浙江至德鋼業有限公司承接一臺生成油脫硫化氫塔，設計壓力為0.93MPa，設計溫度為250℃，介質為生成油、硫化氫、水蒸氣，屬I類壓力容器。主體材質為20R＋SUS321（相當于我國鋼號06Cr18Ni11Ti），厚度為（12＋3）mm，焊縫系數為1。要求焊后對A、B類焊縫進行100％X射線檢測Ⅱ級合格，復層進行著色檢查。設備主材是由20R和SUS321兩種鋼材經爆炸復合而成，為BI標準，即結合率為100％。

一、不銹鋼復合鋼板焊接特點

  復合鋼板的基層主要滿足結構強度和剛度的要求，復層滿足耐蝕、耐磨等特殊要求。由于基層與復層是兩種化學成分、力學性能差別很大的金屬復合而成，焊接時應對基層和復層分別進行焊接。而過渡層的焊接屬于異種鋼的焊接，其焊接性能要兼顧基層和復層兩種鋼材的性能。如果焊材或焊接參數選擇不當，往往由于基層焊接時可能熔化不銹鋼復層，使合金元素滲入而導致基層嚴重脆化，甚至產生裂紋。而復層的焊縫可能遭到嚴重稀釋，降低其塑性及耐蝕性。因此，過渡層的焊接材料和焊接參數的選擇成為復合鋼材焊接的關鍵。

二、焊接工藝試驗

 1. 坡口形式的選擇 

    由于此設備介質含有H₂S及水蒸氣，易產生應力腐蝕，工況條件比較惡劣。按設計圖樣要求，選用圖5-24所示的坡口形式和尺寸。

    這種類型坡口形式有下列優點：第一，基層可采用埋弧焊，以提高效率，保證焊圖5-24 坡口形式及尺寸縫質量；第二，焊接過渡層時熔合比小，可降低焊縫的稀釋率，且保證過渡層焊縫的性能；第三，能避免基層金屬焊到復層上，以保證復層的耐蝕性。

 2. 焊接方法的選擇 

    由于該設備直徑大，基層厚度達12mm，因此基層可采用埋弧焊完成，而過渡層和復層可選用焊條電弧焊、氣體保護焊等方法。不銹鋼藥芯焊絲自問世以來，以其電弧燃燒穩定、焊接飛濺小、質量好及生產效率高、綜合成本低等得到肯定。其中CO₂氣體對藥芯焊絲沒有明顯的增碳現象且對耐蝕性與其他焊接方法相當。因此，選用藥芯焊絲CO₂氣體保護焊來焊接過渡層和復層。

 3. 焊接材料的選擇 

    復合鋼板焊材的選擇應遵循下列原則：①. 基層焊接選擇與基層強度相當的焊材，以保證焊縫的抗拉強度不低于基層母材標準規定的下限值；②. 復層焊接選擇與復層化學成分相當的焊接材料，以保證焊接接頭的耐蝕性不低于復層鋼板的性能；③. 過渡層焊材的選擇要考慮基層對焊縫的稀釋作用，需采用使合金成分比復層合金成分較高的焊材。所選焊材的化學成分及力學性能見表5-49。

 4. 焊接參數 

    采用松下KRFII-350型CO₂氣體保護焊機。對厚度為（12＋3）mm的20R＋SUS321 鋼板進行焊接工藝試驗。通過調整工藝參數，當I＝140～150A，U＝22～24V，CO2氣體流量為20～25L／min時，電弧穩定、飛濺小、焊波細密成形式最好，并經X射線檢測無任何超標缺陷。焊接順序如圖5-25所示。

 5. 化學成分分析 

    焊后分別在焊縫的復層表面和距表面5mm處（過渡層）進行化學成分取樣分析，結果見表5-50。

    從表中可以看出：過渡層和復層均采用了CO2氣體保護焊，焊縫并無增碳現象。復層焊縫的化學成分基本與母材相當，且S、P得到較好的控制，能滿足設備的耐蝕性的要求。

 6. 應力腐蝕 

    對于含濕H₂S介質的設備，嚴格控制焊縫硬度小于或等于22HRC，可降低產生應力腐蝕的傾向。做了橫向剖面試樣，在橫斷面的過渡區和表面進行了硬度測試，其硬度值均在20HRC以下。

 7. 晶間腐蝕 

    由于不銹鋼藥芯焊絲中含有穩定化元素Mo且S、P含量低，焊縫復層金屬按GB/T 4334.5進行晶間腐蝕試驗，全部合格，焊接接頭未出現晶間腐蝕裂紋。

三、焊接工藝評定

  在正式焊接產品前，根據JB 4708-2000要求進行了焊接工藝評定，工藝評定焊接參數見表5-51，力學性能結果見表5-52。

四、產品焊接

 1. 焊前準備 

   不銹復合鋼板采用等離子切割機下料，切割時復層朝上，從復層側開始切割，避免將切割熔渣濺落在復層表面上。坡口采用刨邊機加工，鋼板在組裝和施焊前將坡口內處兩側各50mm范圍內的油、銹清理干凈，并避免復層表面受碳鋼污染。

 2. 組裝 

   筒體組對時以復層側為基準進行定位焊，嚴格控制錯邊量≤1.0mm，定位焊在基層側進行，禁止基層焊材焊到復層上。

 3. 焊接要點

    a. 焊接時先焊基層，再焊過渡層，最后焊復層?；鶎拥暮附硬捎寐窕『赶群竷葌龋竿旰髲耐鈧惹甯?，再焊外側焊縫。焊接時避免將基層焊縫焊接到復層上，并控制內側焊縫表面距過渡層距離1.5～2.0mm。

    b. 過渡層采用CO₂氣體保護焊，不銹鋼藥芯焊絲E309LTO-1／ф1.2mm進行2道排焊，嚴格控制道間溫度≤80℃。控制焊縫表面距離為0.5～15mm，過渡層焊縫應同時熔合基層母材和復層母材，且應蓋滿基層和母材。焊完后用著色檢測焊縫表面，無缺陷后才能進行復層的焊接。

    c. 復層焊接采用E347T1-1／φ1.2mm進行3道排焊，焊接時嚴格控制道間溫度≤80℃。要求焊縫成形美觀，表面無任何氣孔、夾渣、咬邊和未熔合等缺陷，以減少焊縫產生應力腐蝕的傾向。

    d. 焊接全過程應嚴格執行焊接工藝規程，并采用小的熱輸入快速焊。

五、檢驗結果

  焊接完畢后，對產品的縱、環縫進行了100％X射線檢測，焊接一次合格率達到98％，未出現裂紋、未熔合等缺陷，復層經100％著色檢測檢查，達到100％Ⅰ級合格。隨產品焊接的試板進行了力學性能試驗，完全達到了設計圖樣的要求。