Q245R+S30408不锈钢复合板的焊接

第３２卷第２１期　２０１６年１１月　甘肃科技　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ．２１　Ｎ０ｖ　２０１６　

Ｑ２４５Ｒ＋Ｓ３０４０８不锈钢复合板的焊接　

刘天德　

（甘肃酒钢集团西部重工股份有限公司，甘肃嘉峪关７３５１００）　

摘要：主要从焊接方法、焊接材料、焊接坡１：３、焊接错边量的控制、焊后无损检测的选择及焊接工艺评定等几方面　对Ｑ２４５Ｒ＋Ｓ３０４０８不锈复合钢板的焊接工艺进行探讨。确定了合适的焊接工艺，并有效的应用于焊接生产。　关键词：不锈钢复合板；焊接性；晶间腐蚀；稀释率　中图分类号：ＴＧ３３５．８１　

煤分制项目中的脱硫塔和洗剂塔的主体材质　

为不锈钢复合板。脱硫塔其规格为￣６０００ｍｍ．高位　

３６５００ｍｍ．总重量为１　２８．７ｔ，设计压力为０．０３ＭＰａ　工　

作介质为煤气，脱硫液。由于工作介质具有腐蚀性．　要求焊接接头的晶间腐蚀性能必须符合标准　所以　

主体材质采用复合钢板Ｓ３０４０８／Ｑ２４５Ｒ　ＲＩＩ级（ＧＢ／　Ｔ８１６５）（复合板选用济钢生产的热轧复合板，覆层有　

效耐腐蚀层厚度不小于２ｍｍ）制造。Ｑ２４５Ｒ，其中　

￥３０４０８的材质为０６Ｃｒ１９Ｎｉｌ０。制造要求高．对此产　品专门制定了符合实际的焊接工艺和措施．并取得　了一定的成效　

１材料的焊接性　

对于复合板的焊接．焊接的工序较为复杂，既　

存在同种材质的焊接，也存在异种材质的焊接。根　据每一条焊缝根据接头形式的不同．所用的焊接材　

料的种类有最少两种以上。同时，根据不同的位置，　

选用的焊接方式也不尽相同。采用正确的合理的焊　接顺序．明确焊接工艺要求，是复合板焊接的重要　

环节　复合板的力学性能和化学成分见表１、表２：　

表１　复合钢板的力学性能　

２焊接性分析　

不锈钢复合板Ｑ２４５Ｒ＋Ｓ３０４０８。复层Ｓ３ｏ４０８是　以钼为基础的奥氏体不锈钢．它与基层的Ｑ２４５Ｒ的　

物理性能相差比较大．这就增加了焊接的难度。而　对于不锈钢复合板的焊接一般分三层进行焊接．分　

别为基层、过渡层和复合层。并且三层所使用的焊　

接材料各不相同．从而导致各层的加热和冷却的不　均匀．沿基层的厚度方向上产生很大的焊接残余应　

力．这种焊接残余应力在复层表面上形成拉应力．　当复层焊接时表面容易产生裂纹。而且复层的奥氏　体不锈钢焊接时容易产生热裂纹，究其原因是不锈　钢凝固温度区特别宽．低熔点杂质易在晶界上富　

