铁素体不锈钢复合板焊接工艺实践

王东恒

(大连昌丰重工集团有限公司，辽宁大连 116200）

铁素体不锈钢复合板焊接工艺实践

王东恒

(大连昌丰重工集团有限公司，辽宁大连 116200）

铁素体不锈钢复合板S11348/Q245R的焊接，不同于单一材料的焊接，两种材料焊接性有很大差异，通过舍弗勒焊缝组织图，选用并验证焊接材料，制定焊接工艺。

铁素体不锈钢复合板；舍弗勒焊缝组织图；过渡层；焊接工艺

在典型的不锈钢复合板容器中，复层经常采用的是以S30408为代表的奥氏体不锈钢。但对于铁素体不锈钢却鲜有见到。我公司在制造某加氢裂化装置项目中，罐式容器筒体为S11348/Q245R爆炸复合板材料。容器属于II类，介质为碱液、二硫化物。S11348作为覆层用来保证碱性环境下耐应力腐蚀性能，属于铁素体不锈钢。相比传统的奥氏体不锈钢（比如S30408）而言,S11348避免了奥氏体不锈钢在应力腐蚀方面的缺点，其次还廉价。

此项复合板焊接过程中存在两种困难。其一，S11348属于铁素体不锈钢，其复合后的焊接性不同于寻常的奥氏体不锈钢（比如S30408）。其二，复合层厚度很薄，为2mm。给焊接操作过程带来了困难。

为了满足焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能，在焊接制造前进行了一系列焊接工艺准备。

1 焊接性分析

1.1 化学成分对比

由表1可知，S11348和Q245R化学成分相差很大，属于异种钢焊接。

1.2 焊接性比较

Q245R属于碳素钢，属于压力容器常用钢材，可焊性很好。S11348属于铁素体不锈钢。比奥氏体不锈钢有更大的晶间腐蚀倾向。

1.3 焊接时存在的问题

焊材选择如下：根据NB/T47015推荐,基层焊材选择J427焊条，过渡层选择A307焊条，覆层选用A137焊条。本厂焊材成分如表2

表2 焊材成分表

复合板焊接的难点在于过渡层的焊接。过渡层如果采用与基层相同的碳钢焊条（J427），熔合比取0.3-0.4，则会因为不锈钢层合金元素混入过渡层，根据舍弗勒焊缝组织图很容易得知焊缝落在为M马氏体区(O1点)，极为不利。如果采用覆层焊材A137，则会由于碳钢对不锈钢的稀释作用，最终由舍弗勒焊缝组织图可知组织为M+（0～1%）F(O2点)，同样对于力学性能是不利的。如果采用A307焊条，同样由舍弗勒图，结果为A+F(O3点)，成分为A+0%～5%左右的铁素体，说明该方法非常令人满意，可以获得较为良好的力学性能和耐蚀性能。

图1 舍弗勒焊缝组织图

注：a点为Q245R，b点为S11348，C点为J427，d点为A137，e点为A307位置，O1为用J427焊条所得到的组织区域，O2为A137焊条得到的组织区域，O3为A307焊条得到的组织区域。

1.4 焊接工艺评定

由于覆层不参与强度计算，由NB/T47014可采用基层评定加耐蚀堆焊评定共同支持。

基层评定：10mmQ245R板对接，焊材选用J427。

耐蚀堆焊评定：10mmQ245R上堆焊一层A307（φ3.2mm），然后再堆A137（φ3.2mm），做侧弯和化学成分分析。

后经外观、射线、渗透、力学性能和化学分析等，各项目均合格，证明焊接工艺的可行性。

2 焊接工艺

2.1 坡口选择

为了保证焊接基层时不会超过复合线，采用剥离的办法，两侧剥离3mm。剥离面低于复合线1.5mm。见图2。

图2 Q245R+S11348复合板(10+2)坡口图

2.2 焊接工艺参数

表3 复合板焊接工艺参数

2.3 焊接要点

（1）任何时刻禁止在覆层引弧。

（2）层间温度控制好，尤其是焊接过渡层④和覆层⑤之前，必须保证焊前温度不高于150℃。

（3）过渡层和覆层的线能量要小，采用不摆动、小电流、焊速适当，保证较小的熔合比。

（4）注意层间清理，填满弧坑，若发现气孔夹渣，应打磨干净，不允许用熔化的方法去除。

（5）在每节筒体纵缝两侧，过渡层预留30mm不焊，防止影响后面环缝的基层焊道；覆层留50mm不焊，防止影响后面环缝过渡层的焊接。

3 结论

本公司首次进行以铁素体为覆层的S11348/Q245R不锈钢复合板焊接，正式焊接之前经严格的焊接工艺评定，严格制定工艺，并时刻现场监督实施，制造过程未发现裂纹等焊接缺陷的产生，表明焊接不锈钢复合板焊接的关键问题是确定合适的焊接金属材料，制定合适的焊接工艺（层间温度、熔合比、防止过渡层混入基层、防止覆层混入过渡层）。本文最终证明采用这种工艺是可行的。

[1]李亚江.焊接冶金学—材料焊接性[M].机械工业出版.

TG457

A

1003-5168(2014)04-0127-02