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(he)鋼(gang)板焊接特點
復(fu)(fu)合(he)鋼(gang)板的(de)(de)(de)基層(ceng)主要(yao)滿足結構強度(du)和(he)剛度(du)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，復(fu)(fu)層(ceng)滿足耐(nai)蝕(shi)、耐(nai)磨等特殊要(yao)求(qiu)。由(you)于(yu)基層(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)是兩(liang)種化(hua)(hua)(hua)學成分、力學性(xing)能(neng)差(cha)別很大的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬復(fu)(fu)合(he)而成，焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)應對基層(ceng)和(he)復(fu)(fu)層(ceng)分別進行焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)。而過(guo)渡層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)屬于(yu)異種鋼(gang)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，其(qi)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)要(yao)兼(jian)顧基層(ceng)和(he)復(fu)(fu)層(ceng)兩(liang)種鋼(gang)材(cai)的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。如果焊(han)材(cai)或(huo)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參(can)數(shu)選擇不當(dang)，往往由(you)于(yu)基層(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)可(ke)能(neng)熔化(hua)(hua)(hua)不銹鋼(gang)復(fu)(fu)層(ceng)，使合(he)金(jin)(jin)元素滲入而導致基層(ceng)嚴重(zhong)脆化(hua)(hua)(hua)，甚至產生裂紋。而復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)縫可(ke)能(neng)遭到嚴重(zhong)稀釋(shi)，降(jiang)低其(qi)塑性(xing)及(ji)耐(nai)蝕(shi)性(xing)。因此(ci)，過(guo)渡層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)材(cai)料和(he)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)參(can)數(shu)的(de)(de)(de)選擇成為(wei)復(fu)(fu)合(he)鋼(gang)材(cai)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)關鍵。
二(er)、焊(han)接工藝(yi)試驗
1. 坡口形(xing)式(shi)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。
這種類型(xing)坡口形(xing)式有下列(lie)優點：第一，基層(ceng)可采用埋弧(hu)焊(han)，以提(ti)高效率，保(bao)(bao)(bao)證(zheng)焊(han)圖5-24 坡口形(xing)式及尺寸縫(feng)質量；第二，焊(han)接過渡(du)(du)層(ceng)時熔合比小，可降低焊(han)縫(feng)的(de)稀(xi)釋率，且保(bao)(bao)(bao)證(zheng)過渡(du)(du)層(ceng)焊(han)縫(feng)的(de)性能；第三，能避免(mian)基層(ceng)金屬(shu)焊(han)到復(fu)層(ceng)上，以保(bao)(bao)(bao)證(zheng)復(fu)層(ceng)的(de)耐蝕(shi)性。
2. 焊(han)接(jie)方法的選擇
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. 焊接材料的(de)選擇
復(fu)合(he)鋼板焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)的(de)選(xuan)擇(ze)應遵循下列原則：①. 基(ji)(ji)層焊(han)(han)接(jie)選(xuan)擇(ze)與基(ji)(ji)層強度(du)相當的(de)焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)，以保證(zheng)焊(han)(han)縫的(de)抗拉強度(du)不(bu)低于基(ji)(ji)層母材(cai)(cai)(cai)標準規(gui)定的(de)下限值；②. 復(fu)層焊(han)(han)接(jie)選(xuan)擇(ze)與復(fu)層化學(xue)(xue)成(cheng)分(fen)相當的(de)焊(han)(han)接(jie)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，以保證(zheng)焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭的(de)耐蝕性(xing)不(bu)低于復(fu)層鋼板的(de)性(xing)能；③. 過渡層焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)的(de)選(xuan)擇(ze)要(yao)考(kao)慮基(ji)(ji)層對焊(han)(han)縫的(de)稀釋作用，需采用使合(he)金(jin)(jin)成(cheng)分(fen)比(bi)復(fu)層合(he)金(jin)(jin)成(cheng)分(fen)較高(gao)的(de)焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)。所選(xuan)焊(han)(han)材(cai)(cai)(cai)的(de)化學(xue)(xue)成(cheng)分(fen)及力學(xue)(xue)性(xing)能見(jian)表5-49。
