不銹鋼復合中厚鋼板基層或復層的焊接方法與焊接不銹鋼和碳鋼(或低合金結構鋼)一樣,可以采用焊條電弧焊、埋弧焊、CO2氣體保護焊、惰性氣體保護焊和復合焊等方法。復層更常用的是焊條電弧焊和氬氣保護焊。



一、焊接材料的選擇


不銹鋼復合中厚鋼板的焊縫由過渡層(又稱隔離層)、基層和復層三個部分組成,各自焊接材料的選擇如下:


 1. 過渡層所選用的焊接材料 


    為了保證復層側焊縫合金不受或少受基層金屬的稀釋,過渡層的焊接材料肯定不能選用碳鋼(或低合金鋼)的焊接材料,必須選用鉻、鎳含量高于復層中含量的不銹鋼的焊接材料。這是為了充分補償碳鋼有可能對復層焊縫金屬的稀釋作用和補充焊接過程中合金元素的燒損,且過渡層合金應具有良好的塑性和韌性。當不銹鋼復合中厚鋼板焊接構件對焊縫金屬的塑性要求和對耐蝕性要求不高時,其過渡層可選用焊接復層的焊接材料。對于大厚度的不銹復合鋼板的焊接構件,其剛度特別大,可選用純鎳焊條作為過渡層的焊接材料。


 2. 基層的焊接材料 


    選用與基層碳鋼(或低合金結構鋼)單獨焊接時相同的焊接材料,并以同樣的焊接工藝進行施焊?;鶎邮┖盖霸瓌t上不進行預熱,焊后不進行消除應力的回火處理。但是,對于厚度大、剛度大且基層為低合金結構鋼的焊接構件,仍要進行預熱,焊后仍需要進行整體或局部回火熱處理來消除焊接殘余應力?;鼗馃崽幚頊囟炔灰诉^高,一般控制在400℃,以免影響復層不銹鋼的耐蝕性。


 3. 復層焊接材料的選用 


    原則上與單獨焊接不銹鋼時的焊接材料相同,焊接工藝也相同。不銹鋼復合中厚鋼板的焊接方法和所選用的焊接材料見表5-33(摘自GB/T 13148-2008)。


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    全國壓力容器標準化技術委員會推薦《GB/T 985.2-2008復合鋼的推薦坡口》在壓力容器及受壓元件使用,見表5-34~表5-37。



    焊接坡口一般采用機械加工方法制成。若采用等離子弧切割、氣割等方法加工坡口,則應除去坡口表面的氧化層和過熱層。



二、焊接坡口


  常用對接接頭和角接接頭的坡口形式及尺寸如圖 5-15 和 圖 5-16 (摘自GB/T 13148-2008)所示。


 




三、裝配與定位焊


  不銹鋼復合中厚鋼板在組裝以前,應采用機械方法及有機溶劑(如丙酮、酒精、香蕉水等)清除焊絲表面和焊接坡口兩側不小于20mm范圍內的油污、銹跡、金屬屑、氧化膜及其他污物。多層多道焊時,應清除每道焊縫表面的熔渣和缺陷等。


  裝配時,厚度相同(基層和復層厚度均相同)的不銹鋼復合中厚鋼板,應以復層表面為基準,其錯邊量不應大于復層厚度的1/2,且不應大于2mm。厚度不同(復層厚度不同或基層厚度不同,或兩者均不同)的不銹鋼復合中厚鋼板的裝配基準,按設計圖樣的規(guī)定執(zhí)行。


  定位焊一定要在基層上進行,所選用的焊接材料與焊接基層時的焊接材料相同,不允許用復層的焊接材料在基層上進行定位焊。定位焊的長度和間距,可根據(jù)焊件的具體情況具體確定。發(fā)現(xiàn)定位焊縫出現(xiàn)裂紋或其他不允許存在的缺陷時,應予以鏟除,并移位再焊。



四、焊接順序


  焊接時,宜先焊基層,經清根及規(guī)定的質量檢驗項目合格后,再焊過渡層,最后焊復層。若不能按此方案執(zhí)行時,也可先焊復層,再焊過渡層,最后焊基層;但在這種情況下,基層的焊接,宜用性能不低于過渡層焊接的奧氏體焊條或焊絲。


