厚度为mm的复合钢板,应进行焊前预热,其温度为100～150℃,并应进行焊后热处理。建议在奥氏体系复合钢板焊接工艺评定标准中增加覆层化学成分分析检查项目。首先科学性来自对客观事物的周密而详尽的调查研究。
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奥氏体系复合钢板的焊接工艺 摘要通过对奥氏体系复合钢板焊接工艺评定、焊接工艺编制、焊工培训、焊接质量 检验、酸洗-钝化处理等环节的试验和实施,解决了奥氏体系复合钢板焊接技术和与此相 关的一些生产技术难题,圆满地制成了奥氏体系复合钢板产品。 关键词：复合钢板焊接工艺焊接工艺评定 0前言 10万吨/年甲醇工程中的3台分离器的筒体需用奥氏体系复合钢板(16MnR+SUS304)制 作，其规格分别为φ1400 mm×(18+3)mm×2600 mm,φ1200 mm×(16+3)mm×3000 mm,φ2200 mm×(36+3)mm×4650 mm。经试验，较好地解决了奥氏体体系复合钢板焊 接技术和相关的一些生产技术难题，圆满地制成了奥氏体系复合钢板产品。 1技术方案 1.1焊接工艺评定 根据GB150—1998《钢制压力容器》的规定,选用(18+3)mm和(36+3)mm两种规格 的奥氏体系复合钢板进行焊接工艺评定。参照的主要标准是JB4708—2000《钢制压力容器 焊接工艺评定》、JB/T 4709—2000《钢制压力容器焊接规程》、GB/T13148—91《不锈复 合 钢板焊接技术条件》、CD130A3—84《不锈复合钢板焊制压力容器技术条件》。 1.1.1焊接方法的选择 以往焊接不锈钢复合板时,基层大都采用焊条电弧焊。由于该奥氏体系复合钢板产品 直径大、壁厚厚,工期紧,决定基层采用埋弧自动焊,过渡层和覆层采用焊条电弧焊。 1.1.2坡口形式的设计 为了保证奥氏体系复合钢板原有的综合性能,应对基层、过渡层和覆层分别进行焊接。 设计的坡口根部间隙b=0～2 mm,坡口形式如图1所示。其优点是: (1)便于基层采用埋弧自动焊进行施焊。 (2)坡口尺寸标注以覆层为基准,尽量使覆层对齐,以保证其耐腐蚀性能。
1.1.3焊前预热和焊后热处理 厚度为(18+3)mm的复合钢板,不必进行焊前预热和焊后热处理。厚度为(36+3)mm 的复合钢板,应进行焊前预热,其温度为100～150℃,并应进行焊后热处理。为避开奥氏体 不锈钢的敏化温度区间(580～620℃),采用“低温长时”的热处理方式,即热处理温度为 500～550℃,保温时间不少于8 h。焊后热处理应在基层焊接结束之后、过渡层与覆层焊 接之前进行。 1.1.4焊接工艺参数 焊接材料的选择及焊接工艺参数见表1。 在确定奥氏体系复合钢板焊接工艺参数时,应注意以下几点: (1)遵循先焊基层,再焊过渡层,最后焊覆层的焊接顺序。 (2)过渡层焊接应采用小直径焊条,并采用小参数反极性进行直道焊,以降低基层对过 渡层焊缝的稀释作用。 (3)覆层焊接时,应选用小直径焊条,并以小参数反极性进行直道焊。
按照图纸要求,采取酸洗-钝化一次处理的方法,取得了良好的酸洗-钝化效果。 2奥氏体系复合钢板焊接工艺的改进 2.1焊接方法的改进 从掌握的资料来看,奥氏体系复合钢板基层焊接往往采用焊条电弧焊,现改用埋弧自 动焊焊接,并顺利地通过了焊接工艺评定。基层采用埋弧自动焊焊接,其优越性是多方面的, 生产效率高,焊缝质量优良,表面成形美观,劳动条件好,节省了焊材和能源。 2.2坡口形式设计合理 以往奥氏体系复合钢板焊接坡口形式主要是为用焊条电弧焊焊接基层而设计的。采用 埋弧自动焊焊接基层,专门设计了焊接坡口形式。实践证明,设计的焊接坡口形式科学合 理、经济可行。 2.3增加覆层化学成分分析检查项目 在焊接工艺评定过程中,参照了“不锈钢复合钢板焊接工艺评定试验” [1] 所介绍的试 验项目,同时增加了覆层化学成分分析一项检查项目。其理由是: (1)覆层焊接特别是覆层侧剥离一定深度后焊接,在一定程度上可以说是在基层上堆 焊不锈钢,而JB4708—2000《钢制压力容器焊接工艺评定》标准对于耐蚀层堆焊工艺评定 是有覆层化学成分分析检查要求的。 (2)GB/T13148—91《不锈复合钢板焊接技术条件》附加试验项目有“复材焊缝成分 分析”检查要求。 (3)CD130A3—84《不锈复合钢板焊制压力容器技术条件》对板材检验有“复层化学成 分分析”要求。 2.4错边量控制措施得当 对奥氏体系复合钢板错边量的控制要求比普通碳钢或低合金钢严格得多,错边量不超 标,是保证其强度和耐蚀性能的一个关键。为此,采取以下措施: (1)严格按照“筒体下料展开尺寸的精确解” [2] 计算展开长度,并保证实际下料尺寸准 确。 (2)保证筒节滚圆质量,控制好圆度。 (3)坡口形式尺寸标注以覆层为基准,确保错边量不超标。 (4)环缝组对时采用“圆环形径向找圆工装”,保证筒体圆度和组对质量。 (5)封头与筒体组对,首先保证各自的圆度,再以封头周长匹配筒体周长,保证封头与 筒体的组对质量。 2.5满足焊缝探伤要求的措施可行 奥氏体系复合钢板射线探伤仅对基层而言,覆层只需进行渗透探伤检查。在设计焊接 坡口形式时,将覆层侧剥离10～14 mm宽度,为X射线照相提供可对比的宽度。基层焊缝应比 剥离后的平面高出0～4mm,这也正是GB150—1998《钢制压力容器》对自动焊焊缝余高的规 定。这时,在X射线照相底片上就是焊缝颜色较亮,母材颜色较暗,分辨率高,容易发现焊缝 缺陷,也便于焊缝返修。这里的关键是:①保证剥离面平整,不允许出现明显的凸凹面及倾 斜面；②保证焊缝余高为0～4 mm,最好应比剥离面稍高；③焊缝只允许熔化剥离面2～3 mm 宽度,留出7～12 mm的剥离面宽度作为可对比宽度,不允许基层焊缝覆盖整个剥离面,更不 允许熔化覆层。 3结论 (1)采用埋弧自动焊焊接奥氏体系复合钢板基层是完全可行的,设计的坡口形式科学合理。 (2)控制奥氏体系复合钢板错边量的措施和满足焊缝探伤要求的措施是有效的,且方 便可行。 (3)建议在奥氏体系复合钢板焊接工艺评定标准中增加覆层化学成分分析检查项目。 参考文献 [1]戈兆文,徐道荣,王立新.不锈钢复合钢板焊接工艺评定试验[J].压力容器,1994, 11(2):172-175. [2]张建文.大型不锈复合钢板压力容器的制造质量控制[J].压力容器,1997,14 (1):67-69.