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【摘 要】阐述采用复合钢板制作压力容器,其焊缝质量通过复合钢板正确的下料方法、合理的坡口形式设计、适宜的焊接工艺等各个环节的控制,可以获得满意的焊接接头,并满足设计与规范要求,为复合钢板材料大量使用提供宝贵的使用经验.
【关 键 词】复合钢板；压力容器；焊接
1概述
采用复合钢板制作的压力容器,因其良好的经济性正在逐步的被广泛应用.然而由于复合钢板化学成分的差异性,决定了复合钢板焊接工艺的特殊性及重要性.复合钢板制作的压力容器,焊接时严把母材、焊材质量关,采用合理的坡口形式、焊接顺序和焊接规范,可以获得满意的焊接接头,以保证压力容器产品质量.
2复合钢板的焊接要求
复合钢板是由两种材料组成的,基材材料一般是碳素钢或低合金钢,作为强度材料使用；覆材材料由不锈钢、镍或镍基合金、钛或钛合金等材料,其作为耐蚀材料等有特定性能要求材料使用.因此,复合钢板基材和覆材在物理性能、化学成分上存在较大差异.作为压力容器用复合钢板的焊接,其焊接接头不但要保证力学性能,而且还要保证焊接接头的耐蚀性.所以,对比碳素钢或低合金钢、不锈钢等焊接接头的要求,复合钢板的焊接接头的要求更高一些.
3生产实例
3.1复合钢板的下料
复合钢板的下料采用等离子切割机,为减少覆材在下料时变质并保证过渡层部位切割平整,无错台产生,钢板覆材面朝上进行切割,并用砂轮机磨除坡口部位的渗碳层,防止焊接时出现焊接缺陷.
3.2焊接接头坡口设计
复合钢板压力容器一般先焊基材,按基材材料选焊接材料,而后用与覆材相匹配的焊接材料焊接覆材.这时,质量控制的要点在于焊接基材焊缝接近覆材和基材的交界面时,防止覆材被融化.因为在熔化的基材材料（母材和焊缝金属）中熔入覆材材料,必然导致形成脆性成分的熔敷金属.采用图1焊接接头形式时,焊接坡口附近的覆材和与覆材直接毗邻的较薄基材被预先去除一部分,焊接时只要把基材部分填满,就保证基材焊缝的厚度,从而保证焊接接头设计要求,这种焊接接头符合复合钢板的构成的特殊性,从而保证了焊接质量.
图1复合钢板焊接接头坡口形式
3.3焊接方法的选择
焊接方法的选用要结合本单位的焊接设备、焊工技能状况、施工进度及经济效益等方面考虑.推荐采用焊条电弧焊的焊接方法,因为焊条电弧焊可以满足异种钢熔合比小,稀释率低的焊接要求.
3.4焊接过程
复合钢板的焊接本质通常是基材的焊接和在基材上堆焊耐蚀金属.一般情况下,复合钢板先焊基材,再焊过渡层,最后焊接覆材.控制焊缝施焊程序,保证复合层焊缝最后施焊,可以避免其热影响区发生敏化,提高覆材的耐蚀性.
基材的焊接.根据焊接接头与母材等强原则选择焊接材料,焊接基材时,其焊条不得触及和熔化覆材,焊道表面应距复合界面1.5～2.0mm,焊缝余高小于1.5mm,超高部位需用角磨机打磨,为防止过大的焊接热输入量对覆材金属的影响,应严格限制基材的焊接热输入量小于30kJ/cm.焊接完毕后,进行射线探伤.检测合格后,将基材焊缝打磨平整,并将飞溅到覆材上的焊渣彻底清除.
过渡层及覆材的焊接.过渡层的焊接应使用合金含量高的焊材,必须保证过渡层的焊接厚度为2.0～3.0mm,厚度过薄,易造成下一层焊缝的氧化.焊接时,采用小直径,多焊道、小电流、不摆动的焊接方法,以减少基材金属的熔入量,减小焊缝金属的稀释率.覆材的焊接必须保证焊接材料与母材的化学成分相同或者近似,焊缝表面与覆材表面保持平整、光滑,余高小于2mm,焊后磨平.焊接规范如下：（1）焊接线能量.采用比基材焊接小的焊接热输入量（E<18kJ/cm）采用窄道焊（焊条不摆动）进行焊接,（2）焊接电流.选择较小的电流（一般比碳钢焊条低20%左右）.（3）道间温度的控制.严格控制过渡层及覆材焊接的道间温度不超过60℃.
焊接技术操作.在焊接基材时,不允许在非焊接部位引弧（可以加引弧板）,否则易引起引弧处的点腐蚀.收弧应填满弧坑,以免产生弧坑裂纹.运条方式采用短弧直线运条法,以减少合金元素的烧损,减少热影响区的宽度,有利于提高焊缝的抗晶间腐蚀能力和减少裂纹产生的倾向.
3.5焊接检验
基材焊缝完成后,进行焊缝外观检查,合格后转入无损检测工序.按照图样技术要求、GB150《压力容器》、《固定式压力容器安全技术监察规程》等相关要求进行无损检测.覆材焊缝完成后,焊缝表面做渗透检验.
4结束语
复合钢板应用于压力容器,其焊接质量关键在于选择质量良好的母材,匹配合理的焊材,设计恰当的坡口形式,采用合理的焊接顺序及焊接规范,把握好过渡层的焊接.