复合焊接范文

复合焊接范文（精选10篇）

复合焊接 第1篇

在对不锈复合钢板进行焊接的时候, 存在着不锈焊缝的稀释和碳钢焊接的问题。因为不锈钢焊缝的稀释的作用, 导致了不锈钢焊缝中镍、铬的含量大大降低, 并且增加了不锈焊缝中的含碳的成分[1]。因此, 不锈焊缝中很容易就形成脆且硬的马氏体组织。它的出现降低了焊接接头的韧性和塑性, 根据舍夫勒组织图和一定的生产实践的证明:不锈复合钢板的过渡层的焊材必须要采用高镍、铬不锈钢的焊材才能使其在正常的焊接参数下, 完成双相组织的焊缝, 避免马氏体组织的产生, 从而也避免了焊接冷裂纹的出现。

然而, 上面所叙述的结论指的是在小熔合的方面总结的, 但是原则上是应该控制焊缝的稀释率为25%左右, 简单地说, 就是:提高焊接的技术水平和合理的设计焊接破口对不锈钢复合钢板的焊接是极其重要的。

2 不锈复合钢板的焊接要点以及注意事项

2.1 不锈复合钢板的焊接要点

(1) 在对焊接的第一层进行焊接的时候要注意不能把低合金金属积压到复层上面。 (2) 过渡层或者是基层在进行焊接了以后要经过射线探伤并且合格以后再开始对复层或者是过渡层进行焊接。 (3) 在焊接复层之前要对坡口边缘的飞溅物进行清除。 (4) 在过渡层的熔敷金属完全盖满钢层b=1.5~2.5mm, 而且还要盖过碳钢和不锈钢的交界面a=0.5~1.5mm。 (5) 在对第一遍的过渡层进行焊接的时候要采用反极性、小参数、直道多道焊, 以此来降低它对复层的稀释。 (6) 在对复层焊接的过程中要用小直径的焊条进行多道的焊接, 焊层的堆焊高度要控制到最小, 最好不要超过2~9毫米。 (7) 对复层焊接的时候, 要彻底对过渡层中的熔渣进行清除, 其道间的温度应保持在50℃以下, 而且要用放大镜放大十倍来检查有无缺陷, 才能够进行下一层的焊接。 (8) 在进行焊接的时候要注意熄弧和引弧的质量, 进行收弧的时候要注意把弧坑填满, 进行多层焊的时候应注意把接头错开。

2.2 焊接时的注意事项

2.2.1 在进行装配的时候点焊只能在基础层上面进行, 不管是焊接还是点焊都需要对复层实施必要的保护, 避免碳钢对复层的污染。特别要注意的是, 经过打磨的碳钢砂轮不能在经复层使用。

2.2.2 针对需要返修的复合层焊接或者是过渡层焊接, 只能用砂轮来打磨和清除缺陷, 避免不锈钢和碳钢的渗入。

2.2.3 对焊接影响最大的就是不锈钢复合板, 因此, 在装配的时候应该严格控制坡口的错位[2]。

2.2.4 对不锈钢复合板进行焊接时最重要的一点就是碳钢混入不锈钢焊缝里或复层不锈钢混入碳钢焊缝中:在对基层进行焊接时应该注意不能使复层熔化, 使用自动埋弧焊接的时候应该更加小心, 把靠近复层的自动埋弧焊变为焊条电弧焊;在对过渡层进行焊接的时候要注意的是, 基层和复层的结合处的熔合情况:在对过渡层进行复层焊之前要首先进行铁离子检测, 不合格时就应该砂轮打磨再进行检测。在焊接的同时应注意飞溅的碳钢杂物进入到不锈钢焊缝中。

2.2.5 不能用低合金焊材和碳钢焊材在复层焊缝、过渡层焊缝以及复层母材上面进行焊接。对过渡层进行焊接时应注意基层母材、基层焊缝、复层母材, 而且要注意的是应该铺满基层母材和基层焊缝。

2.2.6 在规定情况下, 结合面的复层过渡层的厚度应为1.7毫米;焊条电弧焊要焊一层, 不能超过两层。也就是过渡层的焊缝的厚度应该为3~5毫米, 这样以便复层能够有足够的厚度在满足产品的防腐蚀要求。

2.2.7 对复层和焊接过渡层进行焊接的时候, 应该先焊两侧再焊中间焊道。注意焊条的摆动幅度不应该过大, 一般为焊条直径的0.6~1.1倍, 两个相邻的焊道中间重叠1/3~1/2;复层焊道的表面应该是平滑的, 且凹陷的深度不大于1.5毫米, 母材和焊缝金属物应该进行平缓的过渡, 对不符合要求的焊缝采用小直径的焊条来进行补焊, 之后再用砂轮进行修磨。

2.2.8 罐体和接管的接头焊接:如果接管采用的是不锈钢钢管的时候焊缝就没有基层, 在焊接的时候可以先按照过渡层进行焊接, 它和罐体焊缝焊接是一样的, 在过渡层进行焊接完以后一定有凹陷, 这时候再进行对复合层的焊接。

2.2.9 过渡层和基层在焊接后的焊缝处一定会有凹陷, 这样方便对后面的焊接, 如果不需要就用砂轮进行打磨。

2.2.10 针对分层有缺陷的复合板, 要进行补焊。将基层去掉2.0~2.5毫米之后再对复层和过渡层进行焊接, 之后进行打磨。通常情况下, 可以开个圆孔或者是长圆孔, 但是一定要有倾斜度, 方便以后的焊接熔合。

3 复合钢板焊接接头断裂的分析

某厂中有20台换热器壳体的材料使用复合钢板制造 (16Mn R+405) 为500万t/a常减压蒸馏装置。其中, 复层不锈钢是产自美国的405, 基层材料为16Mn R。在制造过程中一共有3个筒节纵向焊接的接头断裂, 规格是1200mm× (16+3) mm的两节, 800mm× (22+3) mm以及900mm× (24+3) mm各一节。断裂的发生都是在校圆的时候发生的。

3.1 断裂原因分析

换热器所采用的不锈钢复合钢板的基层材料的厚度分别是:22mm、16mm、12mm、30mm、24mm、18mm、14mm以及20mm这8种。其复层的厚度均为4毫米。不锈钢复合钢板采用爆炸复合, B级要求。制造的时候筒节的纵向焊接接头形式和尺寸见图1所示。

