不銹復(fù)合鋼板的焊接

周潔++逯志亮

[摘 ?要]通過(guò)分析不銹鋼復(fù)合板的焊接性，制定了不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝措施，比較全面地總結(jié)了不銹鋼復(fù)合板的焊接技術(shù)要求。

[關(guān)鍵詞]不銹復(fù)合鋼板 ?焊接性 ?焊接工藝 ? 焊接要求

中圖分類號(hào)：TV547.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）22-0002-01

前言

不銹鋼復(fù)合板是由覆層（不銹鋼）和基層（珠光體鋼）復(fù)合軋制而成的雙金屬，由覆層保證耐蝕性能，由基層滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性的要求，這樣可以節(jié)約大量不銹鋼，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。不銹鋼復(fù)合板由于具有良好的綜合性能和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在石油化工、食品工業(yè)等領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。

一、不銹復(fù)合鋼板的焊接性分析

不銹復(fù)合鋼板的焊接，為珠光體鋼與奧氏體不銹鋼兩種母材的異種鋼焊接，這兩種材料的熱物理性能、化學(xué)成分和金相組織上均存在較大差異，焊接過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題：

1.由于Cr、Ni元素在焊接過(guò)程中部分被燒損，使得焊縫中的Cr、Ni含量降低，影響覆層的耐腐蝕性【1】

2.由于基層焊縫對(duì)覆層焊縫的稀釋作用，降低焊縫中的Cr、Ni含量，增加覆層焊縫的含碳量，使基層焊縫的Cr、Ni含量增大，易導(dǎo)致基層焊縫中形成脆硬的馬氏體組織，容易產(chǎn)生裂紋，影響焊縫強(qiáng)度。[2]

3.基層焊接時(shí)可能熔化不銹鋼覆層使得合金元素?fù)饺攵鴮?dǎo)致基層焊縫金屬嚴(yán)重硬化和脆化，易于產(chǎn)生裂紋。

二、焊接工藝措施

由于不銹復(fù)合鋼板特殊的焊接性，一般在焊接不銹復(fù)合鋼時(shí)在基層與覆層之間增加一過(guò)渡層，這是不銹鋼復(fù)合板焊接的主要特點(diǎn)。復(fù)層焊縫和基層焊縫之間，以及復(fù)層焊縫與基層母材交界處宜采用過(guò)渡焊縫?；鶎雍蛷?fù)層的過(guò)渡層焊接是不銹鋼復(fù)合板焊接的關(guān)鍵。

1.焊接方法的選擇

焊接不銹鋼復(fù)合板時(shí)，基層大都采用焊條電弧焊。對(duì)于直徑大、厚度大的不銹鋼復(fù)合板產(chǎn)品，基層也可以采用埋弧焊?；鶎硬捎寐窕『傅膬?yōu)越性是多方面的：生產(chǎn)效率高、焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)、表面成形美觀、勞動(dòng)條件好、節(jié)省焊接材料和電能。過(guò)渡層和復(fù)層焊接，最常用的方法是焊條電弧焊。

2.焊接材料的選擇

過(guò)渡層位于覆層與基層的交界處，為減少基層對(duì)覆層焊縫金屬的稀釋作用，補(bǔ)充焊接過(guò)程中金屬元素的燒損，焊條電弧焊接時(shí)，可采用含鉻、鎳量高的焊條，如E309-15、E310-15，以減少稀釋的作用，并補(bǔ)充合金元素的燒損?；鶎优c覆層的焊接材料原則上采用與母材材質(zhì)相應(yīng)的焊接材料。[3]

3.坡口設(shè)計(jì)

應(yīng)根據(jù)圖樣要求或工藝條件選用標(biāo)準(zhǔn)坡口或自行設(shè)計(jì)坡口。不銹鋼復(fù)合板的坡口應(yīng)有利于減少過(guò)渡層焊縫金屬的稀釋率。

（1）坡口開(kāi)在覆層側(cè)，加大了過(guò)渡層和覆層的焊接量和不銹鋼焊條的消耗，但是在容器外面清根的方式更容易受到操作者的歡迎。同時(shí)預(yù)先去除部分覆層材料，使基層與覆層完全分開(kāi)，可避免在焊基層時(shí)可能會(huì)熔掉覆層材料的弊端，從結(jié)構(gòu)上保證焊接質(zhì)量。[4]

（2）坡口開(kāi)在基層側(cè)，減少了過(guò)渡層和覆層的焊接工作量以及不銹鋼焊條的消耗，但是在容器內(nèi)部清根，易對(duì)覆層金屬造成滲碳層和飛濺落在覆層表面留下腐蝕隱患，同時(shí)容器內(nèi)部工作環(huán)境較外部惡劣，碳弧氣刨容易給操作者造成危害。