集．线膨胀系数大，因而冷却收缩应力大。另外基层　

和复合层的含碳量和合金成分也有很大的差别，因　此．稀释作用强烈．使得焊缝中形成奥氏体元素减　

少．从而增加了焊缝中的含碳量，在焊接熔合区则　

可能出现马氏体组织．从而导致硬度和脆性的增　加．增大了结晶裂纹的倾向。同时基层和复层的含　

铬量差别大．促使碳项符合层迁移扩散，而在其过　５０　甘肃科技　第３２卷　

渡层的焊缝金属区域形成增碳层和脱碳层．加剧了　

熔合区的硬化和另一侧热影响区的软化，所以，焊　

接复合板时，减少焊接残余应力、减少焊缝成分的　

稀释、防止产生脆硬马氏体．是保证其力学性能和具　

有良好的耐腐蚀性能的必备条件．也是不锈复合钢　

板焊接时必须解决的关键问题　

３焊接工艺制定　

３．１　焊接方法的选择　１）基层焊接方法：因塔体简体的直径为６０００ｍｍ．　

故确定基层的焊接都采用气体保护焊进行焊接．以　

提高焊接生产率　２）过渡层焊接方法：过渡层的焊接质量的好坏　

直接影响整个不锈复合钢板的基层和复层的焊接　

质量问题．因此过渡层的焊接是整个复合钢板焊接　

的重点　首先是控制基层金属对过渡层焊缝金属的　

稀释。因此焊接时要尽量减少熔合比的方法来减低　是影响母材的熔合比的最重要因素　经过对比使用　

焊条电弧焊的熔合比比较低．变化范围较小．因而　焊缝成份比较稳定　所以采用焊条焊接是最佳的选　

择　

３）复层的焊接方法：复层为２ｍｍ的￥３０４０８是　超低碳奥氏体不锈钢．通常是采用焊条电弧焊和钨　

极氩弧焊，从生产的经济性、适用性方面考虑．我们　选用焊条电弧焊　

３．２焊接材料的选择　

ｌ１基层焊接材料：采用等强度原则以及使用的　

状况，为了保证焊缝与Ｑ２４５Ｒ有相近的抗拉强度。　

选择焊丝ＥＲ５０—６　

２）过渡层和复层焊接材料：选择主要考虑到过　渡层被基层的稀释．奥氏体不锈钢复合钢过渡层　

和复层的焊接材料一般都选择铬、镍当量高的奥　氏体焊接材料　焊接电弧稳定、飞溅少且成形美　

观的钛钙型焊条　焊条Ａ３０２和Ａ１０２的化学成分　对焊缝金属的稀释作用。其次选用合理的焊接方法　见表３　

表３　Ａ３０２和Ａ１０２焊条的化学成分（质量分数，％）　

塔体的直径大．其对接焊缝都可以采用单面　

焊，因此选用的坡口形式如图ｌ所示。主要考虑了板　

厚、坡Ｅｌ的形式以及加工设备和焊接生产率等因素。　

图１　坡口形式　３．４焊接工艺评定　

焊接Ｔ艺评定按ＮＢ４７０１４—２０００的要求进行　

采用尺寸为６００ｍｍｘ６００ｍｍ的Ｑ２４５Ｒ＋Ｓ３０４０８复合　钢板试件两块．按图ｌ要求加＿Ｔ坡口。焊接前，用钢　

丝刷清除焊坡口两侧５０ｒａｍ范围内的铁锈和油污　

等，并在复层距坡口１００ｍｍ范围内涂防飞溅涂料：　组装时必须以复层为基准进行组对．控制对口错边　

量小于等于复层厚度的５０％：采用ＥＲ５０—６的焊丝　

在基层侧点固。焊接时。①先焊基层（气保焊）。先焊　

复层侧基层１～４层．焊缝的高度要略高于复合板的　界面，并将焊缝磨平：背面碳弧气刨，打磨露出金属　光泽后，再焊５道至要求．特别是注意在焊接过程　

中要控制层间温度的范围．层间温度要控制在　１５０℃～２５０℃之间：焊后对焊缝进行外观检查和超声　

波检测，按照ＪＢ／ｒ４７３０．３—２００５要求，二张都是Ｉ级　

片。合格。②焊过渡层。清理复层侧基层焊缝及坡　口周边的污物和铁锈等　采用焊条Ａ３２２　３．２焊接　

过渡层一６道．控制层间温度＜１５０￣Ｃ．为了控制稀释　率，采用小电流、快速焊、不摆动的焊接＿Ｔ艺，焊至　

高于复合界面０．５　１．５　ｍｍ：③最后焊复层。清理过　

渡层焊缝表面及坡口边缘．控制层问温度＜１００￣Ｃ．采　

用Ａ１０２　３．２焊复层．如图２所示。　

图２

焊缝焊接图　第２１期　刘天德：Ｑ２４５Ｒ＋Ｓ３０４０８不锈钢复合板的焊接　５ｌ　

焊后超声波检测，按照ＪＢ／Ｔ４７３０．３—２００５要求．　法以及焊接工艺参数见表４。　

都是Ｉ级，合格。对于基层、过渡层和复层的焊接方　表４基层、过渡层和复层的焊接工艺参数　

按ＧＢ／Ｔ４３３４．５．２０００（；￣锈钢硫酸．硫酸铜腐蚀　都符合标准要求，见表５。　试验方法》对焊缝复层制取试样进行试验，结果全　表５焊接接头力学性能　

３．５控制错边量　通过对焊接工艺评定的试验来看．影响过渡层　

