如何有效提高不銹鋼復(fù)合板焊接質(zhì)量，這招請(qǐng)記牢！

不銹鋼復(fù)合厚鋼板的底層與復(fù)層交匯處的焊接屬不一樣的鋼焊接，其焊接性受復(fù)層和基本的工藝性能、化學(xué)性能、接口方式及添充金屬材料等各種要素的危害，常造成焊接縫隙等難題。根據(jù)剖析高壓容器中筒節(jié)縱縫、筒節(jié)位和筒節(jié)與不銹鋼封頭間的環(huán)縫焊接品質(zhì)，探尋在實(shí)際工程中，不銹鋼復(fù)合板焊接達(dá)標(biāo)率低形成原因，提出了選用組成坡口設(shè)計(jì)方案和更改焊接次序的實(shí)際整改措施。根據(jù)執(zhí)行整改措施，將高壓容器Q345R/S31603不銹鋼復(fù)合板的焊接達(dá)標(biāo)率從78%提高到100%。

關(guān)鍵字 不銹鋼復(fù)合板；不一樣的鋼焊接；達(dá)標(biāo)率；對(duì)策0 序言不銹鋼復(fù)合板做為一種節(jié)約型社會(huì)商品，降低了貴金屬的損耗，因其優(yōu)良的成型生產(chǎn)特性、物理性能和耐蝕性能在工業(yè)化生產(chǎn)中獲得普遍使用，如用于化工石油業(yè)等強(qiáng)腐蝕性液體的生產(chǎn)制造器皿和輸運(yùn)管路一部分。其復(fù)層為抗腐蝕、耐高溫、耐磨損的不銹鋼板，底層為抗壓強(qiáng)度相對(duì)性比較高、塑性變形延展性良好的碳素鋼或低合金。底層原材料可使用Q235B、16MnR、20R等各類碳素結(jié)構(gòu)鋼和專用型鋼；復(fù)層原材料可使用304、316L、1Cr13和雙相鋼等各種各樣型號(hào)的不銹鋼板，在其中低合金鋼復(fù)合鋼板比較普遍。焊接是不銹鋼復(fù)合板關(guān)鍵的生產(chǎn)技術(shù)手段。不銹鋼復(fù)合板由雙層不一樣特性的厚鋼板復(fù)合型成的，不僅達(dá)到底層的焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，較薄的復(fù)層也需要達(dá)到抗腐蝕性能要求［1］，在焊接情況下很容易發(fā)生焊接裂痕和延性毀壞等難題［2］。石油工業(yè)工程項(xiàng)目有限責(zé)任公司在生產(chǎn)制造某不銹鋼板復(fù)合材質(zhì)機(jī)器設(shè)備時(shí)，焊接達(dá)標(biāo)率低，發(fā)生很多焊接裂痕。為提升夾芯板焊接品質(zhì)和焊接高效率，對(duì)不銹鋼復(fù)合板焊接達(dá)標(biāo)率較低的緣故進(jìn)行了詳細(xì)分析，并指出改善焊接品質(zhì)的提議和對(duì)策，為后面項(xiàng)目實(shí)施給予參照。1 問題描述該焊縫發(fā)生很多焊接裂痕的高壓容器為然料清洗器，其夾芯板原材質(zhì)底層原材料為Q345R碳素鋼，復(fù)層為S31603不銹鋼板，薄厚17 mm。A/B類焊縫為Q345R/S31603的對(duì)接焊，當(dāng)中A類焊縫為筒節(jié)縱縫，B類焊縫為筒節(jié)位和筒節(jié)與不銹鋼封頭間的環(huán)縫。焊接情況下依照焊接工藝卡（WPS）規(guī)定開展焊接，A1、A2、B1、B2及焊接試樣焊后RT檢測(cè)影片中并沒有發(fā)覺裂痕。B3焊后復(fù)RT檢驗(yàn)發(fā)覺裂痕，如下圖1所顯示。之后對(duì)A1/A2/B1/B2已通過RT檢驗(yàn)合格的焊縫開展UT橫向掃描，發(fā)覺好幾處反射波，在A2和B1焊縫反射波極強(qiáng)的部位對(duì)焊縫開展解剖學(xué)后發(fā)覺橫著裂痕。接著對(duì)它進(jìn)行酸洗鈍化解決，在過渡層發(fā)覺顯著裂痕。

