不锈钢(gāng)复合板焊接工艺特点和技巧
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不锈钢复合(hé)板是由复层(不锈钢)和基层(碳(tàn)钢、低合金钢等)复合轧制而成的双金(jīn)属,由复层(céng)保证耐蚀性能,强度主要(yào)靠基层获得,这样可以节约大量不锈(xiù)钢,具有良好的经济价值。不锈钢复合板由于具有良好的综合性能和(hé)价格优(yōu)势,在石油化工、食品工业(yè)等领域得到日(rì)益广泛的应用。不锈钢复合板焊接(jiē)既不(bú)同于不锈钢(gāng),也不同于碳钢或低合金钢,而有其特点和难点。
一、不锈钢复合板的焊(hàn)接特点 从(cóng)设计角度考虑,不锈钢复合板的基(jī)层主要是保证强度,复层主要是保证其(qí)耐蚀性能,中间增(zēng)加的过渡层只是焊接工艺的需要。为了保(bǎo)证复合钢板不失去其原有的综合性能,需要对基层和复层分别焊接。除了基(jī)层和复层的焊接外(wài),还有过渡层焊接的问题,这是不锈钢复(fù)合板焊接的(de)主(zhǔ)要特点。复层(céng)焊缝和基层焊缝之问,以及复层焊缝与基层母材交(jiāo)界处宜(yí)采用过渡焊缝。基层和复层的过渡(dù)层焊接是不锈钢(gāng)复合板焊(hàn)接的关(guān)键。
二、不锈钢复合板焊接(jiē)技术要点 1.焊接(jiē)方法的选择 焊接不锈钢复(fù)合板时(shí),基层大都采用焊条电弧焊。对于直(zhí)径大(dà)、厚度大的不锈钢复合板产品,基层也可以采用埋弧焊。基层采用埋弧焊的优越性是多方面的:生(shēng)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。过渡层和复(fù)层焊接,*常用(yòng)的方法是焊条电(diàn)弧焊。 2.焊接工艺评定 GBl50 1998《钢制压力容器》规定(dìng),凡(fán)是新材料、新焊接工(gōng)艺均应进行焊接工艺评定(dìng)。焊接工艺评定应以可(kě)靠的钢材焊接(jiē)性能试验为依据,并在产品焊接之前完(wán)成。不锈钢复合板能(néng)否通(tōng)过焊接工艺评定,是不锈钢复合板焊接(jiē)的关(guān)键所在。目前,不锈(xiù)钢复合板的焊接工艺(yì)评定应(yīng)按照JB 4708~2000《钢制压力容器焊接工艺评定》附录A(标准的(de)附(fù)录)“不锈钢复(fù)合钢焊接工艺评定”进行,并遵守该标准(zhǔn)正文的有关规定。 |
3.焊接材(cái)料的(de)选择
不锈钢复(fù)合板的焊接(jiē)材(cái)料按照JB/T 4709—2000《钢(gāng)制压力容器焊接规程》正文和附录(lù)A(标准的附录)“不锈钢(gāng)复合钢焊接规程”表A1推荐(jiàn)选用。
不锈钢(gāng)复合板过渡层的焊接十分重要,过渡层焊接材料的选择也十分重要。焊接过渡层的目的,是为了补偿由于稀释所引起的合金元素(如铬、镍等)的(de)降低,使复层焊缝的(de)合金成分保持应有的水平。过(guò)渡层焊接时,基层结构钢的局部熔化使不锈钢焊缝合金成(chéng)分稀释。同时,还有铬、镍合金元素(sù)的烧损(sǔn)问题。这样就会降低不锈钢(gāng)焊缝中的铬、镍合金元素含量,增加不锈钢焊缝的含碳量,从而使不锈钢焊(hàn)缝中容易形成硬而脆的马氏体组织,降低焊接接(jiē)头的(de)塑性、韧性和耐腐蚀性能。因此,在实际焊接生产中,为了补偿这些合金元素的损失,使(shǐ)过渡层的合金性能保持应有(yǒu)的水(shuǐ)平,应该选用含Cr、Ni等合(hé)金元素量高和(hé)含碳量低的焊接(jiē)材料,但也应考虑抗裂(liè)性,控制焊缝的(de)稀(xī)释率。这样才能在正常的焊接参数下,得到双相组(zǔ)织的焊(hàn)缝,避免产生大量马氏体组(zǔ)织和焊接冷裂纹。在不锈钢复合板过渡层焊接中,不仅存在着合金元素(sù)的稀释和烧损(sǔn),而且还有组织和性质上(shàng)的变化。因此,从保(bǎo)证过渡区的安(ān)全性出发,采用奥307、奥312型焊条是比较恰当(dāng)的。
