如何有效提高不銹鋼復合板焊接質(zhì)量，這招請記牢！

不銹鋼復合厚鋼板的底層與復層交匯處的焊接屬不一樣的鋼焊接，其焊接性受復層和基本的工藝性能、化學性能、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)，探尋在實際工程中，不銹鋼復合板焊接達標率低形成原因，提出了選用組成坡口設計方案和更改焊接次序的實際整改措施。根據(jù)執(zhí)行整改措施，將高壓容器Q345R/S31603不銹鋼復合板的焊接達標率從78%提高到100%。

關鍵字 不銹鋼復合板；不一樣的鋼焊接；達標率；對策0 序言不銹鋼復合板做為一種節(jié)約型社會商品，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)等強腐蝕性液體的生產(chǎn)制造器皿和輸運管路一部分。其復層為抗腐蝕、耐高溫、耐磨損的不銹鋼板，底層為抗壓強度相對性比較高、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；復層原材料可使用304、316L、1Cr13和雙相鋼等各種各樣型號的不銹鋼板，在其中低合金鋼復合鋼板比較普遍。焊接是不銹鋼復合板關鍵的生產(chǎn)技術(shù)手段。不銹鋼復合板由雙層不一樣特性的厚鋼板復合型成的，不僅達到底層的焊接結(jié)構(gòu)強度，較薄的復層也需要達到抗腐蝕性能要求［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)工程項目有限責任公司在生產(chǎn)制造某不銹鋼板復合材質(zhì)機器設備時，焊接達標率低，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，對不銹鋼復合板焊接達標率較低的緣故進行了詳細分析，并指出改善焊接品質(zhì)的提議和對策，為后面項目實施給予參照。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，復層為S31603不銹鋼板，薄厚17 mm。A/B類焊縫為Q345R/S31603的對接焊，當中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檢測影片中并沒有發(fā)覺裂痕。B3焊后復RT檢驗發(fā)覺裂痕，如下圖1所顯示。之后對A1/A2/B1/B2已通過RT檢驗合格的焊縫開展UT橫向掃描，發(fā)覺好幾處反射波，在A2和B1焊縫反射波極強的部位對焊縫開展解剖學后發(fā)覺橫著裂痕。接著對它進行酸洗鈍化解決，在過渡層發(fā)覺顯著裂痕。

圖1 B3的焊接缺點

Fig.1 B3’s welding defects

對該然料清洗器全部A1/A2/B1/B2/B3焊縫的RT結(jié)論開展統(tǒng)計分析，得到RT圖共48張，在其中達標38張。經(jīng)測算，RT達標率僅為78%，遠小于96%的公司標準。2 根本原因為尋找解決問題方式，在建筑工地對焊接裂痕產(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、焊接機器設備的可靠性、焊接方式采用的準確性、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)場調(diào)查，對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，嚴控焊縫機構(gòu)的類別，因此操縱其物理性能。（3）當場監(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準完成。對新方案施后的結(jié)論進行檢查，統(tǒng)計分析其放射線檢測（RT）達標率是不是達到標準，裂痕是不是獲得有效控制。2.1 主次要素因為企業(yè)的電焊工具備豐富多彩的施工經(jīng)驗，焊接機器設備遵循企業(yè)嚴格管理方案，工程施工采用的焊接材料及厚鋼板都嚴苛執(zhí)行采購及設計要點，房間內(nèi)焊接自然環(huán)境基本上達到焊接標準。通過人、機、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合板鋼制壓力容器坡口應有益于降低過渡焊縫金屬的稀釋液率，并考慮到當場操作過程的可行性分析。不銹鋼復合板底層焊接材料應確保焊縫金屬的耐蝕性能和物理性能，復層焊縫與底層焊縫及其復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)場查看、檢驗和解析，比照焊接工藝卡（WPS）和不銹鋼復合板焊接要求，發(fā)覺因為坡口生產(chǎn)加工的危害，內(nèi)腔焊接第一遍時基本上與復層齊平，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 焊接次序當場焊接工藝流程如表3所顯示。因為坡口生產(chǎn)加工的危害，內(nèi)腔焊接第一遍時基本上與復層齊平，造成在打底焊以上加焊一層過渡層，后背清根時抵達過渡層，進而在過渡層上噴焊碳素鋼，導致過渡層增碳，機構(gòu)產(chǎn)生變化，是產(chǎn)生裂紋的主要因素。表3 當場焊接工藝流程Table 3 Welding procedure on site

圖4 當場焊接次序仿真模擬Fig.4 Simulation diagram of welding sequence on site據(jù)此，運用舍弗勒計算方法可估算出不銹鋼復合板底層和復層混和前的鉻劑量和鎳當量［4］。依照工作經(jīng)驗，設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)測算得知，在表3所顯示焊接次序中，過渡層的鉻劑量和鎳當量各自為Creq=10.2，Nieq=8.1。根據(jù)舍弗勒組織圖推斷出過渡層機構(gòu)為奧氏體機構(gòu)，進而驗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 選用組成坡口設計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層、過渡層和基本，便于恰當采用相對應的焊接材料，與此同時精準地把控每一個焊接層的相對高度［6］。

圖5 組成坡口Fig.5 Combination groove3.2 更改焊接次序焊接時先焊接內(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，保證底層無缺點后，再焊接過渡層和復層［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現(xiàn)了相同鋼的焊接，又在過渡層填補了Cr、Ni合金元素。依據(jù)舍弗勒組織圖認證焊縫過渡層原素成份，測算出底層碳素鋼Q345R的鉻劑量和鎳當量為：Creq=1.2，Nieq=6.1；復層不銹鋼板S31603的鉻劑量和鎳當量為：Creq=20.5，Nieq=13.9。過渡層焊接時，設置Q345R和S31603的熔敷率同樣，各占50%，測算出焊縫中原材質(zhì)的鉻劑量和鎳當量各自為Creq=10.8，Nieq=10。不銹鋼焊絲E309MoL-16的鉻劑量和鎳當量各自為Creq=26.1，Nieq=14.2，選用E309MoL-16添充過渡層，得到過渡層結(jié)構(gòu)的鉻劑量和鎳當量各自為：Creq=21.5，Nieq=11.5。比照舍弗勒組織圖得知過渡層機構(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)可以細化晶粒，阻攔馬氏體晶體太過成長，提升連接頭延展性，改進物理性能［8］。

圖7 過渡層成份和機構(gòu)計算圖Fig.7 Calculation diagram of composition and organization oftransition layer