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不锈钢复合板焊接技术要点

已关闭 悬赏分:0 - 提问时间 2012-05-23 14:43

不锈钢复合板是由复层(不锈钢)和基层(碳钢、低合金钢等)复合轧制而成的双金属,由复层保证耐蚀性能,强度主要靠基层获得,这样可以节约大量不锈钢,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价格优势,在石油化工、食品工业等领域得到日益广泛的应用。不锈钢复合板焊接既不同于不锈钢,也不同于碳钢或低合金钢,而有其特点和难点。 

一、不锈钢复合板的焊接特点

从设计角度考虑,不锈钢复合板的基层主要是保证强度,复层主要是保证其耐蚀性能,中间增加的过渡层只是焊接工艺的需要。为了保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。除了基层和复层的焊接外,还有过渡层焊接的问题,这是不锈钢复合板焊接的主要特点。复层焊缝和基层焊缝之问,以及复层焊缝与基层母材交界处宜采用过渡焊缝。基层和复层的过渡层焊接是不锈钢复合板焊接的关键。

二、不锈钢复合板焊接技术要点

1.焊接方法的选择

焊接不锈钢复合板时,基层大都采用焊条电弧焊。对于直径大、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。过渡层和复层焊接,最常用的方法是焊条电弧焊。

2.焊接工艺评定

GBl50 1998《钢制压力容器》规定,凡是新材料、新焊接工艺均应进行焊接工艺评定。焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验为依据,并在产品焊接之前完成。不锈钢复合板能否通过焊接工艺评定,是不锈钢复合板焊接的关键所在。目前,不锈钢复合板的焊接工艺评定应按照JB 4708~2000《钢制压力容器焊接工艺评定》附录A(标准的附录)“不锈钢复合钢焊接工艺评定”进行,并遵守该标准正文的有关规定。 

3.焊接材料的选择

不锈钢复合板的焊接材料按照JB/T 4709—2000《钢制压力容器焊接规程》正文和附录A(标准的附录)“不锈钢复合钢焊接规程”表A1推荐选用。

不锈钢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)的降低,使复层焊缝的合金成分保持应有的水平。过渡层焊接时,基层结构钢的局部熔化使不锈钢焊缝合金成分稀释。同时,还有铬、镍合金元素的烧损问题。这样就会降低不锈钢焊缝中的铬、镍合金元素含量,增加不锈钢焊缝的含碳量,从而使不锈钢焊缝中容易形成硬而脆的马氏体组织,降低焊接接头的塑性、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,使过渡层的合金性能保持应有的水平,应该选用含Cr、Ni等合金元素量高和含碳量低的焊接材料,但也应考虑抗裂性,控制焊缝的稀释率。这样才能在正常的焊接参数下,得到双相组织的焊缝,避免产生大量马氏体组织和焊接冷裂纹。在不锈钢复合板过渡层焊接中,不仅存在着合金元素的稀释和烧损,而且还有组织和性质上的变化。因此,从保证过渡区的安全性出发,采用奥307、奥312型焊条是比较恰当的。 

4.坡口设计

应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计坡口。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。不锈钢复合板常用坡口形式和尺寸可按JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》附录A(标准的附录)“不锈钢复合钢焊接规程”图A1、图A2选用,参见图1、图2。

 

 
 

图1、图2所示的焊接坡口形式可供基层采用埋狐焊时参考。这种坡几形式的优点是:
(1)坡口尺寸标注以复层为基准,尽量使复层对齐,以保证其耐腐蚀性能。
(2)基层与复层完全分开,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,可以防止焊缝夹渣和未熔合缺陷。
(5)有利于进行x射线探伤检查,易于发现缺陷,便于返修。 