4. 焊接參(can)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(hua)學成分(fen)分(fen)析
焊(han)后分別(bie)在焊(han)縫的(de)復層(ceng)表(biao)(biao)面和(he)距表(biao)(biao)面5mm處（過渡層(ceng)）進行化學成分取樣分析，結果見表(biao)(biao)5-50。
從表中可以看出(chu)：過渡(du)層(ceng)(ceng)和復層(ceng)(ceng)均采用了(le)CO2氣體(ti)保護焊(han)，焊(han)縫并無(wu)增碳現象(xiang)。復層(ceng)(ceng)焊(han)縫的(de)(de)化學(xue)成分基本與母材相當，且S、P得到較好的(de)(de)控制，能滿足設備的(de)(de)耐蝕(shi)性的(de)(de)要求。
6. 應(ying)力(li)腐(fu)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)于不銹鋼藥芯焊絲中含(han)有穩定(ding)化元素(su)Mo且S、P含(han)量(liang)低，焊縫復層金屬按GB/T 4334.5進行(xing)晶間腐(fu)蝕試驗，全部合格，焊接(jie)接(jie)頭未出現晶間腐(fu)蝕裂紋。
三、焊(han)接工藝(yi)評定(ding)
在正式(shi)焊(han)接(jie)產品前(qian)，根據JB 4708-2000要求進行了焊(han)接(jie)工藝評(ping)定，工藝評(ping)定焊(han)接(jie)參(can)數(shu)見表(biao)5-51，力學性能(neng)結果(guo)見表(biao)5-52。
四、產(chan)品焊接
1. 焊前準備
不銹(xiu)復(fu)合(he)鋼(gang)板采用等離(li)子切割(ge)機(ji)下料，切割(ge)時(shi)復(fu)層朝上，從復(fu)層側開始切割(ge)，避(bi)免(mian)將切割(ge)熔渣濺(jian)落在復(fu)層表(biao)面(mian)上。坡(po)口采用刨邊機(ji)加工，鋼(gang)板在組裝和施焊前將坡(po)口內處兩側各50mm范(fan)圍內的油(you)、銹(xiu)清(qing)理干凈(jing)，并避(bi)免(mian)復(fu)層表(biao)面(mian)受(shou)碳鋼(gang)污染(ran)。
2. 組裝
筒體(ti)組對(dui)時(shi)以復(fu)(fu)層側為基準進(jin)行定位焊(han)，嚴格(ge)控制錯邊量(liang)≤1.0mm，定位焊(han)在基層側進(jin)行，禁止(zhi)基層焊(han)材(cai)焊(han)到(dao)復(fu)(fu)層上。
3. 焊接要點
a. 焊(han)(han)(han)(han)(han)接時(shi)先(xian)焊(han)(han)(han)(han)(han)基(ji)層(ceng)，再焊(han)(han)(han)(han)(han)過(guo)渡層(ceng)，最后(hou)焊(han)(han)(han)(han)(han)復層(ceng)。基(ji)層(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接采用(yong)埋弧焊(han)(han)(han)(han)(han)先(xian)焊(han)(han)(han)(han)(han)內側，焊(han)(han)(han)(han)(han)完后(hou)從外側清根(gen)，再焊(han)(han)(han)(han)(han)外側焊(han)(han)(han)(han)(han)縫。焊(han)(han)(han)(han)(han)接時(shi)避免(mian)將基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)(han)(han)接到復層(ceng)上，并控制(zhi)內側焊(han)(han)(han)(han)(han)縫表面距(ju)過(guo)渡層(ceng)距(ju)離(li)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(han)接采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排焊(han)，焊(han)接時嚴格(ge)控制道間溫度≤80℃。要求焊(han)縫(feng)成形美觀(guan)，表面(mian)無任何(he)氣孔、夾渣、咬邊(bian)和未(wei)熔合等缺陷，以減少焊(han)縫(feng)產(chan)生應力腐蝕的傾向。
d. 焊接全過程(cheng)(cheng)應嚴格執行焊接工藝規程(cheng)(cheng)，并采用小的熱輸入快速(su)焊。
五、檢驗(yan)結果
焊(han)接(jie)完畢后(hou)，對產品(pin)的縱、環(huan)縫進行(xing)(xing)了100％X射線檢測，焊(han)接(jie)一(yi)次合(he)格(ge)率達到98％，未(wei)出(chu)現裂紋、未(wei)熔(rong)合(he)等缺(que)陷(xian)，復層經100％著(zhu)色檢測檢查，達到100％Ⅰ級合(he)格(ge)。隨產品(pin)焊(han)接(jie)的試板進行(xing)(xing)了力學性能(neng)試驗(yan)，完全達到了設計圖樣的要(yao)求(qiu)。
