Q235B SUS316L不銹鋼復合鋼板焊接工藝

1、Q235B+SUS316L不銹鋼復合鋼板焊接工藝淄博太極工業(yè)搪瓷有限公司    趙忠義    傅    軍    朱建玲作者簡介：趙忠義（1978-），2003年畢業(yè)于佳木斯大學，工學學士，焊接責任工程師，現主要從事壓力容器及鍋爐的焊接管理工作。摘    要：由于不銹鋼復合鋼板具有良好的耐腐蝕性，既保證了產品的性能，又節(jié)約了不銹鋼材料，因此被廣泛應用于工程實際中。本文介紹了在某廠焊接Q235B+SUS316L不銹鋼復合鋼板所采用的焊接工藝。在不銹鋼復合鋼板設備的制作下料、坡口制備、組對裝配、現場

2、焊接等焊接工藝要求的關鍵過程中，提出合理的工藝措施和焊接工藝要點，從而達到控制現場不銹鋼復合鋼板焊接質量的目的。關鍵詞：不銹鋼復合板壓力容器；焊接；檢驗不銹鋼復合鋼板是一種由基層和復層復合而成的雙層金屬鋼板，其基層主要滿足結構強度和剛度要求，復層滿足耐蝕、耐磨等特殊性能要求。在復合鋼板的設備制造中，基層材料分為碳素鋼、普通低合金鋼、耐熱低合金鋼類型，如Q235B、20R、16MnR、l5CrMoR等；復層材質分為奧氏體不銹鋼、鐵素體-馬氏體不銹鋼類型，如0Crl8Ni9、316L、0Crl3Al、304等；厚度范圍基層一般為824mm，復層為2 6mm。不銹鋼復合鋼板既可以取代某些環(huán)境下的純不

3、銹鋼結構，又能達到防腐和降低造價的目的。但由于復合鋼板是爆炸焊成形的，基層與復層的分子之間結合既不同于基層的性能又不同于復層的性能，所以，這種機械結合顯然不能同原子之間的結合相比, 因而用它來制造壓力容器，在制造上必然與單純的基層或復層的制造不同。        某廠制造的一臺壓力容器設備使用的復合鋼板材料復層為SUS316L厚度為6mm，基層為Q235B，厚度為18mm。由于是首次使用該鋼材，在查閱了大量的相關資料的基礎上，并通過焊接工藝評定試驗，制訂出了合理的焊接工藝。  1   不銹鋼復合

4、鋼板的焊接特點        不銹鋼復合鋼板的基層主要滿足結構強度和剛度的要求，復層滿足耐蝕、耐磨等特殊性能的要求。由于基層與復層是由兩種化學成分、力學性能差別很大的金屬復合而成，焊接時應對基層和復層分別進行焊接。而過渡層的焊接屬于異種鋼的焊接，其焊接性能要兼顧基層和復層兩種鋼材的性能。如果焊材或焊接工藝參數選擇不當，往往在基層焊接時可能熔化不銹鋼復層使合金元素滲入，而導致基層組織嚴重脆化，塑性和韌性下降，甚至產生裂紋。在復層焊接時，可能會造成焊縫嚴重稀釋，降低其塑性及抗晶間腐蝕性能。根據舍夫勒組織圖和焊接實踐經驗：過渡層的焊材必須采

5、用高鉻、高鎳不銹鋼焊材，才能在正常焊接參數下得到雙相組織的焊縫, 避免大量馬氏體組織的產生，防止產生焊接冷裂紋。同時要嚴格控制焊接熱輸入，使碳鋼或低合金鋼基層一側的熔深較淺，以減少焊縫金屬的稀釋和基層合金化?？傊?，為防止出現上述兩種不良后果，基層和復層的焊縫金屬不能相互影響，在基層和復層材料之間必須采用過渡層的方法。        不銹鋼復合板的焊接分三部分進行，基層的焊接、復層的焊接及過渡層的焊接。基層的焊接和復層的焊接屬于同種材料的焊接，工藝比較成熟；過渡層的焊接則是異種材料的焊接，是確保不銹鋼復合板焊接質量的關鍵, 也是復合板焊

6、接難度較大的區(qū)域。  2    焊接工藝2.1    焊接材料的選擇        為提高生產效率，基層采用埋弧自動焊，考慮到復層與過渡層焊接厚度薄，手工電弧焊操作靈活、對母材稀釋率小，故復層與過渡層均采用手工電弧焊焊接?；鶎雍覆目砂磸姸冗x用，保證焊縫強度不低于母材；復層焊材按不銹鋼選用，焊縫耐蝕性不低于母材，過渡層焊接一般選用鉻鎳當量高的奧氏體填充材料，以減少基層對過渡層焊縫的稀釋作用。為提高過渡焊縫的抗裂能力，最好使交界處焊縫具有一定的鐵素體組織。綜上所述, 結合異種鋼焊

