Q245R和S31603异种钢的焊接工艺

异种钢管道焊接施工工艺标准

1 目的

为了规范公司压力管道焊接施工工艺，保证焊接质量，特制定本工艺标准。

2 适用范围

本工艺标准适用于公司承接的碳钢与不锈钢、碳钢与低合金钢、碳钢与耐热钢等异种钢管道焊接施工。焊接方法包括：钨极氩弧焊、焊条电弧焊等。

本工艺标准与下列技术条件同时使用：

a)产品图样；

b)有关焊接技术条件。

3 引用标准

GB50236 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》

QJ/JA113.1 《一级库焊接材料管理制度》

QJ/JA113.2 《二级库焊接材料管理制度》

QG/JA33.01 《压力管道安装质量保证手册》

《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》

4 施工准备

4.1 焊工要求 焊工必须预先经过焊接基本知识和操作技能培训，并按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》进行考试，取得相应焊接方法、钢材种类、厚度、焊缝位置的特种设备作业人员资格项目，方能上岗施焊。

4.2 机具要求

4.2.1 焊接设备满足焊接工艺要求，电流表、电压表等仪表处于正常工作状态。

4.2.2 予热及热处理设备完好，性能可靠，检测仪表处于正常工作状态。

4.2.3 焊工所用的焊条保温筒、角向磨光机、刨锤、钢丝刷齐全。

4.3 材料要求

4.3.1 焊接材料应有产品质量证明书，并符合相应标准的规定。有受潮、雨淋、破损现象的焊条不得入库。

4.3.2 焊条必须在干燥通风良好的室内仓库中存放。施工现场应配有符合要求的固定或移动焊条库。焊条的贮存与保管按QJ/JA113.1《一级库焊接材料库管理制度》中的规定执行。

4.3.3 焊条使用前必须烘干，烘干工艺和领用要求按QJ/JA113.2《二级库焊接材料管理制度》中的规定执行。

4.3.4 焊丝使用前，应去除表面的油、锈等污物。

4.3.5 氩气纯度应不低于99.96%。

4.4 环境要求

Q345R+S31603不锈钢复合板焊接工艺

不锈钢复合板因其优异的耐腐蚀性及经济性，在海洋工程中使用的比重不断加大。但不锈钢复合板其基层金属和覆层金属的材料性质各异，差别巨大，在进行焊接作业时有颇多困难。为得到较高质量的焊缝，文章从化学元素、焊材选择、坡口设计、焊接顺序、焊接工艺参数和预热及层温6个关键因素进行分析研究，制定出Q345R+S31603不锈钢金属复合板焊接工艺，并对现场施工过程中需要控制的重点方面作出了明确要求。

标签：焊接工艺与设备；复合板；不锈钢；工艺

1 复合板简述

金属复合板是指在不降低使用效果（防腐性能、机械强度等）的前提下，在一层金属板上覆以另外一种金属板，两种板材间使用爆炸焊接的方式形成金属间的键合，是一种固相结合。相比使用碳钢板材，不锈钢复合板耐腐蚀性能优于碳钢板材，可延长设备在海洋环境中的服役年限；相比纯不锈钢板材，使用复合板可大大降低成本费用。选用复合板作为主材实现了设计可靠性、安全性及节约资源、降低成本的目的。

Q345R+S31603不锈钢金属复合板，基层使用Q345R板材（GB713-2008），覆层使用S31603不锈钢板材（GB24511-2009），由复层保证耐蚀性能，基层保证强度要求。见图1。

2 制定焊接工艺

Q345R+S31603不锈钢金属复合板焊接，如果使用的焊接工艺不合理，容易导致焊缝缺陷、降低焊缝的力学性能和抗腐蚀性能，为此作者对6个关键因素分别进行了阐述，制定出了较为优化合理的工艺。

2.1 化学元素分析

根据GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》和GB24511-2009《承压设备用不锈钢钢板及钢带》规定，Q345R和S31603的化学成分差别较大，除常见的基本原素C、Si、Mn、P、S外，022 Cr17 Ni12 Mo2（S31603）还含有一定比例的Ni和Cr元素，其中Cr是决定不锈钢属性的元素，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。Ni是钢中形成奥氏体的元素，加入Ni元素后，不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能得到了改善。

Q345焊接工艺

一、材料介绍

1. Q345化学成分如下表（%）：

元素 C≤ Mn Si≤ P≤ S≤ Al≥ V Nb Ti

含量 0.2 1.0-1.6 0.55 0.035 0.035 0.015 0.02-0.15 0.015-0.06

0.02-0.2

Q345C力学性能如下表（%）：

机械性能指标 伸长率（%） 试验温度0℃ 抗拉强度MPa 屈服点MPa≥

数值 δ5≥22 J≥34 σb（470-650） σs（324-259）

其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm时，σs≥295Mpa

2. Q345钢的焊接特点

2.1 碳当量(Ceq)的计算

Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

计算Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。

2.2 Q345钢在焊接时易出现的问题

2.2.1 热影响区的淬硬倾向

Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。

2.2.2 冷裂纹敏感性 Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。

二、焊接施工流程

坡口准备→点固焊→预热→里口施焊→背部清根（碳弧气刨）→外口施焊 →里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（焊缝质量一级合格）

三、焊接工艺参数的选择

通过对Q345钢的焊接性分析，制定措施如下：

1. 焊接材料的选用

由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015 （J507）型电焊条。

化学成分见下表（%）：

元素 C Mn Si S P Cr Mo V Ti

含量 0.071 1.11 0.53 0.009 0.016 0.02 0.01 0.01 0.01

Q345焊接工艺

一、材料介绍

1. Q345化学成分如下表（%）：

元素 C≤ Mn Si≤ P≤ S≤ Al≥ V Nb Ti

含量 0.2 1.0-1.6 0.55 0.035 0.035 0.015 0.02-0.15 0.015-0.06 0.02-0.2

Q345C力学性能如下表（%）：

机械性能指标 伸长率（%） 试验温度0℃ 抗拉强度MPa 屈服点MPa≥

数值 δ5≥22 J≥34 σb（470-650） σs（324-259）

其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm时，σs≥295Mpa

2. Q345钢的焊接特点

2.1 碳当量(Ceq)的计算

Ceq=C+Mn/6+Ni/15+Cu/15+Cr/5+Mo/5+V/5

计算Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。

2.2 Q345钢在焊接时易出现的问题

2.2.1 热影响区的淬硬倾向

Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。

2.2.2 冷裂纹敏感性

Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。

二、焊接施工流程

坡口准备→点固焊→预热→里口施焊→背部清根（碳弧气刨）→外口施焊 →里口施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（焊缝质量一级合格）

三、焊接工艺参数的选择

通过对Q345钢的焊接性分析，制定措施如下：

1. 焊接材料的选用

由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015 （J507）型电焊条。

化学成分见下表（%）：

元素 C Mn Si S P Cr Mo V Ti

含量 0.071 1.11 0.53 0.009 0.016 0.02 0.01 0.01 0.01