应根据图(tú)样要求或工艺条件选用标准(zhǔn)坡口或自(zì)行(háng)设计坡口。不锈钢复合板的坡口应有利于减少过渡层焊缝金属的稀释率。不锈钢复合板常(cháng)用坡口形式和(hé)尺寸可按JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》附录A(标准的附录)“不锈钢复(fù)合钢焊接规程”图A1、图A2选用,参见图1、图2。
图(tú)1、图2所示的(de)焊接坡(pō)口形式可供基层采用埋(mái)狐焊时(shí)参考。这种坡(pō)几形(xíng)式的(de)优点是:
(1)坡口尺寸标(biāo)注以复层为基准,尽(jìn)量使(shǐ)复层对齐,以保证其耐腐蚀(shí)性能。
(2)基层与(yǔ)复层完全分开,便于焊工实际操作。
(3)在剥离复层侧时,向基层刨去深度1Mm,增加了复层的厚度,保证了过渡层和复(fù)层的焊接质量,保证了耐腐蚀性能。
(4)在复层侧设计30。斜角,可(kě)以防(fáng)止焊缝夹渣和未熔合缺(quē)陷。
(5)有利于进行x射线探伤检查,易于发现缺陷,便(biàn)于返修。
5.控制错边量
对不锈钢复合板错边量控(kòng)制的要求要比普通(tōng)碳钢或低合金钢(gāng)严格得多,控制不锈钢(gāng)复合板的(de)错边量不超标,是保(bǎo)证(zhèng)其(qí)强(qiáng)度和耐蚀性能的一个关键。为(wéi)此,采取以下措施:
(1)严格按照“筒体下料展开尺寸的**解”计算(suàn)展开长度,并保证实际下料尺寸准确(què)。
(2)保证筒节滚圆质量(liàng),控制好圆度。
(3)坡口形(xíng)式(shì)尺寸标注以复层为基准,确(què)保错边量不超标。
(4)环缝组对采用“圆环形径向找圆工装”,保(bǎo)证简体圆(yuán)度(dù),保证组对质量。
(5)封头与筒体(tǐ)组对,首先保(bǎo)证各自的网度,再以封头(tóu)周长匹配筒体周长,保证封头与筒休(xiū)的组对质量。
(6)组对时以复层为基准(zhǔn),防(fáng)止复层错边量超标。
6.施焊焊工
从事锅炉压力容器焊接工作的焊工必(bì)须按照国家(jiā)质量监督检验检疫(yì)总局制定(dìng)的《锅(guō)炉压力容器压力(lì)箭道焊_I二考试与管理规则》进行考试,取得焊工合格证后,才(cái)能在有(yǒu)效期间内担任合格项目范围内的焊(hàn)接工作。焊工必须按图(tú)样、工艺(yì)文件(jiàn)和技术标准施焊。焊工应在规定部位打上焊工钢印,对于有防腐要求的不锈钢以及复合钢板制压力容器不得在(zài)防(fáng)腐而采用硬印作为(wéi)焊工识(shí)别标志,而应用简图记录焊工(gōng)代(dài)号,并(bìng)将(jiāng)简图列入产品质量证明书中提(tí)供给用户。
7.焊接要求
为了保证不锈钢复合板原有的综合性能,应(yīng)对基层、过渡层和复层分别进(jìn)行焊接。不锈钢复合板焊接时,应注意以(yǐ)下几点:
(1)严格按照(zhào)图(tú)样、焊(hàn)接工艺和有关标准施(shī)焊(hàn)。
(2)遵循先(xiān)焊接基层,再焊(hàn)接过(guò)渡层(céng),*后焊接复层的焊接顺序。
(3)为防止沾附焊(hàn)接飞溅,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。
