不銹鋼復(fù)合鋼材料的焊接

包晗 蔡華 潘月勇

(天津煉達集團有限公司， 天津 300280)

不銹鋼復(fù)合鋼材料的焊接

包晗 蔡華 潘月勇

(天津煉達集團有限公司， 天津 300280)

不銹鋼復(fù)合鋼材料的焊接，因其存在異種鋼焊接，基層與覆層成分及性能差異較大，焊接時易產(chǎn)生裂紋和分層等缺陷，必須選用正確的焊接材料及焊接工藝，才能保證焊接質(zhì)量。

基層；覆層；過渡焊縫；

在石油化工行業(yè)中，很多儲存或輸送的介質(zhì)具有一定腐蝕性，選用設(shè)備、管道的材質(zhì)時，如果選用碳鋼、低合金鋼，雖造價便宜，但使用年限短，需定期更換；如果選用不銹鋼，雖然使用年限長，但造價較高。將碳鋼及不銹鋼復(fù)合在一起，由基層的碳鋼、低合金鋼保證材料的強度，由內(nèi)側(cè)2～3mm厚的覆層不銹鋼保證材料的耐腐蝕性能，使材料價格得到大幅下降，因此，不銹鋼復(fù)合鋼材在石油化工行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

不銹鋼復(fù)合鋼材，由基層的碳鋼、低合金鋼與復(fù)合層的不銹鋼組成。基層一般選用20#、Q235、Q345等，覆層一般選用06Cr13、06Cr19Ni10、06Cr17Ni12Mo2等。通過熱軋法或爆炸法將兩種材料復(fù)合在一起。由于是兩種材料復(fù)合的，在焊接時，就存在三種焊縫：基層間的基層焊縫、覆層間的覆層焊縫及基層與覆層間的過渡焊縫(異種鋼焊接)。一般應(yīng)選取三種焊材進行焊接。由于材料及焊材的多樣性，基層與覆層成分及性能差異較大，致使焊接難度加大，為得到良好的焊接效果，必須做好坡口加工、焊材選用及焊接工藝工作。

坡口加工：加工坡口前，首先確定坡口形式，坡口選用應(yīng)有利于減少過渡焊縫金屬的稀釋率和便于操作。常用的坡口形式如圖，圖1、圖2用于雙面焊接，圖3、圖4用于僅在基層側(cè)焊接。坡口的加工應(yīng)采用機械加工或等離子切割，采用等離子切割方法時，應(yīng)將影響焊接質(zhì)量的切割表面層打磨干凈。加工完的坡口表面不得有裂紋和分層。

焊材選用：基層焊縫按基層材質(zhì)選用相應(yīng)的焊材，如Q235之間相焊選J427，Q345之間相焊選J507等。覆層焊縫，應(yīng)選用與覆層母材相匹配的焊材，優(yōu)先酸性焊條，如06Cr13之間選用A302、06Cr19Ni10之間選用A102、06Cr17Ni12Mo2之間選用A202等。對過渡層焊縫，因存在過渡焊縫金屬的稀釋問題，應(yīng)選高合金的不銹鋼焊材，即25Cr-13Ni、25Cr-20Ni型焊材，若覆層含Mo時，選用25Cr-13Ni-Mo型焊材，常見的有A302、A312、A042等。

焊接工藝：不銹鋼復(fù)合鋼焊接時，一般采用先焊基層焊縫，然后焊過渡焊縫，最后焊覆層焊縫的焊接順序，但對于不銹鋼復(fù)合管道的焊接因只能在管道外側(cè)焊接，其焊接順序正好相反，此時基層焊縫選用的焊材應(yīng)與過渡層焊縫的焊材相同。過渡層焊縫應(yīng)同時熔合基層焊縫(或覆層焊縫)、基層母材和覆層母材。對不銹鋼復(fù)合鋼管的坡口加工時，一般將覆層突出基層2～3mm(見圖4所示)，便于先進行覆層與基層界面處的封焊，封焊、根焊均使用氬弧焊，更能保證焊接質(zhì)量。基層或覆層有焊前預(yù)熱要求時，按規(guī)定進行預(yù)熱；基層、覆層均有預(yù)熱要求時，過渡層預(yù)熱溫度按高者選取。因不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)大，在焊接過渡層及覆層時，應(yīng)采用小電流、多道快速焊方法，奧氏體不銹鋼層間溫度不宜超過150℃。過渡焊縫在基層側(cè)厚度為1.5～2.5mm ，在覆層側(cè)厚度為0.5～1.5mm，避免基層與覆層相互熔解和稀釋。不銹鋼復(fù)合材料焊后不宜進行焊后熱處理。

不銹鋼復(fù)合材料的焊接工藝要比一般材料焊接工藝復(fù)雜，易出現(xiàn)裂紋、分層等缺陷，焊接時應(yīng)嚴格按焊接工藝規(guī)程執(zhí)行，選用合理的焊材和焊接工藝等，確保過渡層焊接質(zhì)量，這樣才能避免出現(xiàn)焊接質(zhì)量缺陷。

圖1

圖2

圖3

圖4