【不锈钢复合板的焊接工艺】
使用范围
本工艺适用于以各种不锈钢为复材、低碳钢或低合金钢为基材总厚度大于或等于4mm的不锈钢复合板的焊接。
焊接材料的选择
2.1焊接材料选用原则
2.1.1 复层材料的选用应保证熔敷金属的合金元素的含量不低于复层材料标准规定的下限值。
2.1.2 过渡层的焊条宜选择25%Cr-13%Ni型或25%Cr-20%Ni型以补充基层对复层的稀释，对复层含钼的不锈钢复合板，应采用25%-13%Ni-Mo型焊条。
2.2 常用不锈钢复合板焊接材料可按表2.2-1、2.2-2选取。
表2.2-1 常用不锈钢复合板过渡层及复层焊接材料的选用
复层材质 | 过渡层焊接 | 复层焊接 | |||
焊条牌号 | 焊条型号 | 焊条牌号 | 焊条型号 | 焊丝钢号 | |
06Cr19Ni10 (304) | A302 A307 A062 A402 A407 | E309-16 E309-15 E309L-16 E310-16 E310-15 | A102 A107 | E308-16 E308-15 | H0Cr21Ni10 |
022Cr19Ni10 （304L） | A062 | E309L-16 | A002 | E308L-16 | H00Cr21Ni10 |
06Cr18Ni11Ti (321) 1Cr18Ni9Ti | A302 A307 A062 A402 A407 | E309-16 E309-15 E309L-16 E310-16 E310-15 | A132 A137 | E347-16 E347-15 | H0Cr20Ni10Ti H0Cr20Ni10Nb |
022Cr17Ni14Mo2 (316L) | A042 | E309MoL-16 | A022 | E316L-16 | H0Cr19Ni12Mo2 |
06Cr17Ni12Mo2 | A312 A042 | E309Mo-16 E309MoL-16 | A022 | E316-16 | H00Cr19Ni12Mo2 |
1Cr13 | A302 A307 A402 A407 | E309-16 E309-15 E310-16 E310-15 | A302 A102 | E309-16 E308-16 | H0Cr14 |
310S | A402 A407 | E310-16 E310-15 | A402 A407 | E310-16 E310-15 | ER310S |
表2.2-2 常用不锈钢复合板基层焊接材料的选用
基层材质 | 手弧焊 | 埋弧焊 | 氩弧焊 | CO2保护焊 | |||
焊条 | 焊丝钢号 | 焊剂 | 焊丝钢号 | 焊丝钢号 | |||
型号 | 牌号 | 型号 | 牌号 | ||||
Q235A、Q235B、20g、20R | E4303 E4315 | J422 J427 | H08A H08MnA | HJ401-H08A HJ401-H08MnA | HJ431 | H08Mn2SiA | H08Mn2SiA |
16Mn | E5015 | J507 | H08MnA H10Mn2 H10MnSi | HJ401-H08MnA HJ401-H10Mn2 HJ401-H10MnSi | HJ431 | H08Mn2SiA | H08Mn2SiA |
16MnR | E5015 E5015-G | J507 J507R | |||||
焊前准备
3.1 下料
不锈钢复合钢板的切割以及坡口加工尽量采用机械加工方法，切割面应光滑，采用剪床切割时，复层应朝上。也可以采用等离子切割，切割时复层朝上，严禁将切割的熔渣落在复层上。
3.2 坡口加工及检查
坡口形式和尺寸按图纸设计规定，如设计未明确规定的，可参照图3.2-1选用。
坡口选用原则：确保焊接质量填充金属少，熔合比小，便于操作。
坡口加工一般采用机械方法制成。若采用等离子切割、气割等方法开制坡口，则必须去除复材表面的氧化层
d. 加工完的坡口要进行外观检查，不得有裂纹和分层，否则应进行修补。
3.3焊前清理
坡口及其两侧各20mm范围内应用机械方法及有机溶剂进行表面清理，清除表面的油污、锈迹、金属屑、氧化膜及其他污物，复层距离坡口100mm范围内应涂防飞溅涂料。
3.4 焊件装配