其断开的最大的宽度是160毫米, 且断裂的位置在复合层刨削以后的坡口的根部, 且有很少的部分位于母材, 由此可以看出, 裂纹已经扩展到了母材的深处, 说明在校圆的过程中产生了较大的应力, 而且材料的脆性比较大[3]。所以复合钢板断裂的主要原因是校圆的时候复层没有焊接和剔除的宽度以及深度达不到要求;材料不合格;进行焊接时的温度较低, 使材料脆断和敏感性增加。

3.2 改进措施

一般情况下, 不合格的产品将会被报废。因为复层材料405当中的碳元素的质量分数最高达到0.037%, 所以在正火的过程中复层不会发生变化, 组织性能也不会变化。

需要对换热器的筒节正火处理, 每炉要求带2块母材试板, 从断裂的筒节上切取。经过正火处理以后的材料的冲击功率提高了3~6倍, 取得了良好的成果。

4 总结

总而言之, 不锈复合钢板的焊接具有低合金钢、碳钢、不锈钢的异种、焊接的特点, 其焊接的方法和焊接的工艺也有不同[4]。因此, 需要重点掌握不同异种和型号的钢筋的焊接特点以及工艺和技术, 仔细、认真的焊接好过渡层和复层焊缝, 保证产品的质量。

摘要：因为不锈复合钢板具有良好的耐腐蚀性, 它既节约了不锈钢的材料又保证了产品的质量。因此, 它被广泛的应用到实际的工作施工当中, 水利、冶金、食品工业、核工业、石油化工等领域都有大量的应用。本文是结合本人日常工作中出现的一些常见的复合钢板焊接以及焊接接头断裂的情况进行分析和探讨。

关键词：不锈复合钢板,焊接,断裂

参考文献

[1]周松, 曾为民, 胡雯, 马玉录, 张建江.16MnR+316L复合钢板焊接工艺及性能研究[J].化工装备技术, 2009 (6) :156-159.[1]周松, 曾为民, 胡雯, 马玉录, 张建江.16MnR+316L复合钢板焊接工艺及性能研究[J].化工装备技术, 2009 (6) :156-159.

[2]周友龙, 袁魏东, 王明星, 方永龙.T23/TP347H管接头焊接工艺试验[J].电焊机, 2008, 38 (10) :110-113.[2]周友龙, 袁魏东, 王明星, 方永龙.T23/TP347H管接头焊接工艺试验[J].电焊机, 2008, 38 (10) :110-113.

[3]殷建军, 安丽君, 李德成.GB/T16957-1997《复合钢板焊接接头力学性能试验方法》简介[J].理化检验 (物理分册) , 2010, 36 (8) :56-58.[3]殷建军, 安丽君, 李德成.GB/T16957-1997《复合钢板焊接接头力学性能试验方法》简介[J].理化检验 (物理分册) , 2010, 36 (8) :56-58.

电子束焊和钎焊复合焊接头组织分析 第2篇

电子束焊和钎焊复合焊接头组织分析

采用电子扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析等测试手段,对电子束焊和钎焊复合焊接头的微观组织形貌、元素成分分布和界面反应产物等进行了分析研究.结果表明,在适当的`工艺条件下,可以实现T型接头的电子束和钎焊复合焊接.

作 者：刘昕 唐振云 李晋炜 毛智勇 作者单位：北京航空制造工程研究所高能束流加工技术国防科技重点实验室刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY年，卷(期)：2007“”(z1)分类号：V2关键词：电子束焊和钎焊复合焊 T型接头 钛合金 微观组织

浅谈不锈钢复合钢板的焊接 第3篇

一、焊接特性分析

Q345R+0Cr18Ni9复合钢板属奥氏体复合钢板，按JB4733-1996《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》B1级正火状态交货,复合钢板的化学成分和力学性能比较复杂。

不锈钢复合钢板的基层和复层在化学成分和力学性能等方面有较大的差异,其所使用的焊接材料也同样存在较大的差异。因此，焊接时稀释作用强烈,使得焊缝中奥氏体形成元素减少,含碳量增多,增大结晶裂纹的倾向,焊接熔合区可能出现马氏体组织，而造成硬度、脆性增加；同时由于基层与复层的含Cr量差别较大,促使碳向复层迁移扩散,而在其交界处焊缝金属区域形成增碳层和脱碳层,加剧熔合区的脆化或另一侧热影响区的软化。为有效地防止稀释和碳迁移,要在基层和复层之间加一“隔离层”即过渡层。过渡层材料的选择是否正确,工艺是否得当,直接影响着焊接工作的成败。因此可以说，复合钢板容器制造的关键是焊接问题,而焊接工作的关键又是过渡层的焊接。

二、焊接工艺

1.焊接方法

工艺选用与实际产品相同的焊接方法。由于储气罐直径较小,为DN800mm,故壳体、基层、过渡层、复层均采用焊条电弧焊。

2.焊缝坡口形式

坡口选择原则为熔合比越小越好,以尽量减少焊缝金属的化学成分和性能的波动。

（1）坡口开在复层侧,加大了过渡层和复层的焊接量和不锈钢焊条的消耗,但是在容器外面清根的方式更容易受到操作者的欢迎。同时预先去除部分复层材料，使基层与复层完全分开,可避免在焊基层时可能会熔掉复层材料的弊端,从结构上保证焊接质量。

（2）坡口开在基层侧，减少了过渡层和复层的焊接工作量以及不锈钢焊条的消耗,但是在容器内部清根,易对复层金属造成渗碳层和飞溅落在复层表面留下腐蚀隐患,同时容器内部工作环境较外部恶劣,碳弧气刨容易给操作者造成危害。

3.焊接材料

（1）基层Q345RR之间采用手工焊,选用J507焊条；埋弧焊选用H10Mn2焊丝,HJ431焊剂。

（2）过渡层的焊接选用25%Cr-13%Ni型焊条,以保证补充基层对复层造成的稀释,同时为更好地保证焊接接头的防腐蚀的要求,选用低碳的A302不锈钢焊条。

（3）复层选用的焊接材料应保证熔敷金属的主要合金元素含量不低于复层母材标准规定的下限值。设备复层0Cr18Ni9之间采用焊条电弧焊,选用与之化学成分相近的A102。