7、接經驗，基層Q235B鋼板埋弧焊的焊絲為H08A，焊劑為HJ431, 焊條為J422，基層施焊時不用預熱，焊后也不進行焊后熱處理。復層的焊條選用A022焊條，過渡層選用A042焊條，復層選用的焊接材料應保證熔敷金屬的主要合金元素含量不低于復層母材標準規(guī)定的下限值，對于有防晶間腐蝕要求的，還應有一定含量的Nb 和Ti等穩(wěn)定化元素或是超低碳焊材。本設備復層SUS 316L之間采用手工焊, 選用與之化學成分相近的A022。過渡層的焊接選用25Cr13Ni型焊條，以保證能補充基層對復層造成的稀釋, 為同時更好地保證焊接接頭的防晶間腐蝕的要求，選用低碳的A042焊條。2.2    焊

8、前準備2.2.1    不銹鋼復合鋼板及其配套使用材料必須具有出廠質量證明書，材料入廠后進行檢查和驗收，壓力容器材料必須進行復驗，確認所購材料符合規(guī)定標準要求后方可投入生產。2.2.2    焊材的烘干       焊前將J422、A042及A022焊條進行150×1h的烘干，放入保溫桶中隨用隨取，HJ431焊劑使用前進行250×2h的烘干。2.3    復合鋼板劃線下料        復合鋼板劃線下料時禁止用針及鐵

9、器劃傷復層（SUS316L）表面，不得用油漆、墨汁涂寫，為防止復合鋼板下料時遭到破壞，應采用等離子切割機，切割時復層應向上。2.4    坡口        坡口型式及尺寸見圖1。2011-7-11 16:57:58 上傳下載附件 (12.02 KB) 2.5    裝配焊接2.5.1   焊前裝配應以復層（SUS316L）為基準面，焊縫錯邊允許量為2mm, 組對間隙02.5mm，在裝配過程中禁止在復層（SUS316L）表面引弧和焊接工具夾，如果確實需要，只允許在基層一側，夾

10、具材料應選用Q235B，用J422焊條焊接，去除輔助板時應防止損傷基層金屬，并將焊接處打磨光滑。2.5.2    定位焊       復合板的定位焊焊縫長度為10 15mm，間距100150mm，只允許在基層（Q235B）一側用J422焊條進行，點焊時要注意防止虛焊或存在根部未焊透，絕對禁止在復層（SUS316L）上點固，嚴防錯用焊條。2.6    焊前清理       對基層側的坡口及兩側各30mm 范圍內用砂輪機仔細清理干凈直至露出金屬光澤，在復層一側施焊時，對復層表面及

11、坡口側150mm范圍內涂一層防飛濺涂液，已經粘上的飛濺顆粒, 必須仔細清除干凈。2.7    焊接工藝2.7.1   首先在復層一側的基層處用J422 （4.0mm）焊條進行焊接，電流170 190A，焊速120150mm/min，注意其焊道不得觸及和熔化復層，復層側的基層焊接完畢后，徹底清除過渡層熔渣及其表面附著層，并用砂輪機修磨平整，不允許有凹槽及凸起，打磨干凈后用A042（4.0mm）焊接過渡層，焊接過渡層時一定要將坡口內的基層金屬全部覆蓋上，不能有裸露的基層金屬直接與復合層相焊，焊接電流160 180A，電壓2224V，采用直焊道不擺動快速焊接法

12、，過渡層厚度為a11.5mm （基層）+b0.50.8mm（復層），焊縫形狀保持平滑，防止焊縫中間凸起, 否則應用砂輪機打磨平整、干凈后焊接復層，復層焊接采用A022焊條（ 4.0mm）焊接，電流160180A，電壓2225V，焊接速度140160mm/min，復層（SUS316L）焊接完畢后磨平焊縫余高，但不得低于母材（丁字接頭處過渡層及復層預留，具體要求見2.7.2 丁字接頭焊接要求）。內部焊接完畢后用碳弧氣刨在外部的基層一側進行清根，要把未焊透及焊接缺陷（如氣孔、夾雜等）刨掉，要求氣刨后的刨槽寬度、深度一致，氣刨后用磨光機把刨槽內外的滲碳、滲銅、氧化層等磨掉，用鋼絲刷將刨槽仔細清理干凈,

