复合钢板的焊接

厂第2套催化裂化装置分馏塔采用爆破复合而成的不锈钢复合钢板制造。不锈钢复合钢板的基层材料是20g，复层材料是AISI405，AISI405相当于0Cr13A1。我厂是第一次对这种材料进行焊接，若施工中造成表面划伤或焊接中产生咬边、裂纹、气孔等缺陷，都能使分馏塔(接触酸性油气)耐腐蚀性降低。为了保证焊接质量，我们对焊接工艺作了大量论证，并采取了多项措施，现将主要作法介绍如下，供同行参考。

1.焊条材料选用

根据JB4708-92《钢制压力容器焊接工艺评定》和GB/T13148-91《不锈钢复合钢板焊接技术条件》的要求，基层选用J427(E4315 GB5117-85)焊条，过渡层选用A312(E-23-13Mo2-16 GB983-85)焊条，复层选用A132(E0-19-10Nb-16 GB983-85)焊条。

不锈钢复合钢板焊接质量好坏，最关键的部位是基层和复层交界处过渡层的焊接。由于Cr、Ni元素在焊接过程中部分被烧损，在焊接复层时，如不采取必要的措施，基层碳钢将被部分熔入复层中去，增加了奥氏体焊缝中的含碳量，使焊缝金属的耐腐蚀性降低。为此，在焊缝紧靠基层处用高铬镍焊条A312焊接，以弥补合金元素的烧损与稀释。高Cr量可提高焊缝对酸性介质的耐腐蚀能力；高Ni量可增加奥氏体组织的比例，并提高耐应力腐蚀的能力。由于这种焊条含有Mo，可提高焊缝的抗点状腐蚀与裂纹腐蚀的能力。复层选用A132，由于该焊条含Cr、Ni量均较高，有优良的抗晶间腐蚀性能。A312、A132焊条的化学成分见表1。

表1%

牌号

化学成分A312 A132

C ≤0.12 ≤0.08

Mn 0.5～2.5

Si ≤0.90

Cr 22.0～25.0 18.0～21.0

Ni 12.0～14.0 9.0～11.0

Mo 2.0～3.0 0.50

Nb — 8×C～1.00

S ≤0.030

P ≤0.035

2.焊接设备及工作环境

采用直流电焊机，基层、过渡层、复层三种焊缝(图2)都采用手工电弧焊。所用的钢丝刷、扁铲等工具都必须是不锈钢制成的。焊接环境温度高于0℃，风速小于8m/s，相对湿度小于90%，焊接现场必须具有防风、防雨、防雪措施。

3.人员培训

根据劳动人事部颁发的《锅炉压力容器焊工考试规则》，对参加分馏塔焊接工作的焊工进行培训、考核，取得操作合格证后，方能在有效期间进行焊接操作。

4.焊接的准备工作及注意事项

(1)坡口为了保证焊接质量、便于操作，按图1所示采用等离子或氧乙炔切割坡口。用等离子切割时，复层朝上；用氧乙块切割时，复层朝下。加工完的坡口应用不锈钢钢丝刷清理，以保证表面光滑。坡口不得有裂纹和分层，否则应作修补。修补时，应先用砂轮磨掉缺陷，并把基层铲去1.5～2mm深，然后堆焊过渡层及复层，焊后磨平修光。焊前，在复层距坡口100mm范围内涂防飞溅涂料。防飞溅涂料是用白垩粉加水搅成糊状、加入少许粘结剂制成的。

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1.基层

2.复层

图1

(2)组对钢板对焊应以复层对正，其错位量为：A类焊缝应小于1mm；B类焊缝应小于1.5mm。

(3)定位焊焊接构件时，如需要定位焊，只允许在基层侧用J427焊条进行点焊。如果需要在构件上焊接工装夹具，也只能焊在基

层一侧，夹具材料应使用20g钢，用J427焊条焊接。去除工装夹具时，不能损伤基层金属，并将焊接处打磨光滑。

(4)入孔和接管的焊接焊接要求见图2。

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1.壳体

2.复合钢管

3.碳钢钢管

4.不锈钢钢管

5.基层焊缝

6.过渡层焊缝

7.复层焊缝

图2

(5)内构件的焊接按规范CD130A-84的要求，对承受较大负荷的内构件，焊接时需剥开复层，直接焊到基层上。但剥开复层会影响周围未剥开复合钢板的原有接合强度，如能直接焊在复层上，可以达到省时、省力的效果。为此，我们采取了以下措施：一是对复合钢板作100%超声波检验，证明了基层与复层之间贴合良好；二是对不锈钢复合钢板的接合面作剪切强度试验，结果是剪切强度高达285MPa；三是模拟分馏塔内构件的焊接要求，作两组试件送725研究所作拉伸试验，结果是18-8不锈钢内构件和复合钢板20g侧的焊接接头比18-8不锈钢内构件和复合钢板AISI405侧的同样接头先发生断裂。由上可证明内构件直接焊在复层上是可行的。

5.焊接工艺

(1)先焊基层，后焊过渡层、复层。直筒体基层焊缝应低于基层和复层接合面0.5～1mm；封头部基层焊缝应低于接合面1～2mm。过渡层焊缝高度以1.5～2.5mm为宜，在复层侧不应大于1.8mm。

(2)为了便于返修和不致伤及复层，应对每层焊缝都作检验，即基层检验合格后再焊过渡层，过渡层合格后才能焊复层。

(3)过渡层和复层焊接选用小线能量、反极性多道焊，层间温度控制在50℃以下。

(4)基层、过渡层、复层的焊接参数见表2。

表2

焊接部位焊条直径

mm 焊接电流

A 焊接电压

V 焊接速度

cm/s

基层φ4 160～180 22～24 8～10

过渡层φ3.2 90～105 22 10～12

复层φ3.2 90～110 22 10～12

6.焊接检验

(1)外观①焊缝成型良好，基层对接焊缝余高0～3mm；复层焊缝表面应尽可能与复层表面保持平整、光顺，余高0～1.5mm；②焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑、夹渣、未熔合等缺陷，并不得保留熔渣与飞溅物；③基层焊缝咬边深度不得大于0.5mm，咬边长度不得大于该焊缝全长的10%，且不得大于100mm。复层侧不允许出现咬边。

(2)无损检测①基层焊缝20%RT，达到JB4730-94Ⅲ级；②过渡层和复层100%着色探伤，符合JB4730-94；③基层+复层20%RT，达到JB4730-94Ⅲ级。

7.焊缝返修

焊缝返修应由焊接合格率较高的焊工担任，且应持证上岗。返修用焊材、工艺与正式焊接相同。基层侧返工采用碳弧气刨清除缺陷，复层侧采用砂轮磨除缺陷。焊缝返修按原检验标准JB4730-94，100%检验。同一部位返修不宜超过两次，超过时需经技术负责人批准。

8.酸洗、钝化及蓝点试验

在设备完工并经全部检验合格后，对焊缝及其周围采用涂酸膏的方法进行酸洗。酸膏配方：盐酸(γ=1.19)20mL，水100mL，硝酸(γ=1.42)30mL，膨润土150g。

酸洗完毕进行钝化处理，其配方见表3