4.裝配定位焊

裝配焊件時(shí)要求以覆層為基準(zhǔn)對(duì)齊，尤其不同厚度組隊(duì)時(shí)，如果覆層錯(cuò)邊量大，則會(huì)影響覆層面的焊接質(zhì)量，所以錯(cuò)邊最好不要超過(guò)1mm。定位焊一定要焊在基層上，長(zhǎng)度控制在10-30mm范圍內(nèi)。

5.焊接順序

焊接宜先焊基層，再焊過(guò)渡層，最后焊覆層（如圖1、圖2所示）。

（1）基層的焊接

焊接基層焊道不得觸及和熔化覆層，焊接基層時(shí)時(shí)，其焊道根部或表面，應(yīng)距覆層界面1-2mm。根據(jù)基層厚度、材質(zhì)以及結(jié)構(gòu)等因素，必要時(shí)可采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱處理。

（2）過(guò)渡層的焊接

焊接過(guò)渡層時(shí)，要在保證熔合良好的前提下盡量減少基層金屬的熔入量降低熔合比。為此應(yīng)采用較小直徑的焊條或焊絲以及較小的焊接線能量。過(guò)渡層的厚度應(yīng)不小于2mm。[5]

（3）覆層的焊接

焊接覆層時(shí)，要注意保護(hù)覆層的表面，防止焊接飛濺物損傷覆層表面，不得在覆層表面隨意引弧、焊接卡蘭、吊環(huán)以及臨時(shí)支架等。覆層焊縫表面應(yīng)盡可能與覆層表面保持平整、光順。對(duì)接焊縫余高不大于1.5mm。

三、焊接要求

為了保證不銹復(fù)合鋼板原有的綜合性能，應(yīng)對(duì)基層、過(guò)渡層和覆層分別進(jìn)行焊接。不銹復(fù)合鋼板焊接時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.嚴(yán)格按照?qǐng)D紙、焊接工藝和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施焊。

2.遵循先焊接基層，再焊接過(guò)渡層，最后焊接覆層的焊接順序。

3.為防止焊接飛濺，施焊前需在不銹復(fù)合鋼板坡口兩側(cè)100mm范圍內(nèi)刷涂防飛濺涂料。

4.定位焊縫只允許采用焊接基層金屬的焊條在基層金屬面上施焊。

5.基層的焊接，應(yīng)嚴(yán)防基層焊縫熔化到不銹鋼的過(guò)渡層甚至覆層焊縫，以免少量高鉻、高鎳的不銹鋼成分稀釋到珠光體鋼焊縫中形成馬氏體組織而發(fā)生硬化。在不銹鋼一側(cè)的基層焊縫盡量采用無(wú)飛濺的焊接方法（例如埋弧焊、非熔化極氬弧焊等），因?yàn)橹楣怏w鋼的飛濺會(huì)在覆層表面造成腐蝕。

6.焊接過(guò)渡層時(shí)，為減小稀釋率，在保證焊透的條件下，應(yīng)盡可能采用小直徑焊條，并采用小焊接參數(shù)直流反接進(jìn)行焊接，以降低基層對(duì)過(guò)渡層焊縫的稀釋。

7.復(fù)層焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量，必須控制焊接熱輸入，應(yīng)采取多層多道快速不擺動(dòng)焊法，盡量采用小的焊接熱輸入和電流，并快速焊接。復(fù)層焊接時(shí)，不應(yīng)預(yù)熱和緩冷，有時(shí)甚至采取強(qiáng)制冷卻措施，以盡量減少焊縫在400～850℃溫度區(qū)間的停留時(shí)間，防止焊縫產(chǎn)生奧氏體晶界局部貧鉻，析出σ脆性相，產(chǎn)生475℃脆性，從而保證焊縫金屬具有良好的力學(xué)性能和抗晶間腐蝕性能。

四.結(jié)束語(yǔ)

在不銹復(fù)合鋼板的焊接過(guò)程中采取的大多數(shù)工藝措施都是圍繞減少熔合比而制定的，隨著不銹復(fù)合鋼板的廣泛應(yīng)用，只有嚴(yán)格的遵循焊接工藝的有關(guān)規(guī)程，才能更好的把握不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝，解決各種不銹復(fù)合鋼板焊接結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 高青.20g+AISI405復(fù)合鋼板的焊接.維修與改造，2000.

[2] 胡華忠，閆建義.不銹復(fù)合鋼板的焊接工藝探討.化工施工技術(shù)，1998，20（5）.

[3] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編.焊接手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[4] 郭晶.國(guó)內(nèi)復(fù)合鋼板產(chǎn)品焊接中存在的問(wèn)題分析.石油化工設(shè)備.

[5] 鄒增大等.焊接材料、工藝及設(shè)備手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.