13、 并采用埋弧焊進行蓋面，焊絲牌號為H08A（4.0mm）焊劑牌號為HJ431，電流為720760A，電壓為3236V，焊接速度為2426m/h。         注意：        （1）焊前若發(fā)現不銹鋼復合鋼板有分層現象，不允許進行焊接。如果在焊接坡口邊緣有分層，會導致鋼板復層和基層之間焊合不良。此時必須將不銹復合鋼板全部進行無損檢測，如判斷其分層范圍很小，可以徹底鏟除分層進行焊補（即堆焊），修復后才能進行正式焊接。      （2

14、）復層表面劃傷深度在0.20.5mm 時必須進行修復，0.5mm時需進行修補，每焊完一道焊縫，特別是復層和過渡層，必須按要求進行檢驗，發(fā)現超標缺陷，必須進行返修。        （3）焊接時應注意引弧和熄弧的質量，收弧應將弧坑填滿，以免產生弧坑裂紋，多層焊時的層間接頭應錯開。        （4）對復層、基層和過渡層所用的三種焊接材料分別做出明顯標記，嚴格區(qū)分，防止混淆。絕對禁止用焊接基層的焊接材料焊接過渡層或焊接復層；同樣也要防止焊接復層的焊接材料用錯在焊接基層或過渡層的焊

15、縫上。        （5）過渡層采用焊條電弧焊，在保證焊透的情況下，為了減少合金元素的稀釋，希望熔合比小一些，盡可能采用小的焊接電流、快速焊、焊條不允許做橫向擺動的焊接，復層被熔化的寬度和深度盡量保持均勻一致。        （6）焊接時應注意引弧和熄弧的質量，收弧時應將弧坑填滿，以免產生弧坑裂紋，多層焊時的層間接頭應錯開。2.7.2    丁字接頭焊接        丁字接頭焊接時的焊接順序為

16、：焊接a時將a焊縫箭頭處3050mm處的過渡層及復合層不焊，待b焊縫基層焊接完成以后將整個丁字接頭處的過渡層及復層按照2.7中的焊接工藝進行焊接（如圖2所示）。2011-7-11 16:57:58 上傳下載附件 (2.29 KB) 3    檢    驗3.1   基層、過渡層及復層全部焊接完畢后進行射線探傷，檢測比例為各條焊接接頭長度的20%，以JB4730.2-2005 承壓設備無損檢測中的級為合格。過渡層、復層焊接接頭應進行100% 著色探傷檢查，焊接接頭表面不得有明顯的裂紋、夾渣、氣泡等表面缺陷。3.2   

17、;設備全部完成并經檢驗合格后，全部不銹鋼內表面焊縫應進行酸洗鈍化處理。  4    焊縫的返修        當檢測出內部不允許的缺陷時應進行返修，因復合鋼板的焊接缺陷的深度不易確定，因而返修時分兩種情況進行：4.1  返修時從基層打磨有兩種可能4.1.2    缺陷僅存在于基層，去除缺陷后用J422焊條進行補焊后修磨即可。4.1.3    缺陷處在過渡層或復層，此時應在磨至一定基層深度后早做判斷并盡早停止，用J422焊條修復后再從復層

18、一側尋找缺陷。待磨到缺陷時將缺陷徹底清除，然后全部用過渡層焊條（A042）采用小電流、小參數進行補焊，注意道間溫度不宜過高，然后修磨。4.2  返修時從復層側打磨，也存在兩種情況4.2.1    缺陷處于較深的基層，這時應先用J422焊條適當填充，注意過渡層所處的位置和熔深，在焊接接近0.5 1.5mm時進行打磨，徹底清除濺落在過渡層及復層金屬表面的飛濺，著色檢查坡口兩側的復層是否因焊接受熱出現脫層現象，如有脫層應將局部脫層剝離后用A042焊條堆焊至與復層面齊平，修磨坡口后用著色重新檢查，合格后用A042焊條過渡焊接，面層用A022焊條修復。4.2.2    缺陷位于過渡層或復層，直接用A022焊條進行補焊，焊后修磨。       返修后的焊縫應重新按照JB4730.2 -2005承壓設備無損檢測的要求進行射線檢測，級合格。  5    結束語       按照文中所述焊接工藝制造的Q235B+SUS316L不銹鋼復合鋼板設備各項性能指標滿足要求，設備投用后運行狀態(tài)良好，證明所述工藝具有一定的先進性和實用性。  參考文獻1 國家機械工業(yè)局,