5.控制错边量

对不锈钢复合板错边量控制的要求要比普通碳钢或低合金钢严格得多,控制不锈钢复合板的错边量不超标,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”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复层为基准,确保错边量不超标。
(4)环缝组对采用“圆环形径向找圆工装”,保证简体圆度,保证组对质量。
(5)封头与筒体组对,首先保证各自的网度,再以封头周长匹配筒体周长,保证封头与筒休的组对质量。
(6)组对时以复层为基准,防止复层错边量超标。

6.施焊焊工

从事锅炉压力容器焊接工作的焊工必须按照国家质量监督检验检疫总局制定的《锅炉压力容器压力箭道焊_I二考试与管理规则》进行考试,取得焊工合格证后,才能在有效期间内担任合格项目范围内的焊接工作。焊工必须按图样、工艺文件和技术标准施焊。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防腐而采用硬印作为焊工识别标志,而应用简图记录焊工代号,并将简图列入产品质量证明书中提供给用户。

7.焊接要求
为了保证不锈钢复合板原有的综合性能,应对基层、过渡层和复层分别进行焊接。不锈钢复合板焊接时,应注意以下几点:
(1)严格按照图样、焊接工艺和有关标准施焊。
(2)遵循先焊接基层,再焊接过渡层,最后焊接复层的焊接顺序。
(3)为防止沾附焊接飞溅,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而上采用焊接基层金属的电焊条施焊。
(5)基层的焊接,应严防基层焊缝熔化到不锈钢的过渡层甚至复层焊缝,以免少量高铬、高镍的不锈钢成分稀释到碳素钢焊缝中形成马氏体组织而发生硬化。在不锈钢一侧的基层焊缝尽量采用无飞溅的焊接方法(例如埋弧焊、非熔化极氩弧焊等),因为碳素钢的飞溅会在复层表面造成锈蚀。
(6)严防碳钢或低合金钢焊条焊接在复层上或过渡层焊条焊在复层面上。
(7)焊接过渡层时,为减小稀释率,在保证焊透的条件下,应尽可能采用小直径焊条,并采用小规范反极性进行直道焊,以降低基层对过渡层焊缝的稀释。
(8)复层焊接前,仔细清除坡口边缘复层坡口上的飞溅物。
(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动焊法,尽量采用小的焊接热输入和电流,并快速焊接。复层焊接时,不应预热和缓冷,有时甚至采取强制冷却措施,以尽量减少焊缝在400~850%温度区问的停留时间,防止焊缝产生奥氏体品界局部贫铬,析出σ脆性相,产生475℃脆性,从而保证焊缝金属具有良好的力学性能和抗晶问腐蚀性能。
(10)不锈钢复合板焊接的关键是提高焊缝一次合格率,减少返修次数。因为不锈钢复合板焊接接头的组织和性能十分不均匀,焊缝返修时经常产生热裂纹。
(11)不锈钢设备接触介质的一面焊缝应尽可能最后焊接。
(12)严格控制不锈钢表面机械损伤和飞溅物。

8.预热和热处理

不锈钢复合板焊前预热和焊后热处理按JB/T4709--2000《钢制压力容器焊接规程》进行。
(1)焊前预热 当不锈钢复合板基层需要预热时,应以复合钢的总厚度作为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须预热。
(2)焊后热处理不锈钢复合板应尽量避免焊后热处理。当需要进行焊后热处理时,应避免复层母材和焊接接头中铬碳化物析出和形成σ,相。如焊后热处理温度在不锈钢的敏化温度区间之内,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“低温长时”的热处理方式,即适当降低热处理温度,延长保温时间。

9.焊接检验

在基层焊接完毕之后、过渡层与复层焊接之前,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平整,一般应进行渗透探伤检查,经过渗透探伤检查合格后,再焊接过渡层和复层。过渡层和复层焊接完毕后,一般还应进行渗透探伤检查。

三、结语

综上所述,不锈钢复合板焊接技术要点主要有:
(1)设计科学合理的焊接坡口形式。
(2)严格控制不锈钢复合板的错边量。
(3)正确选择焊接方法、焊接材料与合理的焊接参数。
(4)由持证焊工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要。

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