不锈钢复合板焊接技术探析和应用

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1、不锈钢复合板焊接技术探析和应用　　摘要：不锈钢复合板的应用具有广阔的发展前景，由于基层与复层在化学成分、金相组织、物理性能等方面差别很大，可以充分利用两种材料的不同特性来满足工程需要，达到节约资源、降低费用的目的；而这些差异却大大增加了其焊接难度，因此不锈钢复合板焊接技术难题的突破成为该新型材料推广与应用的主导因素。本文就不锈钢复合板焊接中可能出现的问题以及在实际焊接中应采取的工艺措施进行了归纳和讨论。关键词：不锈钢复合板；坡口；焊接；技术工艺中图分类号：TG4文献标识码：A文章编号：0前言在石油、化工及电力建设行业中，复合钢板越来越多地应用在耐磨、抗腐蚀较高的设备上。使用复合钢

2、板可节省大量的不锈钢或非铁等贵金属材料，可以降低工程成本，具有很大的经济价值。复合层一般只有复合板总厚度的10%～20%，可节约成本80%以上。本公司承接了某电厂2×360MW工程双曲线原煤斗的制作及安装任务。该工程共有8座不锈钢复合板双曲线原煤斗，总质量为320吨；双曲线原煤斗斗壁钢材采用Q345B+1Cr13/10+2不锈钢复合板，其余附件为Q235B钢材。91不锈钢复合板焊性能分析不锈钢复合板是由碳素钢或合金钢为基层，不锈钢为复层，以轧制等方法制成的双金属复合板。不锈钢复合板的基层主要满足焊接结构设计的强度和刚度要求，而复层则满足耐腐蚀性、耐磨性等特殊性能的要求。由于基层与

3、复层在化学成分、金相组织、物理性能等方面差别很大，这些差异大大增加了焊接难度，其中不锈钢的线膨胀系数比碳钢大50%左右，但不锈钢的导热率仅为碳钢的1/2，因此，焊接时应对基层和复层分别进行焊接。碳钢的焊接性非常优良，只是在焊接热输入过大时，才会在热影响区出现晶粒粗大，降低冲击韧性；不锈钢的焊接也较为容易，但由于线膨胀系数大而热导率小，使其焊接接头内存在较大的焊接残余应力。而最为关键的是过渡层的焊接，其属于异种钢的焊接，焊接时要兼顾基层和复层两种钢材的性能。不锈钢复合板在焊接过程中可能存在以下几个方面的问题：（1）由于Cr元素在焊接过程中部分被烧损，使焊缝中的Cr含量降低，影响复层

4、的耐蚀性。（2）由于基层焊缝对复层焊缝的稀释作用，将降低复层焊缝中的铬含量，增加复层焊缝的含碳量，易导致复层焊缝中产生马氏体组织，从而降低焊接接头的塑性和韧性，并影响复层焊缝的耐蚀性。9（3）基层焊接时可能熔化不锈钢复合层，使得合金元素掺入而导致碳钢基层焊缝金属严重硬化和脆化，其过渡层硬化带的厚度可达2.5mm，该硬化带对冷裂纹极为敏感，容易产生裂纹。2焊接工艺措施由于存在上述问题，一般在焊接不锈钢复合板时在基层和复层间加一道过渡层。即对于不锈钢复合板的焊接分三部分考虑：基层的焊接，过渡层的焊接及复层的焊接。2.1坡口形式确定根据图纸及工艺要求，该工程双曲线原煤斗纵缝、拼接缝的坡

5、口采用V形的坡口形式，如图a所示；环缝的坡口采用UV形的坡口形式，如图b所示。采用这两种坡口形式的优点为：（1）纵缝、拼接缝采用V形的坡口，可以提高焊接功效，保证焊接质量。基层焊缝焊完后，在焊复层时，首先利用角向磨光机对复层焊道进行淸根、打磨处理，然后再进行焊接。从而减少对复层的焊接热影响，降低过渡层硬化带的厚度，防止焊接裂纹的产生；而环缝采用UV形的坡口，有利于每节筒体的组对及拼装，降低不锈钢复合板的错边量，同时减少过渡层与复层的填充金属量，以提高焊接功效，也减少复层焊缝的多次受热，避免熔合线附近产生晶间腐蚀。（2）焊接过渡层时熔合比小，可降低焊缝金属的稀释率，以保证过渡层焊缝

6、的性能。9（3）能避免基层焊缝金属焊到复层上，以保证复层的耐蚀性。2.2焊接材料的选择焊接材料选择时应根据母材的化学成分、力学性能和焊接接头的抗裂性、碳含量、焊前预热、焊后热处理以及使用条件等综合考虑。为了保证焊缝质量，焊接时应严格控制焊缝中有害杂质元素S、P的含量和焊缝金属的碳含量，限制焊接热输入及高温停留时间。双曲线原煤斗不锈钢复合板的焊接材料选用情况见表1。表1不锈钢复合板的焊接材料选用2.3焊接技术要求2.3.1焊接参数双曲线原煤斗不锈钢复合板的焊接参数具体见表2。焊接基层时的消氢温度控制在300～350℃/2h为宜。表2不锈钢复合板的焊接参数2.3.2焊接工艺要求9不锈

7、钢复合板焊接时，大部分都采用手工电弧焊。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等机械化焊接。基层采用机械化焊接的优越性是多方面的：主要表现生产效率高、焊缝质量优、表面成形美观等。而过渡层和复层的焊接，最常用的方法是手工电弧焊。（1）基层的焊接基层一般采用普通碳钢或低合金钢，属于同种材料焊接，焊接性能较好，焊接工艺比较成熟，焊接质量可靠，在此不再多述。（2）过渡层的焊接过渡层的焊接属于异种材料的焊接，它是保证不锈钢复合板焊接质量的关键，也是不锈钢复合板焊接难度较