4.焊工资格

焊接过渡层和复层的焊工应具有堆焊的资格。

5.工艺措施

（1）焊接顺序：焊接时,先焊基层,再焊过渡层,最后焊复层焊缝。

（2）工艺措施：焊条焊前须按规定进行烘干处理，过渡层、复层焊接均宜采用反极、直线运条和多层多道焊，均宜采用小电流、快速焊。

三、焊接在生产中的应用

1.焊件定位焊

组对时应以复层为基准对齐,错边量为不大于1.5mm,不允许采用打磨复层金属的方法来减小错边量。定位焊一定要焊在基层金属上,不允许用不锈钢焊条在基层上定位焊,更不能在不锈钢上用低合金钢焊条焊接。

2.焊前清理

焊前应清理焊接区域及其周围20mm范围内的水、油、锈及渣等污物。

3.焊接实施和注意事项

（1）焊接时,严格按评定合格的焊接工艺进行。

（2）焊接基层时不得熔化复层,复层金属熔入基层焊缝会产生焊接裂纹。

（3）基层钢板侧尽量选用抗裂性能较强的碱性焊条。

（4）合理选择过渡层的焊接材料,过渡层的填充金属必须能允许基层的稀释。

（5）为减小基层对过渡层的稀释,过渡层焊接应尽量选用小直径焊条,采用小电流、快速焊。

（6）过渡层的焊接采用反极性、直线运条和多道焊。

（7）过渡层的熔焊金属在基层处的厚度宜为1.5～2.5mm,在复层处的厚度为0.5～1.5mm。

（8）为防止重复加热使焊缝的抗蚀性能降低,复层焊缝应在最后焊接。

（9）复层的焊接应采用多道焊,层间温度控制在60℃以下。

（10）壳体复层焊缝表面应磨平,余高控制在0.5mm以下。

（11）合理制定T形焊接接头处基层与过渡层焊缝焊接程序,即为避免纵缝端部的过渡层焊缝熔入环向基层焊缝中,要求纵缝两端部附近的过渡层和复层焊缝,必须在环向基层焊缝焊完后再焊接。

（12）不锈钢接管与复合钢板壳体的焊接,应先用过渡层焊A302填满坡口,最后用A102进行复层焊接。

4.检验

（1）A、B类焊接接头进行20%X射线检测,按JB/T4730.2-2005达到Ⅲ级为合格。

（2）A、B类焊接接头在焊完基层焊缝后,进行100%磁粉检测,合格后方可施焊过渡层。

（3）所有复合钢板焊接接头的复层表面应进行100%渗透检测,按JB/T4730.5-2005达到Ⅰ级为合格。

（4）设备制造完毕后,按设计要求进行壳程的水压试验。

（5）设备试压用水的氯离子浓度测试，不大于25mg/L为合格。

四、效果

设备交付使用一年有余,运行良好。实践证明,焊接工艺得当,焊后质量优良,保证了产品的安全使用。

（作者单位：河南南阳技师学院）

复合土工膜焊接施工工艺试验 第4篇

复合土工膜以聚氯乙烯或聚乙烯塑料薄膜为防渗基材, 与无纺土工布复合而成的土工防渗材料, 具有抗拉、抗撕裂、抗顶破, 强度高, 延伸强, 耐腐蚀、耐低温、抗冻性能好、质量轻、施工方便、造价低等特点。

1 工程概况

某水库为半挖半填型碾压均质土坝, 坝轴线总长4000m, 全库盆及坝坡采用复合土工膜防渗。为保证质量, 在土工膜焊接前需进行焊接工艺试验, 试验完成后方可进行焊接施工。

2 复合土工膜性能指标及试验结果分析

2.1 土工膜原材料规格及性能指标

本工程采用的土工膜为聚乙烯 (PE) 涤纶长丝纺粘针刺非织造布复合土工膜 (两布一膜) , 其规格为FN2/PE-20-400-0.5, 符合《土工合成材料非织造布复合土工膜》 (GB/T17622008) 规范的规定。

复合土工膜主要技术控制指标见表1。

2.2 土工膜焊缝质量要求

(1) 双缝焊充气长度应不大于60m, 双焊缝间充气压力达到0.1MPa, 保持1min, 压力无明显下降且打开远端封堵后压力明显下降即为合格。如双焊缝间充气压力达到0.1MPa, 保持1min, 压力无明显下降且打开远端封堵后压力仍无明显下降, 则需用真空压力法逐段检测焊缝或用分段充气法检验, 检验标准同上。

(2) 单焊缝和T形节点及修补点应采取50cm50cm方格逐格进行真空检测。真空压力大于或等于0.005MPa, 保持30s, 肥皂液或洗涤灵不起泡即为合格。

(3) 单焊缝也可采用火花试验检测, 金属刷之间不发生火花即为合格。

(4) 室内试验:焊缝抗拉强度应大于母材强度。

2.3 复合土工膜焊接试验

(1) 试验过程

复合土工膜的土工膜采用双轨热熔焊法, 其焊缝为两道并对两端部进行封闭, 以便通过对焊缝形成的封闭空间进行密封性测试;接头抗拉强度不低于母材强度;双轨热熔焊机不能到达的部位或其他特殊情况下, 可采用热熔挤压焊接;焊接时基底表面应干燥, 含水率宜在15%以下。尽可能对各种气温条件下的焊接施工进行工况模拟, 根据往年的气象记录情况, 结合本项工程的施工时段, 规划了5℃、15℃、25℃、35℃四个临界气温条件下的焊接试验。焊缝设置及试验数据, 具体见表2。

说明:表2中“焊缝强度”检测结果数值均为母材断裂时的强度, 接缝处未断裂, 符合规范及设计要求;“/”表示焊缝现场检验不合格, 未予送检。

(2) 试验结论

由实验结果可知复合土工膜的焊接温度为180~200℃, 并不适用于本工程。

2.4 特殊部位拼接试验

(1) 试验过程

为检验配置的材料、机械设备及拟采用的施工工艺在弯弧、转角、过槽等特殊部位的可行性及可靠性, 进行了特殊部位拼接试验。试验检查项目及试验数据, 具体见表3。

(2) 试验结论

根据试验检查情况, 本项试验得出如下结论:在坝坡弯弧、库区转角等异形部位采用膜布分离的方式与复合膜进行拼接的施工工艺是可行的, 拼接质量也是可靠的, 适用于本工程。

2.5 特殊工况模拟及补疤试验 (包括T型焊缝)

(1) 试验过程

考虑到施工过程中, 难免出现复合土工膜破损、焊缝取样检测等特殊情况, 须对上述部位进行修补作业, 特进行本项试验。试验检查项目及试验数据, 具体见表4。

(2) 试验结论

根据试验检查情况, 本项试验得出如下结论:在破损、焊缝取样等特殊部位可采用PE胶粘结的方法进行修补;T形焊缝可将其中一条焊缝封堵后直接过缝焊接, 无需特殊处理;T形焊缝补强可根据实际情况, 采用热风焊枪焊接和PE胶粘接均可。

3 结束语

试验结束后对全库区进行了复合土工膜的铺设和焊接, 施工中严格检测原材料性能指标达到规范标准, 严格控制复合土工膜焊缝质量满足设计要求。通过对本工程110万m2复合土工膜现场抽取焊缝试样作拉伸强度试验, 检测合格率达到100%, 焊缝质量合格。水库经过两年多运行检验, 获得了良好的防渗效果。

参考文献

[1]彭维能, 张建华, 张福田.覆面防渗复合土工膜材料和施工工艺试验[J].四川水力发电, 1993, 04.

