1、復合板S11348+Q245R的焊接工藝評定摘要 本文介紹S11348+Q245R復合板的焊接性試驗和焊接工藝評定，提供了焊接工藝參數。根據該焊接工藝評定制定的產品焊接工藝，其產品經焊后檢測符合技術要求。關鍵詞：復合板S11348+Q245R；焊接工藝評定；焊接性能分析第一節 前言1焊接工藝評定概念 焊接工藝評定工作是整個焊接工作的前期準備。焊接工藝評定工作是驗證所擬定的焊件及有關產品的焊接工藝的正確性而進行的試驗過程和結果評價。它包括焊前準備、焊接、試驗及其結果評價的過程。焊接工藝評定也是生產實踐中的一個重要過程，這個過程有前提、有目的、有結果、有限制范圍。所以焊接工藝評定要按照所擬定的焊接

2、工藝方案進行焊前準備、焊接試件、檢驗試件、測定試件的焊接接頭是否具有所要求的使用性能的各項技術指標，最后將全過程積累的各項焊接工藝因素、焊接數據和試驗結果整理成具有結論性、推薦性的資料，形成“焊接工藝評定報告”。 2焊接工藝評定的意義 焊接工藝評定是保證鍋爐、壓力容器和壓力管道焊接質量的一個重要環節。焊接工藝評定是鍋爐、壓力容器和壓力管道焊接之前技術準備工作中一項不可缺少的重要內容，是國家質量技術監督機構進行工程審驗中必檢的項目，是保證焊接工藝正確和合理的必經途徑，是保證焊件的質量，焊接接頭的各項性能必須符合產品技術條件和相應的標準要求的重要保證，因此，必須通過相應的實驗即焊接工藝評定加以驗證

3、焊接工藝正確性和合理性，焊接工藝評定和還能夠在保證焊接接頭質量的前提下盡可能提高焊接生產效率和最大限度的降低生產成本，獲取最大的經濟效益。3焊接工藝評定的目的    （1）是鍋爐、壓力容器和壓力管道及設備制造、安裝、檢修等生產過程和焊工培訓教學應遵循的技術文件。（2）是焊接質量管理所要執行的關鍵環節或重要措施。（3）是反映一個單位施焊能力和技術水平高低的重要標志。（4）是行業和國家相關的規程所做規定的必須進行的項目。 第二節S11348+Q245R復合板的焊接性試驗和焊接工藝評定 不銹鋼復合板是由碳鋼或低合金鋼和不銹鋼復合軋制而成的雙層金屬材料。基層為碳鋼或低合鋼

4、，保證其鋼板的結構強度 、剛度和韌性；復層為不銹鋼，滿足介質對耐蝕性能的要求， 具有經濟、技術性能優越等特點。2011年我廠新接手了一臺分餾塔頂油氣分離器設備，（編號A097），此臺設備主體材質為S11348+Q245R (3mm+ 28 mm)。為了保證焊接質量，我們進行了此材料的焊接性試驗和焊接工藝評定。1 焊接性分析 焊接不銹鋼時，如果焊接工藝不當或焊接材料選用不正確，會產生一系列的缺陷。這些缺陷主要有耐蝕性的下降和焊接裂紋的形成，這將直接影響焊接接頭的力學性能和焊接接頭的質量。本臺設備基層Q245R為碳素鋼，S11348為鐵素體不銹鋼，兩者化學成分差別較大，焊接要求差別也大，應分別用各

5、自相配的焊接材料施焊。施焊過程中，基層焊縫對復層焊縫有稀釋作用降低復層焊縫的鉻鎳含量，增加復層焊縫的含碳量以致產生馬氏體組織，增加焊縫的硬性和脆性，從而降低復層焊接接頭的塑性和韌性，降低復層的抗腐蝕能力。為此，要在基層和復層之間加一過渡層，以防止基層焊縫金屬的碳向復層焊縫金屬中擴散。 2焊接材料的選擇 基層Q245R為常用碳素鋼，其焊接性能較好，焊接工藝已成熟。Q245R之間采用J427焊條，埋弧自動焊焊絲采用H08A，焊劑采用SJ101。根據技術要求，采用單層堆焊。過渡層和復層S11348 之間均采用A062焊條。相關化學成分如表l 表3 所示。表1 母材Q245R+S11348化學成分（%