圖1 B3的焊接缺點(diǎn)

Fig.1 B3’s welding defects

對(duì)該然料清洗器全部A1/A2/B1/B2/B3焊縫的RT結(jié)論開展統(tǒng)計(jì)分析，得到RT圖共48張，在其中達(dá)標(biāo)38張。經(jīng)測(cè)算，RT達(dá)標(biāo)率僅為78%，遠(yuǎn)小于96%的公司標(biāo)準(zhǔn)。2 根本原因?yàn)閷ふ医鉀Q問題方式，在建筑工地對(duì)焊接裂痕產(chǎn)生的原因開展全方位檢查和剖析。從施工人員的專業(yè)技能、焊接機(jī)器設(shè)備的可靠性、焊接方式采用的準(zhǔn)確性、采用材質(zhì)的正確性和辦公環(huán)境的合理性等層面開展調(diào)查，如下圖2所顯示。

圖2 根本原因Fig.2 Cause analysis（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)焊接連接頭開展酸洗鈍化解決，明確焊接連接頭的結(jié)構(gòu)成份，剖析焊接裂痕產(chǎn)生的原因。從多個(gè)也許的因素中，剖析出尾端要素（見表1），明確主要因素，以找到準(zhǔn)確有效的方法。表1 尾端各種因素Table 1 Terminal factor analysis

（2）查閱資料，剖析造成焊接裂痕的緣由。依據(jù)舍弗勒組織圖，剖析焊接基本概念，嚴(yán)控焊縫機(jī)構(gòu)的類別，因此操縱其物理性能。（3）當(dāng)場(chǎng)監(jiān)管解決方法的執(zhí)行，以確保依照加工工藝防范措施的標(biāo)準(zhǔn)完成。對(duì)新方案施后的結(jié)論進(jìn)行檢查，統(tǒng)計(jì)分析其放射線檢測(cè)（RT）達(dá)標(biāo)率是不是達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，裂痕是不是獲得有效控制。2.1 主次要素因?yàn)槠髽I(yè)的電焊工具備豐富多彩的施工經(jīng)驗(yàn)，焊接機(jī)器設(shè)備遵循企業(yè)嚴(yán)格管理方案，工程施工采用的焊接材料及厚鋼板都嚴(yán)苛執(zhí)行采購及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，房間內(nèi)焊接自然環(huán)境基本上達(dá)到焊接標(biāo)準(zhǔn)。通過人、機(jī)、料、環(huán)剖析，均非危害焊接品質(zhì)的主要因素，故此文將研究重點(diǎn)遷移到焊接方式上。2.2 坡口方式和焊接材料采用不銹鋼復(fù)合板鋼制壓力容器坡口應(yīng)有益于降低過渡焊縫金屬的稀釋液率，并考慮到當(dāng)場(chǎng)操作過程的可行性分析。不銹鋼復(fù)合板底層焊接材料應(yīng)確保焊縫金屬的耐蝕性能和物理性能，復(fù)層焊縫與底層焊縫及其復(fù)層金屬材料與底層不銹鋼板材的交匯處宜選用過渡焊縫。表2為本新項(xiàng)目焊接方式和焊接材料使用情況，在其中過渡層使用的E309MoL-16焊接材料的Cr、Ni成分高過E316L-16，能合理填補(bǔ)過渡層中底層碳素鋼［3］，確保過渡層鋁合金成分。表2 焊接方式和焊接材料使用情況Table 2 Welding methods and use of welding materials

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查看、檢驗(yàn)和解析，比照焊接工藝卡（WPS）和不銹鋼復(fù)合板焊接要求，發(fā)覺因?yàn)槠驴谏a(chǎn)加工的危害，內(nèi)腔焊接第一遍時(shí)基本上與復(fù)層齊平，過渡層鋁合金成分難以控制。原來的坡口方式如下圖3所顯示。