[2]忘海洋.仁宗海水库电站大坝上游坡面复合土工膜防渗工程施工技术[J].吉林水利, 2010, 12.

复合焊接 第5篇

关键词： 不锈钢复合管；界面组织；脱层裂纹；焊缝组织

中图分类号： TG406

Interface characteristics and welded joint microstructureof stainless steel clad plate

Liu Baoxi1，2， Yin Fuxing1，2，Ding Zongkai3

（1.Research Institute for Energy Equipment Materials， Hebei University of Technology， Tianjin 300132， China；

2.Tianjin Key Laboratory of Materials Laminating Fabrication and Interfacial Controlling Technology， Tianjin 300132， China； 3.Huaneng Nuclear Power Co.， Ltd.， Ningde 352000， Fujian， China）

Abstract： The stainless steel clad plate was successfully fabricated by laying-up symmetric and vacuum hot rolling. The interfacial transition zone contains decarburized layer， interface and carburized layer， which is attributed to the diffusion of alloy element at the interface under the high pressure and temperature condition. The bending test reveals a prefect interface presented in the clad plate， without obvious delamination crack. The stainless steel clad pipe with excellent welded joint can be obtained by elbow and welding. There are no macroscopic and microscopic defects in the weld zone， fusion zone and heat affected zone. The heat affect zone of stainless steel layer is comprised of coarse grain， whereas the heat affect zone of carbon steel layer contains coarse grain area， completely recrystallized zone and partial recrystallized zone. With the increase of distance between weld zone and fusion zone， the small plane grain changes into a cellular crystal grain， and finally into a dendrite in the stainless steel weld zone.

Key words： stainless steel clad pipe； interface microstructure； delamination crack； weld microstructure

0 前言

随着经济的发展和社会的进步，核电设备、石油化工和海水淡化领域都亟需含Cr，Ni等合金元素的不锈钢制品。然而为了降低成本、节约资源和保证服役性能，国内外经常利用不锈钢复合板来代替昂贵的不锈钢材料。不锈钢复合板是通过特定方式将不锈钢和碳钢结合在一起，可充分发挥不锈钢的耐蚀、耐磨、耐高温、抗磁等特点和碳钢良好的焊接性、成型性、拉延性和导热性的优点。目前不锈钢复合板的制备方法主要集中于爆炸焊接方法和真空热轧法，其中真空热轧法是在温度和压力的同时作用下，令不锈钢板与碳钢板之间的界面在接近真空的状态下发生微观的塑性流变后相互紧密接触，从而达到完全的冶金结合。与爆炸焊接方法相比，具有无噪声、生产效率高、过程可控、对环境影响小、可大面积规模化生产复合薄板等优势，已成为世界上普遍采用的制备工艺[1-4]。

现有不锈钢复合管制备技术中，多采用爆燃加衬制备技术，即利用爆炸焊接、热膨胀焊接、热扩散焊接或热变形法，将不锈钢管和碳钢管之间以机械结合或半冶金结合方式形成的弱界面状态，这在后续的矫直、装配、切割、加工成型、焊接和服役过程中极易发生脱层裂纹，极大的影响了结构承载能力和耐腐蚀性能。同時在管与管的连接过程中，不可避免的要对覆层和基层界面进行封焊，这样又增加了封焊、过渡焊、覆盖焊等多项焊接工序[5-7]。然而利用真空热轧后的不锈钢复合板，呈现冶金和扩散结合方式的强界面状态，可以承受多种应力状态和加工方式而不发生脱层破坏，有效的提高了不锈钢复合管的成品率[8]。文中利用真空热轧制备的不锈钢复合板，通过弯曲、焊接成型工艺获得不锈钢复合管，分析不锈钢复合板界面结合状态对弯曲变形的影响，并研究不锈钢复合管接头组织形成机理。

1 试验过程

1.1 材料制备

主要包括不锈钢复合板的真空热轧制备和不锈钢复合管的焊接成型两部分。首先采用对称方式对304不锈钢和Q235碳钢进行组坯，四周焊接并进行抽真空至0.01 Pa后进行密封。将已抽完真空的坯料加热至1 100 ℃后保温2 h，然后进行热轧试验。轧制速度为1 m/s，总压下率约为90%，轧制道次为8道次，后进行矫直，获得覆层厚度为1 mm，总厚度为6 mm的304不锈钢复合板。然后对不锈钢复合板进行卷制、弯管、焊接、矫直过程，如图1所示。获得不锈钢复合管，对不锈钢复合管进行着色探伤，未发现有焊接缺陷存在。其中覆层和基层都采用A302不锈钢焊条进行焊接。焊前将A302焊条烘干，烘干温度为200 ℃，选用的焊接参数为焊条直径4 mm、焊接电流140 A、电弧电压20 V、焊接速度25 cm/min。

x

1.2 分析测试

利用等离子切割不锈钢复合管，以获取焊缝部位，显微组织观察利用蔡司金相显微镜和场发射扫描电镜 JSM-7100F，弯曲试验采用日本岛津生产的精密电子万能试验机（AGS-50kNX），对不锈钢复合板分别进行内弯和外弯180°，以研究不锈钢复合板在弯管过程中界面的完好性。