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 1. 基層的焊接 


    焊接基層時,其焊道不應觸及和熔化復層,先焊基層時,其焊道根部或表面,應距復合界面1~2mm。是否采取預熱措施,視基層厚度、鋼種及結構等因素而定。對接焊縫的順序如圖5-17a、b所示,先將開好坡口的不銹鋼復合中厚鋼板裝配好,首先焊接基層碳鋼(或低合金結構鋼)?;鶎雍附油戤吅笠獙ζ浜缚p進行檢查(包括焊縫表面和焊縫內部質量),確認焊縫質量(特別是焊縫內部質量)達到合格標準后,才能做焊接過渡層的準備工作。


 2. 過渡層的焊接 


    如圖5-17c所示,在復層不銹鋼板一側進行鏟削,并將待焊根部制成圓弧形。為了防止未焊透,鏟削要進行到暴露出基層碳鋼為止,并打磨干凈。焊接過渡層時(見圖5-17d),其焊縫要穩(wěn)定地熔化復層不銹鋼板的一定厚度,才能起到隔離作用。施焊時,應采用較小直徑的焊條或焊絲及較小的焊接線能量。過渡層的厚度不小于2mm。過渡層焊縫經檢查合格后,才能對復層進行施焊。


 3. 復層的焊接 


    焊接復層時(見圖5-17e),道間溫度應不高于100℃,并盡可能采用較小的焊接熱輸入量。在不影響焊接接頭質量的前提下,可加快不銹鋼焊接冷卻速度,避免復層在600~1000℃停留時間過長,而影響其耐蝕性。復層焊縫表面,應盡可能與復層表面保持平整、光順。對接焊縫余高,應不大于1.5mm。角接焊縫的凹凸度及焊腳高度,應符合設計圖樣的規(guī)定。


  不銹鋼復合中厚鋼板的搭接接頭和角接接頭形式如圖5-18和圖5-19所示。在待焊區(qū)中碳鋼和不銹鋼的共存部位,要選用過渡層的焊接材料。待焊處都是碳鋼時,可以按基層所選用的焊接材料進行施焊;同樣,待焊區(qū)都是不銹鋼材料時,理應選用復層的焊接材料,但考慮到焊接熔池的深度,可能將基層熔化,此時第一層焊縫仍要選用過渡層的焊接材料,切不可忽視。





五、注意事項


  1. 焊接前若發(fā)現(xiàn)不銹鋼復合中厚鋼板有分層情況,不允許進行焊接。如果在焊接坡口邊緣有分層,會導致鋼板復層和基層之間焊合不良。此時一定要將不銹鋼復合中厚鋼板全部進行無損檢測,若其分層范圍很小,可以徹底鏟除分層進行補焊(即堆焊),待修復后才能進行正式施焊。


  2. 基層一側和復層一側的待焊處,應分別使用專用砂輪和鋼絲刷等工具修磨,基層側必須使用碳鋼鋼絲刷,而復層側必須使用不銹鋼的鋼絲刷。


  3. 對復層、基層和過渡層所用的三種焊接材料分別做出明顯標記,嚴格區(qū)分,防止混淆。絕對禁止用焊接基層的焊接材料焊接過渡層或焊接復層;同樣,也要防止焊接復層的焊接材料錯用在焊接基層或過渡層的焊縫上。


  4. 基層的根部焊縫通常采用焊條電弧焊進行施焊,第二層以上的焊縫在可能的情況下選用埋弧焊或CO2氣體保護焊,以提高生產效率,減輕人工勞動強度。在大多數(shù)的情況下過渡層采用焊條電弧焊,在保證焊透的情況下,為了減少合金元素的稀釋,希望熔合比小一些,盡可能采用小的焊接電流、快速焊、不允許焊條作橫向擺動的焊接,盡量選用低碳或超低碳不銹鋼焊接材料,目的是提高焊縫金屬耐蝕性。焊接時應選用小的熱輸入,使其在溫度600~1000℃停留時間越短越好,以避免遭受晶間腐蝕。


  5. 復層不銹鋼焊接后,仍要進行酸洗和鈍化處理,或者在復層焊接接頭的局部區(qū)域進行酸洗,去除褐色氧化膜的化學處理。




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