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不锈钢复合钢板及复合钢储罐的焊接要点及技巧

发布时间：

2023-04-16

不锈钢复合钢板既有不锈钢较强的耐腐蚀性，又有普通钢的经济性。但其制造及焊接工艺较复杂，特别是对过渡层及复合层的焊接质量要求很高。由于不锈钢复合钢板是由两层不同性质的钢板复合而成，故在焊接时有其特殊性，针对不锈钢复合钢板的焊接要点及技巧进行了探讨。

不锈钢复合钢板焊接要点焊接技巧

焊接工艺的制定

不锈复合钢板的焊接属于不同组织异种钢的焊接，焊接时如果焊接工艺不合理，在焊接应力作用下易产生结晶裂纹，在热影响区易产生液化裂纹。当用结构钢焊条焊接基层时，如果熔化到不锈钢复层，由于合金元素渗入焊缝，焊缝硬度增加，塑性降低，易导致裂纹产生；当用不锈钢焊条焊接复层时，如果熔化到结构钢基层，会使焊缝合金成分稀释而降低焊缝的塑性和耐腐蚀性。

焊接材料

复合钢板的基层和复层分别选用各自适用的焊接材料进行焊接。关键是接近复层的过渡区部分，必须考虑基层的稀释作用，选用Cr、Ni 当量较高的奥氏体填充金属来焊接过渡区部分，避免出现马氏体脆硬组织。焊接方法选用手工电弧焊。焊接材料，基层选用E5015 型焊条,焊前于 200 ℃保温 1 h 烘干；过渡层选用E309-16 (E1-23-13-16) 型焊条 , 复层选 E347-16(E0-19-10Nb-16)型焊条，焊前于 150 ℃保温1h 烘干。

坡口形式

基层侧采用“V”形坡口带钝边，复层侧采用“I”形坡口，下料方法采用等离子弧切割，坡口均采用机械方法制备。

焊前过程控制

在焊接之前，要严格按照设计和规范要求控制板料的几何尺寸，必须在允许偏差之内，严格控制以下工艺：（1）下料划线：禁止在复层表面切割线内用针划线打样冲眼，不得用墨汁、油漆涂写，尽量避免铁器碰伤、划伤表面。（2）试样材料厚度为16mm+3mm，采用切割机进行切割时复层朝下，从基层侧开始切割并严禁熔渣溅到复层表面。切割前留有加工余量，切割后用刨边机把切割的热影响区刨掉。坡口也采用刨边机进行加工，加工后的坡口要进行外观检验，不得有裂纹和分层，否则要进行修补。（3）拼接：拼接前坡口两侧各20mm内外表面要用不锈钢丝刷清理，复层距坡口100mm范围内要涂防飞溅材料。拼接时应以复层为标准，保证对口错边量≤1mm，间隙l~2mm。

焊接顺序

与单一材质的焊接相比，复合板的焊接较复杂，主要表现在焊缝金属易稀释，过渡区有碳迁移发生；熔合区易产生淬硬组织；接头存在较大的残余应力等。

过渡层由于两种钢的化学成分和物理性能差别较大，存在碳钢基层与不锈钢基层及焊接填充金属间的互熔问题，这是一个复杂的合金化过程，根据焊接顺序的不同，可分为以下两种情况。

先焊基层时，在碳钢上熔焊过渡层焊缝金属，易产生马氏体组织，硬化带小于1mm，最高硬度值约230HV。

先焊复层时，在过渡层上熔焊碳钢焊缝金属，形成中合金焊缝，硬化带约2.5mm，最高硬度值>460HV，易产生焊接裂纹。

因此，通常先在基层根部进行打底焊，再焊接基层全部，然后进行X 射线探伤检验，合格后再焊接背面。背面焊前，先用砂轮打磨清根，然后焊接过渡层，最后焊接复层。

焊接要点

（l）焊基层第一层时须特别注意不得将低合金金属沉积到复层上。（2）基层或过渡层焊后经射线探伤合格后才能开始焊接过渡层或复层。（3）焊复层前必须清除坡口边缘复层坡口上的飞溅物。（4）过渡层的熔敷金属必须完全盖满钢层b=1.5~2.5mm，并盖过不锈钢与碳钢交界面 a=0.5~1.5mm。（5）过渡层第一遍焊接要采用小参数、反极性、直道多道焊，以降低对复层的稀释。（6）复层焊接过程中为保证焊接质量要用小直径焊条进行多道焊，对焊层的堆焊高度要控制到最小，不超过1~8mm。（7）复层焊接时，必须彻底清除过渡层熔渣及其它表面附着物，道间温度控制在60℃以下，并用10倍放大镜检查无表面缺陷时，方可焊接下一层。（8）焊时应注意引弧和熄弧的质量,收弧应将弧坑填满，多层焊时的层间接头应错开。