2 试验结果

2.1 不锈钢复合板组织

真空热轧后的不锈钢复合板组织界面特征如图2所示。图2a所示为宏观照片，可以看到界面比较平直，界面处有明显的过渡区存在，碳钢区主要由铁素体和珠光体组成，其中珠光体沿轧制方向呈带状分布（图2b），界面处由于碳元素和铬元素的相互扩散，生成了脱碳层和渗碳层两个过渡区，如图2c所示。界面处仍有少量微观孔洞存在，这是由于高温扩散不完全所致。不锈钢层有大量的轧制亮带存在，谢广明等人[9]发现：通过热处理可降低轧制亮带的密度。此外，渗碳区由大量清晰的等轴晶粒存在，微观照片如图2d所示，晶界处存在大量不连续的纳米Cr23C6颗粒存在，并发现周围存在微观孔洞，这是由于碳化物与基体组织热膨胀系数和弹性模量的差别所致。

2.2 不锈钢复合板弯曲行为

不锈钢复合板易于在弯管过程中以发生脱层断裂，因此需要研究不锈钢复合板在弯曲过程中界面的完好性，图3为不锈钢复合板承受180°内弯和外弯测试后的照片。其位移-载荷曲线如图3b所示。无论是不锈钢受压，还是碳钢受压，界面处都未发生脱层现象（图3a，3c，3d），因此，利用真空热轧法制备的不锈钢复合板获得的界面结合强度较高，可满足后续的矫直、装配、切割、加工成型、焊接和服役要求。

2.2 不锈钢复合管焊头组织

图4为不锈钢复合管的焊接接头显微组织照片。从宏观数码照片观察到焊缝组织优良，无宏观焊接缺陷存在。分别对各部位进行放大观察发现，共有6种不同显微组织。其中焊缝组织主要由柱状晶存在，如图4d所示，碳钢基层的热影响区主要包括魏氏体组织，如图4f所示。对图4各部位分别放大观察，如图5所示。

图5a所示的为远离焊缝的热影响区部位，可以观察到碳钢层存在少量的不完全重结晶区，组织特征为铁素体相大小不一，然而珠光体较为细小。该位置峰值温度介于750～900 ℃，有部分碳钢经历两次相变重结晶，因而生成细小的铁素体和珠光体。而另一部分始终保持初始状态。同时发现，不锈钢层热影响区只出现粗大的奥氏体晶粒，如图5b所示，这是因为不锈钢组织在结晶前后都为奥氏体相，形态保持规则的正六角形。图5c为离焊缝较近的碳钢层热影响区，发现珠光体和铁素体的形貌呈梯度变化，随着离焊缝距离的减小，碳钢组织由不完全重结晶区过渡为完全重结晶区。重结晶区的峰值温度在900～1 100 ℃之间，由大量的细小且均匀的铁素体和奥氏体晶粒所组成，此时碳钢加热过程中完全经历了转变为奥氏体的相变反应，同时在冷却时又经历了奥氏体到铁素体和珠光体的重结晶过程，两次重结晶的作用令该区晶粒得到显著的细化并均匀化。随着离焊缝组织距离的进一步减小，碳钢热影响区则逐渐转变为粗晶区，峰值温度大于处于1 100～1 490℃之间，这是由于低碳钢处于过热状态，难熔的碳化物和氮化物都熔入奥氏体内部，造成奥氏体晶粒发生严重的长大，冷却后会生成粗大的铁素体和珠光体组织。甚至会出现魏氏体组织，如图5d所示。

焊条类型为不锈钢A302，因此其焊缝组织全部为奥氏体组织。在焊缝与热影响区之间有明显的熔合线，如图5e所示，呈平面结晶状态出现。这是由于固液两相界面前方温度梯度过大，无法存在成分过冷区，一旦出现向前生长的晶芽，定会被周围较热的液态金属所熔化，因此只能以平面形式的结晶方式向前生长。焊缝前沿主要由胞状晶粒组成，这是因为尽管固液界面前方的温度梯度较大，然而液相温度和结晶温度之间必有一定面积的相交区，这样就形成了较小的成分过冷区。这时平面结晶过程会呈现不稳定的状态，固液前沿会生成许多平行的束状芽胞，并向界面前方生长，则成为相互平行的胞状亚晶，则横截面为典型的六边形。随着离熔合线距离的增加，不锈钢焊缝则主要由树枝晶所组成，这时因为固液前方的温度梯度变得较小，液相温度与结晶温度相交的距离也较大，造成大范围的成分过冷区间，这样在固液界面前沿会产生大量的芽胞，并较大速度的向前推进，除了产生一个细长的主枝之外，还会向周围生成很多二次或三次横枝，这些晶枝不断长大，直至接触为止，形成了较为典型的树枝晶。图5f为两道焊缝接触的地方，也呈现出明显的熔合线，同时焊缝组织都出现平面晶、胞状晶和树枝晶形貌[10]。

3 讨论

3.1 不锈钢复合板界面过渡区和界面反应物

不锈钢在热轧过程过程，在温度和压力的同时作用下，令不锈钢板与碳钢板之间的界面通过元素扩散达到完全的冶金结合。在此过程中，不锈钢覆层中的Cr， Ni等合金元素扩散至碳鋼基层，而碳钢中的C元素会扩散至不锈钢覆层。因此界面处形成了明显的过渡层，其中碳钢基层中由于C元素的减小，造成脱碳层的产生，该部位珠光体全部消耗殆尽，只剩有铁素体晶粒。而不锈钢一侧由于C元素的扩散而产生渗碳层，该处晶粒腐蚀的特别明显，这是由于晶界处产生大量的Cr23C6，造成严重的晶界腐蚀。该区域有可能造成沿晶断裂，会对不锈钢复合板的抗微观损伤能力有所影响。而界面处有可能因为Mn， Si元素的择优氧化，生成SiMnO三元化合物[11]。

3.2 不銹钢复合管焊接接头组织

不锈钢复合管经过着色探伤研究发现，焊接接头较为优良，无宏观裂纹存在，通过对不锈钢复合管焊接接头组织的分析和研究，焊缝组织、熔合区和热影响区无微观缺陷存在，能满足不锈钢复合管的服役需求。

4 结论

（1）通过真空热轧成功制备了不锈钢复合板，其界面过渡区主要包括脱碳层、界面和渗碳层，通过弯曲试验发现不锈钢复合板无脱层现象，界面结合较为优良。

（2）通过弯管、焊接等工艺，成功获得不锈钢复合管，焊缝组织无宏观和微观缺陷存在。

（3）不锈钢层热影响区主要由粗晶奥氏体组成，而碳钢层热影响区包含粗晶魏氏体区、完全重结晶区和不完全重结晶区，焊缝组织包括平面晶、胞状晶和树枝晶。

参考文献

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[10] 刘会杰. 焊接冶金与焊接性[M]. 北京： 机械工业出版社，2007.