的焊接质量好坏直接的是如何控制不锈钢复合板　

的错边量。对不锈钢复合板错边量控制的要求要比　

普通碳钢或低合金钢严格多　１）下料环节：在复合板下料时。严格计算简体下　

料展开长度尺寸．并保证实际下料尺寸准确．特别　是对角线的长度的控制．对角线的长度之差控制　

在士１ｍｍ．　

２）卷筒的环节：在卷板机上卷制筒体时。要注意　

复合板的方向．将钢板的复合层在辊子侧。卷筒时。　采用多次卷弯，尽量避免一次成型，以防卷弯过度，　

控制好圆度。并且在筒节焊接之后必须找圆工作。　３１筒节的组对环节：组对时以坡口形式尺寸标　

注以复层为基准．并且环缝组对采用工装找圆．使　筒体圆度在标准范围之内。保正组对质量。防止复　

层错边量超标　

４１封头与简体组对环节，首先保证各自的圆　度．其次根据封头周长匹配简体周长的方法进行下　

料并卷型和焊接等工序．保证封头与简体的组对质　

量。　

３．６施焊焊工　

复合板的焊接工作必须由从事压力容器焊接　

工作的焊工进行担任。焊工必须按图样、工艺文件　和技术标准施焊　焊工应在规定部位打上焊工钢　

印．由于复合板的不锈钢板具有防腐要求．不得在　

防腐面采用硬印作为焊工的识别标志．而应将焊工　标记打在复合板的基层上　４焊接要求　

更好的保证不锈钢复合板的化学成分和机械性　

能。焊接时应对基层、过渡层和复层分别进行焊接。　应注意以下几点：　

１１严格按照图样、焊接工艺和有关标准施焊。　２１遵循先焊接基层，再焊接过渡层，最后焊接复　

层的焊接顺序　

３１坡口清理。施焊前需在不锈钢复合板坡口两　

侧处５０ｒａｍ范围角向磨光机去除锈、污物，并使之露　

出金属光泽．并在１００　ｍｍ范围内刷涂防飞溅涂料。　

４１定位焊。定位焊缝只允许在基层金属面上采　

用焊接基层金属的电焊条施焊　不能在过渡层和复　

层来焊接　５１基层的焊接，焊接时应控制焊缝中的金属，不　

能将基层中焊缝熔化到不锈钢的过渡层甚至复层　

焊缝，减少熔合比，以免少量高铬、高镍的不锈钢成　分稀释到碳素钢焊缝中形成马氏体组织而发生硬　

化．使复合板的性能产生影响。　６１焊接过渡层时，应尽可能采用小直径焊条，　

并采用小的焊接电流、焊接速度进行焊接。为了降　低基层对过渡层焊缝的稀释．可以采用反极性进行　

直道焊接　７１复层焊接时，为保证焊接质量，必须控制焊　

接热输入．使焊缝金属呈奥氏体和铁素体的双相组　织。可以减少热裂纹。采用小电流、高焊速、多层多　

道快速不摆动焊法．限制熔池热输入，提高冷却速　

度，多层焊时，应待前一道焊道　（下转第５３页）

　第２１期　门永卿：风电塔架锥筒材料计算方法　５３　

表１说明：１．符号：Ａ．为塔架筒体编－￣－；ｗ．进料重量（ｔ）；Ｌ１．进料长度（Ｈ１ｍ）；Ｂ１．进料宽度（ｎｕＩ１）；△．Ｃ类公差重量（ｔ）；２．表中的数据　

体的上Ｅｌ直径ｄ、下口直径Ｄ、分段高度ｈ和钢板厚　为当天完成。计算精度可以达到Ｏ．Ｏ０１ｍｍ。　

（扇形）的大小半径、圆心角、大小弦长度、对角线长　深入挖掘在手工作的精度，利用现代化办公软件和　

角输入精度为小数点后７位）数据直接输入数控火　参考文献：　

焰切割机进行钢板的切割工作，切割后的扇形钢板　『１１　范钦珊擞学手册（电子版）阁清华大学．北京．高等教育出　

机的精度）。其对角线之差＜２ｍｍｔ４－￣。材料利用率至　［２１　郑纬民．计算机应用基础Ｅｘｃｅｌ　２００３电子表格系统．中　少提高１％．达到９３％Ｐ．２＿Ｐ＿。　央广播电视大学出版社固．２００３．　该计算表的应用解决了以前先计算扇形大小　［３１　韩军杰一金风Ｍｗ塔架技术条件圈・Ｑ／ＧＷ　２ＣＧ．６０．２－２０１１・　

兰、圆　要，要用．ｃ　。．作图　扇　小　［４１　ｔ　ｔｃ＝ｎ　－ｖｕ篆　力发电机组塔架．ＧＢ　９∞２一　

长度、对角线长度及钢板净尺寸的长度和宽度，最　２０１０［Ｚ】．全国风力　械标准化技术委员会．　终完成简体钢板材料的计划提报以及各种检验数　～　

冷却后再焊。控制层温不超过１００％。从而保证焊缝　金属具有良好的机械性能和抗晶问腐蚀能力。　

参考文献：　

田　中国机械工程学会焊接学会．焊接手册第２卷［Ｍ】．北京：　机械工业出版社．２００４．　（２】　ＪＢ／Ｔ４７０９．２０００，钢制压力容器焊接工艺规程［Ｓ】　［３】３　ＮＢ／Ｔ４７０１４—２０１　１，承压设备焊接工艺评定［Ｓ］．