a.装配应以复层为基准，其错边量不得大于复层厚度的二分之一，且不大于2mm，对于复层厚度不同时，按较小的复层厚度取错边量
b.定位焊应焊在基层母材上，且采用与焊接基层金属相同的焊接材料。手弧焊定位焊焊缝参照表3.5-1
表3.4-1手弧焊定位焊焊缝尺寸（mm）
焊件厚度 | 焊缝厚度 | 焊缝长度 | 间距 |
≤20 | ≤0.7δ0 | ＞30 | 不大于500 |
＞20 | 不小于8 | ＞50 |
δ0为基层厚度
c.在装配过程中，严禁在复层上焊接工卡具，工卡具应焊在基层一侧。
d.复层一侧附件的焊接要符合设计图纸要求，当设计要求复层测附件焊在基层金属上时，应先将复层部分剥开，采用过渡层焊条将不锈钢托架焊在基层壳体上，焊缝表面采用与焊复层相同的焊条进行焊接。
焊接
当产品技术条件要求焊接工艺评定时，须在开工前由施工单位根据产品的结构特点以及技术要求制定焊接工艺评定，并取得质量监督部门的认可。
4.1 焊接方法
基层的焊接*采用手工电弧焊、埋弧焊、及二氧化碳气体保护焊。复层和过度层的焊接，采用钨极氩弧焊和手工电弧焊，也可采用能确保焊接质量的其他焊接方法。
4.2 焊接程序
焊接宜先焊基层，再焊过渡层，之后焊复层（如图4.2-1所示）。当条件受到限制时，也可先焊复层，再焊过渡层和基层，在这种情况下，如果复合板厚度小于10mm，基层的焊接可直接选用与过渡层相同的焊接材料，如果复合板厚度大于10mm，这时可适当加大过渡层的焊接厚度（过渡层的焊接厚度应大于或等于5mm），再后碳钢或低合金焊接基层。
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基层的焊接
焊接基层焊道不得触及和熔化复材，先焊基材时，其焊道根部或表面，应距复合界面1-2mm。焊缝余高应符合有关标准的规定。视基材厚度、钢种以及结构等因素，必要时可采用适当的预热处理。
过渡层的焊接
焊接过渡层时，要在保证熔合良好的前提下尽量减少基材金属的熔入量降低熔合比。为此应采用较小直径的焊条或焊丝以及较小的焊接线能量。过渡层的厚度应不小于2mm。
复层的焊接
在焊接复层时，要注意保护复层的表面，防止焊接飞溅物损伤复层表面，不得在复层表面随意引弧、焊接卡兰、吊环以及临时支架等。复层焊缝表面应尽可能与复层表面保持平整、光顺。对接焊缝余高不大于1.5mm
5、焊后热处理
5.1焊后热处理按设计要求执行。
5.2用不锈钢复合板制造的容器、管道或部件，当需要进行焊后热处理时，*在焊接过渡层之前进行，并按基层要求热处理加热温度。常用的不锈钢复合板焊后热处理参数见表4.3.2-1。
表4.3.2-1 常用的不锈钢复合板焊后热处理参数
复层材料 | 基层材料 | 加热温度（℃） | 恒温时间 （h） | 加热速度 （℃/ h） | 冷却速度 （℃/ h） |
铁素体系 马氏体系 奥氏体系 | Q235A、Q235B 20g、20R、16Mn、16MnR | 580~620 | T/25,且不小于1/4 | 400℃以上时，加热速度不得超过5000/T℃/ h，且不得超过200℃/ h，不低于50℃/ h | 不得超过6500/T℃/ h，且不得超过260℃/ h，不低于50℃/ h，400℃以下自然冷却 |
12CrMo | 600~680 |
注：T为不锈钢复合板总厚度（mm）。
5.3 有耐腐蚀要求的不锈钢复合板焊制的容器管道，其复层焊缝表面要进行酸洗钝化处理。
6、焊接质量检验
不锈钢复合板构件的焊接质量检验项目一般包括外观检验、无损探伤、力学性能试验、压力试验、晶间腐蚀倾向试验以及金相检验等，每个产品的检验项目应按产品设计图样和技术条件的规定执行。
6.1外观检验
a.焊缝成形良好，尺寸应符合设计要求。
b.焊缝及热影响区表面不得有气孔、夹渣、裂纹、弧坑等缺陷。
c. 当产品设计图样及技术条件无明确规定时，基层侧焊缝的咬边深度不得大于0.5mm，咬边长度不得大于该焊缝全长的10%，且不得大于100mm。复层一侧不得有咬边缺陷。
6.2 当产品技术条件要求进行焊接工艺评定，或要求提供产品焊接试板的性能以及技术条件规定时，还要进行力学性能试验、焊缝的无损探伤、金相检验等。
7、返修
当发现焊接接头有不允许存在的缺陷时，应将缺陷清除干净，并按有关返修工艺要求进行返修。
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