双金属复合管焊接质量控制 第6篇

1 焊接工艺情况

该复合管由供货商按施工单位提供的焊接工艺评定进行封焊后出厂, 施工单位采用的焊接工艺参数如表1, 采用的坡口型式及尺寸见图1。

2 焊接缺陷及原因分析

2.1 缺陷检测情况

本次抽查, 是采用射线检测来评价管道焊口质量, 通过对底片上缺陷情况统计, 发现主要存在以下几种性质缺陷, 统计情况见表2。

由表2可以看出, 气孔、未熔合占缺陷总数的93.5%, 其中未熔合占缺陷总数的44.1%。在复合钢管焊接中, 气孔是常见焊接缺陷, 但气孔、未熔合出现几率如此之高, 并不多见。在对超标气孔、未熔合等缺陷进行打磨返修时发现, 气孔多出现在封焊层、过渡层, 未熔合均出现在封焊焊道。经过现场调查了解到, 焊接人员即使发现封焊层上存在缺陷, 如气孔 (见图2上封焊层气孔) , 也不作处理 (因为封焊层由复合管供货商焊接) ;施焊时听到爆裂声时也不停止焊接而继续施焊。

注:缺陷数量大于所发现的存在缺陷焊口数是由于一道焊口同时有几种性质的缺陷存在。

2.2 缺陷原因分析

气孔:复合管焊接常见气孔是封焊层和过渡层焊接时产生的, 主要原因是焊接封焊层时, 复合层和基层之间存在水、气、油污等杂质在受热后分解, 产生大量气体, 不能及时逸出, 从而形成气孔 (见图2) ;过渡层焊接时, 电弧将封焊层熔化, 复合层和基层之间存在杂质在受热后分解, 穿过封焊层进入过渡层, 未能及时逸出。从底片影像分析, 气孔多呈不规则状, 尺寸较大或呈连续分布。

未熔合:一是层间未熔合 (图3) , 是指焊道之间的未熔合, 由于复合层和基层之间存在的杂质在受热后分解, 杂质分解产生的气体吸走了热量, 并在瞬间形成气膜, 熔池不能将上一层焊道表面熔化, 从而导致层间未熔合。从底片影像分析, 层间未熔合大部分存在于过渡层, 少部分存在于过渡层与碳钢填充层之间, 面积较大, 呈不规则块状。二是焊缝与母材间的未熔合 (图4) , 是由于封焊时, 复合管复层与基层存在杂质或焊接电流过小、摆幅过大造成焊缝金属与基层母材未熔合, 本次检查发现此类未熔合大量存在。从底片影像分析, 该类未熔合呈条状或线状 (常伴点渣) , 有的长度与底片等长。

夹渣:焊条药皮熔化后没有从熔池中排出造成的, 出现在基层焊道中。从底片影像分析, 夹渣呈点状或条状, 点渣分布无规律性, 条状夹渣与焊条走向一致。

3 质量控制措施

从该工程中采用的焊接工艺、发现缺陷情况分析及结合现场调查综合分析, 气孔、未熔合等缺陷的大量产生与封焊层、打底层、过渡层焊接质量控制直接相关, 其中封焊层质量失控 (后对所有复合管封焊层重新检测并由供货商对不合格管重新封焊) 、过渡层焊接操作不当是造成缺陷产生的主要原因。从施工单位的焊接工艺参数、缺陷产生机理、焊接复杂性分析, 进行复合管焊接时, 封焊层、打底层和过渡层焊接产生缺陷概率最大。对于基层材料的焊接, 已有经实践证明比较成熟的焊接工艺。因此, 在复合管焊接中, 做好封焊层、打底层和过渡层这三道关键工序焊接质量控制, 是保证复合管焊接质量, 提高焊接一次合格率的重要保证。

3.1 封焊层焊接

封焊是为了确保复合管基层与复层结合面的耐腐蚀性能在坡口结合面上进行的堆焊。由于复合管的基层与复层是机械式复合, 焊接时杂质受热分解会产生大量气体进入熔池, 严重时发生爆裂破坏熔池。所以, 焊接前应仔细清理接触层, 必要时用丙酮清洗坡口表面。焊接时, 应注意观察熔池, 如发现熔池由里往外冒气泡或发生爆裂时, 应立即停止焊接, 必须将接头处打磨干净后才允许重新焊接。另外, 焊接时电流不宜过大, 摆幅也不宜过大, 焊道不宜太厚太宽。焊完后检查焊道表面应呈银白、金黄或蓝色。

3.2 打底层焊接

打底焊是复合管焊接质量要求最高的工序。如果打底焊出现焊接缺陷, 返修将会十分困难。焊接前应将封焊层打磨平整。焊接顺序应由下到上, 对称焊接, 同时注意观察熔池成形和铁水是否到位, 并注意钝边是否被完全熔化。焊接电流应合适, 过小电流容易造成未焊透, 过大则易造成根部内凹。在焊完一道焊缝后, 应注意观察根部焊道表面颜色, 若出现根部保护不佳, 应检测氧含量。若风速超过4m/s, 应使用防风设施。

3.3 过渡层焊接

过渡层是复合管合金成分最为复杂的焊层, 如果参数选择不当, 会造成熔敷金属过大的浓度梯度, 影响接头的防腐蚀性能。焊接时, 电流选择要适宜, 过小易造成层间未熔合及熔敷金属浓度梯度较大, 过大则易将根部烧穿。焊接过渡层时, 还应仔细观察熔池, 若发现熔池中有大量气泡冒出, 应立即停止焊接, 将缺陷清理干净后才允许施焊。

3.4 其它事项

在焊接过程中, 焊条烘干、保温、层间温度控制不当, 也会引起缺陷产生, 在焊接作业指导书中应进行详细规定。

4 结束语

通过加大对封焊层、打底层及过渡层的质量控制与监督, 完善焊接作业指导书, 复合管焊接质量显著提高, 检测一次合格率也达到了正常水平。该管道现已投产2年, 运行良好。

双金属复合管由于其现有制造工艺的局限性, 导致焊接难度大, 易产生缺陷。在今后复合管焊接工程中, 还有几点应引起重视:

(1) 复合管焊接, 焊接方法有氩弧焊、电弧焊, 焊接材料有碳钢、不锈钢, 特别是压力管道焊接时, 焊工的资格应作为质量控制的重点, 同时焊前对焊工进行考核也非常必要。此外焊工的责任心也不能忽视, 特别是焊接最为复杂的打底焊, 一旦出现缺陷, 不仅难于返修, 返修成本也高。