6、）CSi.MnPSCrNiMoVAlTiNbCuQ245R0.160.210.670.0130.01/0.030.017/S113480.0580.550.3580.0140.00312.890.086/0.105/表2 焊絲H08A化學成分（%）CSi.MnPSCrNiMoVTiNbCu0.0440.0250.490.0200.0160.0160.021/0.116表3 焊條A062化學成分（%）CSi.MnPSCrNiMoVTiNbCu0.0400.731.240.0200.00624.08013.4200.141/0.1023 焊接接頭型式 該塔體的復合材料采用NB/T47002中的壓力

7、容器用爆炸不銹鋼復合鋼板，兩塊金屬板在爆炸力的推動下相互撞擊產生高溫高壓，致使接觸表面局部熔化，成鋸齒狀，由齒頂、齒根和前后旋渦區組成，如圖1 所示。前后旋渦區在爆炸復合過程中由于化學元素的擴散和遷移形成一種新型的合金，化學成分不同于基層，也不同于復層，在焊接過程中容易產生裂紋。接頭型式和坡口尺寸的設計原則是：在保證融合良好的情況下，填充金屬越少越好。具體坡口型式見圖2 。 圖1 不銹鋼復合鋼板示意 圖2坡口型式 4 焊接要點 4.1 用剪床剪切不銹鋼復合板時，復層朝上。 4.2 采用等離子切割加工坡口時，復層朝上，從復層側開始切割；用氣割時復層朝下，從基層側開始切割。 4 .3 組對時，以復

8、層為基準，防止復層錯邊量超標，在復層坡口兩側2 0 0 mm范圍內刷上防濺涂料。 4.4 焊接時按照先焊基層焊縫，然后焊過渡層焊縫，最后焊復層焊縫的順序進行焊接。 4.5 用J427焊條在基層坡口內點焊，注意不能燒穿，更不能點在復層鋼板上。 4.6 基層的焊接應嚴防基層焊縫熔化到不銹鋼的過渡層，甚至復層焊縫內，以免少量高鉻高鎳的不銹鋼成分稀釋到碳素鋼焊縫中形成馬氏體組織而發生硬化。4.7 焊接過渡層時，采用4.0mm的A 062 焊條，在保證焊透的條件下，小電流快速焊，以降低基層對過渡焊縫的稀釋。過渡層的熔敷金屬必須蓋滿基層，過渡層的厚度為不銹鋼復層與基層界面上0.5-1.5mm，交界面以下1

9、.5-2.5mm。過渡層焊縫總厚度不應小于3mm。 4.8 復層焊接時，為保證焊接質量，必須嚴格控制焊接熱輸入量，采取單層單道不擺動焊，嚴格控制層間溫度150°。焊后表面打磨至與母材表面平齊或圓滑過渡。 5工藝條件的確定5.1首先要確定焊接線能量和其它焊接參數。根據 鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規則，由本廠持有相應項目資格的熟練焊工進行施焊，并進行監督和記錄。焊接線能量：由焊接能源輸入給單位長度焊縫上熱能稱為焊接線能量。主要參數有：焊接電壓U；焊接電流I和焊接速度V，焊接線能量影響焊接頭的沖擊韌性。不銹鋼焊接接頭的基本質量要求是確保接頭各區的耐蝕性不低于母材。應以保證接頭的耐蝕

10、性為原則，采取相應的措施，選擇適用的焊接材料和工藝參數。焊接工藝參數如表4 所示。焊接電流I大小保證熔合良好，不產生未焊透，未熔合，夾渣等缺陷。V：焊接速度等于焊接長度/焊接時間，它是控制焊接線能量關鍵指標，用焊接的長度長短來控制焊接每一層的焊縫厚度，焊接長度愈短，焊縫愈厚，焊接線能量就大。反之，焊接長度愈長，焊縫愈薄，焊接線能量就小。所以，用焊接速度焊接長度焊縫厚度來控制焊接線能量 表4焊接工藝參數焊層Layer Number焊道bead焊接方法WeldingProcess填充材料Filler Material焊接電流(A)Welding Current電弧電壓(V)Arc Voltage焊