焊接时的注意事项

（1）装配时点焊缝只能在基层上进行,无论点焊还是焊接都必须对复层进行保护，以避免碳钢污染复层。打磨过碳钢的砂轮不能再用于复层，这一点应特别注意。（2）不锈钢复合板错边对焊接影响很大，因此应在装配时严格控制坡口的错边量。（3）不得用碳钢焊材、低合金焊材在复层母材、过渡层焊缝和复层焊缝上施焊。过渡层焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材和复层母材，且应盖满基层焊缝和基层母材。（4）焊接过渡层和复层时先焊两侧，再焊中间焊道，两相临焊道之间重叠1/3~1/2，但应注意焊条摆动的幅度不要太大，摆动幅度一般为焊条直径的0.5~1.0倍；复层焊缝表面应平滑，焊道凹陷深度不大于1.5mm，焊缝金属与母材应平缓过渡，不能形成台阶。对不符合要求的焊缝可以用小直径焊条补焊，再用砂轮修磨。（5）基层焊缝和过渡层焊缝焊后应有一定凹陷，以便后面焊接，否则就用砂轮打磨。（6）接管与罐体的接头焊接：当接管是不锈钢钢管时，则此类焊缝没有基层，焊接时可先按过渡层焊接，同罐体环焊缝纵焊缝接头一样，过渡层焊完后应有一定凹陷；再焊复合层。（7）对分层或有其他缺陷的不锈钢复合板，在取得设计者同意后可进行补焊。一般可将基层去掉1.5~2.5mm，再焊过渡层和复层，焊后磨平修光。一般情况下可开长圆孔或圆孔，但最好有一定的倾斜度，以便于焊接时熔合良好。（8）在一般情况下，过渡层焊缝厚度为2~4mm，即用焊条电弧焊焊1层，最好不要超过2层，这样以便复层有足够的厚度来满足产品防腐蚀要求。在结合面复层那边过渡层厚度按（0.5~1.5）倍复层厚度，且不应大于1.8mm。（9）不锈钢复合板焊接最关键一点是不能让碳钢混入不锈钢焊缝里或复层不锈钢混入碳钢焊缝中：在焊接基层焊缝时注意焊缝不能把复层熔化，用自动埋弧焊焊接基层时更应小心，必要时把靠近复层的那层自动埋弧焊改为焊条电弧焊；在焊接过渡层时应注意复层与基层接合处的熔合情况；复层焊前应对过渡层进行铁离子检测，不合格时就应砂轮打磨再检测。在焊接时应采取措施防止焊接飞溅或打磨时的飞溅碳钢杂物进入不锈钢焊缝。（10）对需要返修的过渡层或复合层焊缝，只准用砂轮打磨清除缺陷，以避免碳钢和不锈钢相互渗入。

不合格焊缝的返修

无论是热轧或是爆炸复合钢板，在下料前，都应进行超声波探伤检验，如发现复层与基层之间有未熔合缺陷，则首先确定未熔合区的位置及面积范围，然后可采用塞焊的方法进行修复，经检验合格后，方可用于生产。不锈复合钢板焊接后，如果发现裂纹，可进行合理的返修。首先根据 X 射线探伤结果，找出缺陷的位置，用手砂轮打磨，将裂纹全部清除，再根据清除裂纹后坡口的深浅，分别选用不同的相应焊条进行焊接。如果裂纹很浅，小于不锈钢复层厚度，只用E347-16 补焊即可；如果裂纹很深，应先用 E5015 焊条薄薄地焊一层，再用 E309-16 焊条焊接过渡层，最后用E347-16 焊满并盖面。应采用窄焊道焊接，严禁横向摆弧及大电流慢速堆焊，返修中为了减小内应力，避免出现裂纹或者分层，宜采用小热量输入焊接，层间温度不宜超过60 ℃。根据GB150-98《钢制压力容器》规定，不锈复合钢板不合格焊缝返修次数不得超过两次。

结语：

不锈钢复合钢板的坡口设计应充分考虑现场施工条件。

不锈钢复合钢板在焊接施工中要严格按焊接工艺规程执行，控制焊接线能量、熔合比，确保关键层的焊接质量。

，正确理解它的焊接工艺特点，切实把焊接工艺参数控制在规定的范围内，完全可以获得满意的焊接质量，从而保证焊接接头的运行寿命。