圖3 原來的坡口方式Fig.3 Original groove form2.3 焊接次序當(dāng)場(chǎng)焊接工藝流程如表3所顯示。因?yàn)槠驴谏a(chǎn)加工的危害，內(nèi)腔焊接第一遍時(shí)基本上與復(fù)層齊平，造成在打底焊以上加焊一層過渡層，后背清根時(shí)抵達(dá)過渡層，進(jìn)而在過渡層上噴焊碳素鋼，導(dǎo)致過渡層增碳，機(jī)構(gòu)產(chǎn)生變化，是產(chǎn)生裂紋的主要因素。表3 當(dāng)場(chǎng)焊接工藝流程Table 3 Welding procedure on site

圖4 當(dāng)場(chǎng)焊接次序仿真模擬Fig.4 Simulation diagram of welding sequence on site據(jù)此，運(yùn)用舍弗勒計(jì)算方法可估算出不銹鋼復(fù)合板底層和復(fù)層混和前的鉻劑量和鎳當(dāng)量［4］。依照工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置電弧焊稀釋液率是60%，即溶池低碳鋼成分為60%，不銹鋼板成分為40%。Creq=Cr Mo 1.5Si 0.5Nb（1）Nieq=Ni 30C 0.5Mn（2）經(jīng)測(cè)算得知，在表3所顯示焊接次序中，過渡層的鉻劑量和鎳當(dāng)量各自為Creq=10.2，Nieq=8.1。根據(jù)舍弗勒組織圖推斷出過渡層機(jī)構(gòu)為奧氏體機(jī)構(gòu)，進(jìn)而驗(yàn)證了過渡層鋁合金成分難以控制，是造成焊縫中鐵素體產(chǎn)生原素降低，最后產(chǎn)生裂紋的緣故［5］。3 整改措施3.1 選用組成坡口設(shè)計(jì)方案為了能有效控制過渡層中的鋁合金成分，在原來坡口前提下，選用組成坡口方式如下圖5所顯示：在復(fù)層側(cè)生產(chǎn)加工至底層2 mm深層、10 mm總寬的小坡口。該小坡口能使電焊工形象化地辨別出復(fù)層、過渡層和基本，便于恰當(dāng)采用相對(duì)應(yīng)的焊接材料，與此同時(shí)精準(zhǔn)地把控每一個(gè)焊接層的相對(duì)高度［6］。

圖5 組成坡口Fig.5 Combination groove3.2 更改焊接次序焊接時(shí)先焊接內(nèi)腔底層焊縫至組成坡口碳素鋼處，再焊接兩側(cè)底層焊縫。待底層焊縫所有焊接結(jié)束，開展檢測(cè)，保證底層無缺點(diǎn)后，再焊接過渡層和復(fù)層［7］，如表5、圖6所顯示。表5 提升前的焊接次序Table 5 Improved welding sequence

圖6 提升前的焊接次序仿真模擬Fig.6 Improved welding sequence simulation提升前的焊接次序既實(shí)現(xiàn)了相同鋼的焊接，又在過渡層填補(bǔ)了Cr、Ni合金元素。依據(jù)舍弗勒組織圖認(rèn)證焊縫過渡層原素成份，測(cè)算出底層碳素鋼Q345R的鉻劑量和鎳當(dāng)量為：Creq=1.2，Nieq=6.1；復(fù)層不銹鋼板S31603的鉻劑量和鎳當(dāng)量為：Creq=20.5，Nieq=13.9。過渡層焊接時(shí)，設(shè)置Q345R和S31603的熔敷率同樣，各占50%，測(cè)算出焊縫中原材質(zhì)的鉻劑量和鎳當(dāng)量各自為Creq=10.8，Nieq=10。不銹鋼焊絲E309MoL-16的鉻劑量和鎳當(dāng)量各自為Creq=26.1，Nieq=14.2，選用E309MoL-16添充過渡層，得到過渡層結(jié)構(gòu)的鉻劑量和鎳當(dāng)量各自為：Creq=21.5，Nieq=11.5。比照舍弗勒組織圖得知過渡層機(jī)構(gòu)包含馬氏體和金相組織（A F），如下圖7所顯示。一定量的奧氏體的出現(xiàn)可以細(xì)化晶粒，阻攔馬氏體晶體太過成長，提升連接頭延展性，改進(jìn)物理性能［8］。

圖7 過渡層成份和機(jī)構(gòu)計(jì)算圖Fig.7 Calculation diagram of composition and organization oftransition layer