11、接速度Welding Speed（cm/min）線能量(KJ/cm)牌 號Brand直徑Diameter極性Ploarity電流Current11SAWH08A4.0直流 反接430-53030-3427-3321SAWH08A4.0直流 反接400-60030-3427-333-42SAWH08A4.0直流 反接450-55030-3427-3351SAWH08A4.0直流 反接500-70031-3523-296-71SMAWA0624.0直流 反接140-18028-329-1581SMAWA0624.0直流 反接140-18028-325-115.2其次要確定層間溫度、焊后熱處理規范及

12、要求。層間溫度直接影響沖擊韌性。6焊后檢驗 主要檢驗項目有：1）焊縫外觀檢查焊縫金屬的余高不應低于母材，咬邊的深度和長度不超過標準，焊縫表面沒有裂紋、未熔合、夾渣、弧坑和氣孔。2）焊縫的無損探傷檢查：無損探傷檢驗與焊接接頭力學性能是沒有關聯的，但“評定”中對焊接缺陷狀況的了解卻很必要，同時也考慮到在切取試片時應予避開，為此列入檢驗項目中是應該的。而斷口檢查主要目的是檢查焊縫金屬斷面宏觀焊接缺陷，屬于焊工操作技能測定范圍，不能直接用于測定力學性能。3）拉伸試驗 （尺寸試樣）試樣的余高以機械方法去除，與母材平齊。試件的厚度：厚度大于30mm時可加工成兩片或多片試樣。每個試樣的抗拉強度不低于母材的下

13、限。兩片或多片試樣進行拉伸試驗，每組試樣的平均值不超過母材規定值的下限。4）彎曲試驗彎曲試樣采用橫向側彎。試樣的寬度：40、20、10（單位：mm）。試樣的余高以機械方法去除，保持母材原始表面，咬邊和焊根缺口不允許去除。橫向側彎表面存在缺陷應以較嚴重一測為拉伸面。影響彎曲試驗的三個主要因素是：試樣的寬與厚之比、彎曲角度和彎軸直徑。5）沖擊試驗此設備屬于承壓、承重部件，應進行沖擊試驗。6）硬度試驗焊縫和熱影響區的硬度不應低于硬度值的90，不超過母材布氏硬度加100HB，經實測后硬度值符合標準要求，結果如如表5所示。7）焊后進行外觀檢驗合格后，按J B 4 7 3 0 -2 0 0 5 標準進行1

14、00 RT檢測，結果符合J B 4 7 3 0 - 2 0 0 5 承壓設備無損檢測標準的 I級要求。進行100 PT檢測，結果符合J B 4 7 3 0 - 2 0 0 5 承壓設備無損檢測標準的 I級要求 8）試樣經理化試驗后，力學性能檢驗結果如表6 所示。以上數據完全達到標準所規定的要求，表明此焊接工藝完全能獲得優良的焊接質量。 表5硬度試驗結果試驗編號測試部位硬度值（HB）備注12381SA03焊道11812112281SA03熱影響區11411211581SA03母材107109107表6力學性能檢驗結果拉伸實驗 (Tensile Tests) 實驗報告編號(Test records

15、 No.)：藝011-52-2試樣編號Specimen No.屈服強度Yield Strength（MPa）抗拉強度Tensile Strength（MPa）延伸率（）PercentElongation斷面收縮率（）Percent Reduction of Cross-sectional area溫度Temperature of Test（）斷裂部位特性Location and Type of Failure81SA03/460/塑性斷于熱影響區Plasticity Fracture in HAZ81SA03/460/塑性斷于焊道Plasticity Fracture in Welded以下空

16、白引導彎曲實驗 （Guide Bend Tests） 實驗報告編號(Test records No.)：藝011-52-2試樣編號Specimen No.試樣類型Specimen Type試樣厚度(mm) SpecimenThickness彎心直徑(mm)Diameter of Plunger彎曲角度(0 )Banding Angle實驗結果Test Result81SA03側彎side Bend1040180合格Accept81SA03側彎side Bend1040180合格Accept81SA03側彎side Bend1040180合格Accept81SA03側彎side Bend1040180合格Accept沖擊實驗 (Toughness Tests) 實驗報告編號(Test records No.)：藝011-52-2試樣編號Specimen No.試樣尺寸(mm)Specimen Size缺口類型Notch Type缺口位置Notch Ocation實驗溫度Test Temperature（）沖擊吸收功（J）Impact Values81SA0310×10×55V焊道Welded-