(4)定位焊缝只允许在基层金属(shǔ)而上采(cǎi)用焊接基层金属的电焊条施焊(hàn)。
(5)基(jī)层的焊接,应严防基层焊缝熔化到不锈钢的过渡层甚至复(fù)层焊缝,以免少量高铬、高镍(niè)的不锈钢成分稀释到碳素(sù)钢焊缝中形成马氏体组织而发生硬(yìng)化。在不(bú)锈钢一侧的基层焊缝尽量采用无飞溅的焊接方法(例(lì)如埋弧焊、非熔化极氩(yà)弧焊等),因(yīn)为碳素钢的飞溅(jiàn)会在(zài)复层表面造(zào)成锈(xiù)蚀。
(6)严防碳钢或低合金钢焊条(tiáo)焊接在复层上或过渡层焊条焊在复层面上。
(7)焊(hàn)接过渡层(céng)时,为减小稀释率(lǜ),在保证焊透的条件下,应尽可能采用小直径焊条,并采用(yòng)小规范反极性进行直道焊,以降低基层对过渡层焊(hàn)缝的稀释。
(8)复层焊接前,仔细**坡口(kǒu)边(biān)缘复层坡(pō)口上的飞溅物。
(9)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(bǎi)动焊法,尽量采用小的焊接(jiē)热输入和电流,并快(kuài)速焊接。复层焊接时,不应预热和缓冷,有时甚至采取强制冷却措施,以(yǐ)尽量减少焊缝在400~850%温度区问的停留时(shí)间(jiān),防止焊缝产生奥(ào)氏体品界局部贫铬(gè),析出(chū)σ脆性相,产生475℃脆性,从而保证焊缝金(jīn)属具有良好的力学性能和抗晶问腐蚀性(xìng)能。
(10)不锈钢复(fù)合板焊接的关键是提高焊缝一次合格率(lǜ),减少返(fǎn)修次数。因为不锈钢(gāng)复合板焊接接头(tóu)的组织和(hé)性能十分(fèn)不均匀,焊缝返修时经常产生热裂纹(wén)。
(11)不锈钢设备接触介质的一面焊缝应(yīng)尽可能(néng)*后焊接。
(12)严格控制不锈钢表(biǎo)面机械损伤和飞溅物。
8.预热和热处理
不锈钢复合板焊前(qián)预热和(hé)焊后热(rè)处理按JB/T4709--2000《钢制压力容(róng)器焊接规程》进行。
(1)焊前预热 当不锈钢复合板基层需要预热(rè)时,应以复合(hé)钢的总厚度作为(wéi)确定预热温度的厚度参数。当基层需要进行预热时,施焊过渡层的焊缝也必(bì)须预热。
(2)焊后热处理不锈钢复合板应(yīng)尽量避免焊后热处理(lǐ)。当需要进行(háng)焊后热处理时,应避免复层母材和焊接(jiē)接头中铬(gè)碳化物析出和形成σ,相(xiàng)。如焊后热(rè)处理温度在不锈钢的敏化温度区(qū)间(jiān)之内,就会降低不锈钢的耐腐蚀性能,使不锈钢产生晶间腐蚀裂纹。为解决这个问题,可以采用“低温长(zhǎng)时”的热处理方式(shì),即适当降低热处理温度,延长保温时间(jiān)。
9.焊接检验(yàn)
在(zài)基层焊接完毕(bì)之后、过渡层(céng)与复层焊接之前,对基层一般应进行射线探伤检查。发现超标缺陷,立即进行返修。返修完毕并经射线探伤检查合格后,再将复层侧的基层焊缝表面打磨(mó)平整,一般应进行渗透探伤(shāng)检查,经过渗透探伤检查合格后,再焊接过(guò)渡层和(hé)复层。过渡层和复层焊接完毕后,一(yī)般还应进行渗透探伤检查。
三、结(jié)语
综上所述,不锈钢复合板焊接技术要点(diǎn)主要有:
(1)设计科(kē)学合理的焊接坡口形式。
(2)严格控制(zhì)不锈钢复合板的(de)错边量。
(3)正确选择焊接(jiē)方法、焊(hàn)接材料与合理的焊接参数。
(4)由持证(zhèng)焊工(gōng)在有效期问内担任合格项目范围内的焊接工作。
(5)正确选择(zé)合理的焊接顺序。
(6)基层和复层之间的过渡层焊接是不锈钢复合板焊接的关键,过渡层的成分选择也十分重(chóng)要。