(2) 由于复合管复层厚度薄, 组对时, 管径越大, 出现错位甚至错层现象越多, 此时应调整对口管道, 强行对口焊接不仅易产生缺陷, 焊接后的管道也达不到耐蚀效果。

(3) 复合管从封焊、打底、过渡、填充、盖面焊接是一完整的焊接过程, 购方如将封焊工序委托供方进行时, 应明确封焊质量的验收要求, 以免后续施工中出现缺陷造成不必要的纠纷, 延误工期。

摘要：针对某油气田地面工程复合管一次焊接合格率低的问题, 从焊接工艺、缺陷产生机理、操作规范等方面分析缺陷产生的原因。指出封焊层质量失控、过渡层焊接操作不当是造成气孔、未熔合等缺陷产生的原因。结果表明, 加强关键工序的质量控制, 改进焊接操作方法, 对提高一次焊接合格率是有效的。

关键词：复合管,焊接,缺陷,质量控制

参考文献

[1]王能利, 潘希德, 薛锦.20/0Cr18Ni9复合管焊接工艺和接头的抗腐蚀性能[J].焊接, 2003 (5) :23-26.

[2]许爱华, 院振刚.双金属复合管的施工焊接技术[J].天然气与石油, 2010, 28 (6) :22-28.

复合耐磨板的焊接工艺研究 第7篇

关键词：复合耐磨板,焊接工艺,明弧焊

1 前言

在现代化大规模的工业生产中, 磨损导致机械部件的失效问题是非常严重的, 特别是随着化工、能源、交通等行业的迅速发展, 在现代化工、水泥、冶炼领域中, 磨损导致的失效问题更加严重[1]。随着表面工程技术的发展, 大面积复合耐磨板堆焊技术得到推广和使用, 美国、加拿大、澳大利亚、英国等已将这一技术广泛应用于工业生产中[2], 而我国是最近几年才开始大范围应用, 中材淄博重型机械有限公司与北京焊博焊接材料有限公司共同研制开发的明弧焊堆焊耐磨板, 是在普通Q235钢板上采用新型明弧堆焊药芯焊丝堆焊制成的新型耐磨复合钢板。

2 复合耐磨钢板的优点

2.1 高耐磨性

耐磨层的化学成分中碳含量达3%~5%, 铬含量高达20%~40%, 其金相组织中碳化物的体积分数达到50%以上, 宏观硬度为HRC55~65, 碳化物的显微硬度为HV1400~1800, 高于沙石中石英的显微硬度HV800~1200。

耐磨复合钢板的耐磨性能为热处理耐磨钢的5~6倍、不锈钢的5倍、高锰钢的5~6倍、Q345 (16Mn) 的11倍 (常温磨粒磨损实验数据) [3]。在堆焊耐磨板时, 采用特殊工艺方法控制碳化物的生长方向, 使碳化物的生长方向与磨料流动方向相垂直, 即使与同成分和硬度的铸造合金相比较, 耐磨性能也提高1.3倍以上, 其耐磨性远远高于喷焊和热喷涂等方法制备的耐磨层, 完全适应含尘浓度不大于3kg/m3、气流速度不大于25m/s等工况条件下的粉尘磨粒磨损。

2.2 良好的抗冲击性

耐磨复合钢板的基板为低碳钢或低合金钢等韧性材料, 体现了双金属的优越性。耐磨层抵抗磨损介质的磨损, 基板承受介质的载荷, 因此具有良好的抗冲击性, 可以承受物料输送系统中高落差料斗等工况条件下的冲击和磨损。

2.3 方便的加工性能

耐磨复合钢板可以切割、调平、制孔、弯曲和卷曲, 制成平板、弧板、锥板、圆筒等形状。切割好的复合板可以通过拼焊的方式制成各种形式的工程结构件或零部件。复合板还可用模具热压成复杂形状。耐磨复合钢板可以用螺栓或焊接等方法固定在设备上, 方便更换维修。

2.4 性价比高

耐磨复合钢板虽然制造成本较高, 但能大大延长部件的使用寿命, 因而维修费用和停机损失大为降低, 高的设备利用率就意味着高的生产效率和企业经济效益, 其性价比较之普通材料高约2~4倍。对于随着物料处理量越大, 磨损越严重, 对运转率影响越大的设备, 使用与之相适应的耐磨复合钢板, 其产生的经济效益越明显。

3 基材及焊丝的选择

3.1 基材的选择

复合耐磨板的基材要求有较好的韧性和可焊性, 且价格适中。根据市场调研和分析, 相对其他结构钢材料, Q235钢含碳量适中, 综合性能较好, 强度、塑性和可焊性都相对较佳, 所以采用Q235碳素结构钢作为复合耐磨板的基材, 其化学成分如表1所示。

由于这四种Q235钢的屈服强度和抗拉强度一样, 化学成分略有差别, 考虑到成本问题, 我们选用Q235A做为复合耐磨板的基材。

3.2 焊丝的选择

通过反复试验, 我们选用北京焊博焊接材料有限公司研制开发的药芯焊丝D95明弧堆焊焊丝, 该焊丝熔敷金属的化学成分如表2, 其熔敷金属是Cr-Fe-C型高铬合金材料, 22%~27%的铬含量和3.0%~5.0%的碳含量, 可以在堆焊层中形成体积分数超过50%的Cr7C3碳化物 (如图1所示) 。

在合金组织中碳化物是组成物中最硬和最耐磨的相 (碳化物的显微硬度为HV 1300~1800) , 该堆焊层组织中存在大量的碳化物相, 使得在磨损过程中磨粒的压入及摩擦受到强烈阻碍。同时, 共晶组织同碳化物有适宜的强度结合, 可使碳化物不易脱落, 相当于在一定强度的基体上嵌入高硬度颗粒, 尤其是在施焊过程中我们采用特殊工艺, 使碳化物的生长方向垂直于板面, 因此整个堆焊层具有优良的抗磨粒磨损性能。堆焊层表面平均宏观硬度值能达到57~65HRC。

