鐵素體不銹鋼復(fù)合板焊接工藝實(shí)踐

王東恒

(大連昌豐重工集團(tuán)有限公司，遼寧大連 116200）

鐵素體不銹鋼復(fù)合板焊接工藝實(shí)踐

王東恒

(大連昌豐重工集團(tuán)有限公司，遼寧大連 116200）

鐵素體不銹鋼復(fù)合板S11348/Q245R的焊接，不同于單一材料的焊接，兩種材料焊接性有很大差異，通過舍弗勒焊縫組織圖，選用并驗(yàn)證焊接材料，制定焊接工藝。

鐵素體不銹鋼復(fù)合板；舍弗勒焊縫組織圖；過渡層；焊接工藝

在典型的不銹鋼復(fù)合板容器中，復(fù)層經(jīng)常采用的是以S30408為代表的奧氏體不銹鋼。但對于鐵素體不銹鋼卻鮮有見到。我公司在制造某加氫裂化裝置項(xiàng)目中，罐式容器筒體為S11348/Q245R爆炸復(fù)合板材料。容器屬于II類，介質(zhì)為堿液、二硫化物。S11348作為覆層用來保證堿性環(huán)境下耐應(yīng)力腐蝕性能，屬于鐵素體不銹鋼。相比傳統(tǒng)的奧氏體不銹鋼（比如S30408）而言,S11348避免了奧氏體不銹鋼在應(yīng)力腐蝕方面的缺點(diǎn)，其次還廉價(jià)。

此項(xiàng)復(fù)合板焊接過程中存在兩種困難。其一，S11348屬于鐵素體不銹鋼，其復(fù)合后的焊接性不同于尋常的奧氏體不銹鋼（比如S30408）。其二，復(fù)合層厚度很薄，為2mm。給焊接操作過程帶來了困難。

為了滿足焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，在焊接制造前進(jìn)行了一系列焊接工藝準(zhǔn)備。

1 焊接性分析

1.1 化學(xué)成分對比

由表1可知，S11348和Q245R化學(xué)成分相差很大，屬于異種鋼焊接。

1.2 焊接性比較

Q245R屬于碳素鋼，屬于壓力容器常用鋼材，可焊性很好。S11348屬于鐵素體不銹鋼。比奧氏體不銹鋼有更大的晶間腐蝕傾向。

1.3 焊接時(shí)存在的問題

焊材選擇如下：根據(jù)NB/T47015推薦,基層焊材選擇J427焊條，過渡層選擇A307焊條，覆層選用A137焊條。本廠焊材成分如表2

表2 焊材成分表

復(fù)合板焊接的難點(diǎn)在于過渡層的焊接。過渡層如果采用與基層相同的碳鋼焊條（J427），熔合比取0.3-0.4，則會(huì)因?yàn)椴讳P鋼層合金元素混入過渡層，根據(jù)舍弗勒焊縫組織圖很容易得知焊縫落在為M馬氏體區(qū)(O1點(diǎn))，極為不利。如果采用覆層焊材A137，則會(huì)由于碳鋼對不銹鋼的稀釋作用，最終由舍弗勒焊縫組織圖可知組織為M+（0～1%）F(O2點(diǎn))，同樣對于力學(xué)性能是不利的。如果采用A307焊條，同樣由舍弗勒圖，結(jié)果為A+F(O3點(diǎn))，成分為A+0%～5%左右的鐵素體，說明該方法非常令人滿意，可以獲得較為良好的力學(xué)性能和耐蝕性能。

圖1 舍弗勒焊縫組織圖

注：a點(diǎn)為Q245R，b點(diǎn)為S11348，C點(diǎn)為J427，d點(diǎn)為A137，e點(diǎn)為A307位置，O1為用J427焊條所得到的組織區(qū)域，O2為A137焊條得到的組織區(qū)域，O3為A307焊條得到的組織區(qū)域。

1.4 焊接工藝評定

由于覆層不參與強(qiáng)度計(jì)算，由NB/T47014可采用基層評定加耐蝕堆焊評定共同支持。

基層評定：10mmQ245R板對接，焊材選用J427。

耐蝕堆焊評定：10mmQ245R上堆焊一層A307（φ3.2mm），然后再堆A137（φ3.2mm），做側(cè)彎和化學(xué)成分分析。

后經(jīng)外觀、射線、滲透、力學(xué)性能和化學(xué)分析等，各項(xiàng)目均合格，證明焊接工藝的可行性。

2 焊接工藝

2.1 坡口選擇

為了保證焊接基層時(shí)不會(huì)超過復(fù)合線，采用剝離的辦法，兩側(cè)剝離3mm。剝離面低于復(fù)合線1.5mm。見圖2。

圖2 Q245R+S11348復(fù)合板(10+2)坡口圖

2.2 焊接工藝參數(shù)

表3 復(fù)合板焊接工藝參數(shù)

2.3 焊接要點(diǎn)

（1）任何時(shí)刻禁止在覆層引弧。

（2）層間溫度控制好，尤其是焊接過渡層④和覆層⑤之前，必須保證焊前溫度不高于150℃。

（3）過渡層和覆層的線能量要小，采用不擺動(dòng)、小電流、焊速適當(dāng)，保證較小的熔合比。

（4）注意層間清理，填滿弧坑，若發(fā)現(xiàn)氣孔夾渣，應(yīng)打磨干凈，不允許用熔化的方法去除。

（5）在每節(jié)筒體縱縫兩側(cè)，過渡層預(yù)留30mm不焊，防止影響后面環(huán)縫的基層焊道；覆層留50mm不焊，防止影響后面環(huán)縫過渡層的焊接。

3 結(jié)論

本公司首次進(jìn)行以鐵素體為覆層的S11348/Q245R不銹鋼復(fù)合板焊接，正式焊接之前經(jīng)嚴(yán)格的焊接工藝評定，嚴(yán)格制定工藝，并時(shí)刻現(xiàn)場監(jiān)督實(shí)施，制造過程未發(fā)現(xiàn)裂紋等焊接缺陷的產(chǎn)生，表明焊接不銹鋼復(fù)合板焊接的關(guān)鍵問題是確定合適的焊接金屬材料，制定合適的焊接工藝（層間溫度、熔合比、防止過渡層混入基層、防止覆層混入過渡層）。本文最終證明采用這種工藝是可行的。

[1]李亞江.焊接冶金學(xué)—材料焊接性[M].機(jī)械工業(yè)出版.

TG457

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1003-5168(2014)04-0127-02