压力容器用不锈钢复合板焊接性能探析

宋延淼

【摘 要】压力容器生产过程中，不锈钢复合板是最为常见的材料。不锈钢复合板强度高，具有良好的抗腐蚀性能，并且耐磨损、寿命较长，较奥氏体不锈钢更具优势。然而，不锈钢复合板焊接过程中，由于复合层厚度不均，会导致加工坡口时出现剥离不净的情况，使得焊接缝中的合金元素含量上升。上述情况会造成焊接缝变脆，对焊接质量产生一定程度影响。基于此，本文对压力容器用不锈钢复合板焊接性能进行了分析，并提出了相关观点，以供参考。

【关键词】压力容器；不锈钢；复合板；焊接

【Abstract】In the production of pressure vessels， clad plate of stainless steel is the most common material.Clad plate of stainless steel high strength， good corrosion resistance and wear resistance， longer life expectancy， more advantages than austenitic stainless steel.Stainless steel compound plate welding process， however， due to the uneven thickness of the composite layer， would lead to stripping when chamfering of dirty， alloying elements content in the welding seam.These circumstances will cause weld seams crisp， had some impact on welding quality.Based on this， this stainless steel clad plate for pressure vessel welding performance is analyzed， and put forward views for reference.

【Key words】Pressure vessel； Stainless steel； Composite plate； Welding

1 不锈钢复合板焊接工艺概述

从不锈钢复合板焊接工艺发展角度来看，高速度、高溶敷率、高质量是首要目标。在这种目标需求下，也催生了一系列新型工艺，如多丝多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接工艺等。以多丝多弧焊接工艺为例，该工艺极大程度上提升了焊接生产速度及金属熔敷率，在角焊缝高速焊接中具有很好的适用性，其焊速高达1.8m/min[1]。在智能化技术不断发展的背景下，焊接技术也将朝着智能化方向发展，以获取更优的产品质量及工作效率。

2 合金元素对过渡区钢的影响分析

过渡区钢中除了C与Fe外，还存在部分杂质元素如Ni、Cu、Cr、P、S等。这些杂质元素会对产品生产加工产生一定程度影响，导致成品质量下降[2]。因此，优质钢中的杂质元素含量具有严格控制标准，具体如下表所示：

以下，对杂质元素具体影响进行综合性阐述：

2.1 淬火性能影响

（1）淬透性影响。易造成晶粒粗化的元素如Mn、P、Ni、Cr等会提升淬透性；而部分元素如Al、Co等会促进晶粒细化，导致淬透性降低（2）回火脆性影响。Mn、Cr、Cu、Ni、V等会一定程度上增强过渡区钢的回火脆性，使钢性能受到影响；而Be则会延迟回火脆性，对钢性能起到保护作用。

2.2 机械性能影响

钢的性能主要由铁素体及碳化物相对分布情况所决定。与此同时，合金元素也会对钢的力学性能产生一定程度影响。部分合金元素溶于固溶体当中，由于其原子体积及结构与Fe原子有所差异，因而会导致铁晶体点阵出现畸变，使得钢韧性与延展性降低，但固溶体强度、硬度则会上升。合金元素对调质钢力学性能的影响具体如表2所示。

2.3 化学性能影响

高温焊接时，钢材会受到O2或SO2侵蚀。若钢中含有适量的Si、Al等元素，则可在表面生成一层氧化膜，避免钢材受到氧化。过渡区钢中的C会一定程度上影响其抗腐蚀性，当C含量增加时，抗腐蚀性能会明显下降。不含任何合金元素的微碳纯铁对酸、碱混合介质具有较好的抗腐蚀性，这使得超低碳不锈钢材料愈来愈受到重视。当钢中含有适量Cu与P时，可大幅度增强抗腐蚀能力，特别是含铜钢具有较强的油漆吸附作用，可对油漆层产生保护作用，使其不易脱落。

3 各类型材料焊接性能分析

热轧低合金高强度钢可通过加入Mn、Si等元素进行固溶强化，促使其整体强度的提升。热轧钢合金元素含量较少，碳量相对较低，不易出现冷裂，但焊缝中可能会出现热裂纹（由C、S、P所致）。通过降低焊缝中母材的溶合比，可提升焊缝形状系数，起到控制热裂纹的作用。珠光体耐热钢可加入Cr、Mo、W等元素来提升抗氧化能力，加入这些合金元素后，其抗腐蚀能力、抗蠕变能力也将有所上升，使钢材整体焊接性能得以改善。奥氏体不锈钢焊接过程中可选用超低碳焊接材料，用较小的焊接热输入来提升冷却速度，可有效防止裂纹。

4 结语

不同类型的钢材料，其焊接属性存在一定程度差异，通过加入适量合金元素，并对相关工艺进行优化，可有效提升焊接质量，促使产品达标。

【参考文献】

[1]吕朝阳，赵丽玲.通过焊接与轧制制备的不锈钢/碳钢复合板的组织与性能[J]. 焊接，2015（02）：23-28+70.

[2]廖东波，查五生，李伟.退火及热轧对碳钢-不锈钢爆炸焊接复合板性能的影响[J].焊接学报，2013（01）：109-112+118.

[责任编辑：杨玉洁]