)行氣刨清根處理，放置24小時后進(jìn)行100%探傷。合格后采用手工焊，焊條A042，①4.0對過渡層進(jìn)行焊接，焊接完畢后進(jìn)行100%著色探傷。合格后采用手工焊，焊條A022,①4.0對復(fù)合層進(jìn)行填充，焊接完畢后進(jìn)行100%著色探傷。合格后采用手工