4 堆焊工艺过程

4.1 工艺参数选择

根据堆焊层工作条件, 首先是硬度的要求, 同时参考母材板厚、堆焊高度及堆焊效率来选择工艺参数。经过反复试验, 确定了采用明弧堆焊焊丝在不同板厚和不同焊层厚度的最佳工艺参数, 如在8mm的Q235钢板上堆焊4mm时, 其最佳工艺参数如下:焊丝直径2.8mm, 焊接电流300A, 焊接电压30V, 焊接速度120mm/min, 焊枪摆幅40mm;焊丝直径3.2mm, 焊接电流320A, 焊接电压32V, 焊接速度12mm/min, 焊枪摆幅40mm。由于焊机 (或焊丝直径) 的不同, 基材及堆焊层厚度的不同, 其最佳焊接参数和规范也会有较大的差异。

4.2 堆焊工艺方法

在堆焊前先将明弧堆焊焊丝穿过送丝轮和导电嘴, 焊枪接电源正极, 基材接电源负极, 通电后焊丝先与基材之间形成电弧, 随焊枪摆动向前焊接, 电弧开始在焊丝与基材之间产生, 进入稳定焊接过程 (如图2) 。在堆焊过程中, 焊枪的摆动宽度应大于焊丝直径的4倍以上, 以避免摆动过宽造成焊道两侧熔深过大, 摆宽过窄造成成形不良。堆焊过程中的易损件, 如导电嘴、送丝轮应及时更换, 否则会导致送丝不畅, 而产生断弧。焊丝的干伸长度要适中, 不能过长或过短 (一般25mm) 。过长会导致焊道不直, 影响焊缝成形;过短会导致断弧, 影响连续焊接和耐磨板的质量。

图2是一个简易的堆焊原理示意图, 在实际的生产过程中, 我们采用四头堆焊耐磨板工艺 (如图3所示) , 同时用四台焊机堆焊。采用这种方法能大大提高生产效率, 降低成本。如堆焊规格为1500mm3500mm的Q235钢板, 当选用2.8mm焊丝, 堆焊4mm厚度时, 大约只需要3.5h, 一人操作即可完成整张板的焊接。同时焊接过程中采用压力水冷技术, 既可提高冷却速度, 也可提高耐磨板的硬度和耐磨性。

焊接速度的选择:从堆焊成形角度讲, 焊接速度太小时, 由于线能量过大熔化了较多的金属, 使熔化金属向焊缝两边流淌, 影响焊缝成形, 同时容易造成边缘部分与基材间产生未融合的缺陷;焊接速度太大时, 会使堆焊层中间下凹或者薄厚不均匀。通过多次试验, 我们选择的焊速一般在10~15mm/s之间, 随着焊接电流的增加, 焊速也略有增加。此外, 焊速还影响堆焊层厚度, 焊速越快, 堆焊层越薄。所以在实际堆焊时, 应综合考虑多方面因素来选择焊速。

4.3 堆焊层焊接应力的释放

由于焊接热应力的作用, 复合钢板的堆焊层表面分布着许多裂纹, 这些裂纹可以起到释放焊接应力、减少母板变形的作用。堆焊层的裂纹应该是细小、分散、无序、不深入母板的、与焊道长度方向垂直的裂纹。这种裂纹是焊接过程中应力释放的结果, 有助于提高复合耐磨板的韧性, 防止耐磨层脱落。此外, 高铬耐磨堆焊板的加工性能良好, 其表面的细丝状应力释放裂纹, 也可避免耐磨复合钢板在加工过程中发生脱落、剥离。

4.4 复合钢板的调平

堆焊后的复合钢板一般会出现较严重的变形, 母板越薄, 变形越严重。堆焊时, 为防止母板变形, 一般会在母板四周采用压板或压杠压紧。但在焊接热应力作用下, 母板可产生平面方向的收缩位移。变形严重时, 收缩位移量可达母板长度尺寸的5%~8%。当焊后松开压板时, 复合钢板会产生翘曲变形。经过研究与试验, 采用卷板机调平的方法可以调平复合耐磨板, 将制备好的变形的耐磨板通过卷板机的作用, 卷弧拉伸基板母材, 母板的变形会逐步变小, 最后消失, 尺寸较大、变形较严重的钢板需多次拉伸才可调平。采用这种方法可使复合钢板的不平度不大于5mm/m2, 完全可以满足像衬板、溜槽、料斗、筛板等对平整度要求不是特别高的设备及零件的使用要求。

5 堆焊层硬度测试

选用Q235作为基板, 焊丝采用相同的焊丝D95、相同的工艺, 在不同厚度δ1的基板上, 堆焊不同厚度δ2的堆焊层, 进行大面积 (大于4.5m2) 的堆焊试验, 然后对每种规格堆焊板取样 (如图4) 进行检测, 其表面硬度的平均值如表3。

从表3可以看出, 耐磨板的表面硬度随着基板厚度的变化略有变化, 主要是检测误差所致, 但随着堆焊层厚度的增加, 硬度增加较为显著;当堆焊层厚度大于4mm时, 不管基板厚度如何, 其表面硬度均大于57HRC, 达到了耐磨板的设计要求, 也满足产品对耐磨板的使用要求。

6 结语

采用明弧焊药芯焊丝堆焊生产复合耐磨钢板, 与其他工艺方法相比, 其工艺过程操作简单方便, 堆焊层稀释率低, 熔敷效率高, 板材整体变形小, 堆焊面硬度高, 耐磨性强, 再加工性能良好。利用该工艺技术生产的耐磨板产品, 因其具有性能指标先进、产品质量稳定、生产成本较低、适应性强等特点, 在不同的行业得到广泛应用, 具有很强的市场竞争力, 已经被越来越多的耐磨板生产企业采用, 具有很好的社会经济效益。

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钛复合板的盖板敷设与焊接 第8篇

关键词：钛复合板,盖板,敷设,焊接

由于钛材具有良好的抗腐蚀性能, 所以用钛材制作的各种容器在工作期限内其腐蚀量往往并不大, 其结果使大部分材料没有得到充分利用, 往往会造成浪费。钛是一种贵重有色金属耐蚀材料, 为此, 现在生产实践中, 大多采用钛复合板制作耐蚀压力容器。

1 钛复合板的构造

钛复合板是由较薄的复层 (钛板) 和较厚的基层 (16Mn R板) 爆炸而成的双金属板。复层钛多由TA2 (工业纯钛) 、TA9钛钯合金) 、TAl0 (钛钼镍) 等钢制造;基层多选用有一定强度、硬度、塑性、韧性较好, 并且焊接性较好的16Mn R板制造。复层通常只有3ram~4ram厚, 它和工作介质接触, 保证耐腐蚀性能和化工产品质最, 强度靠基层获得。

2 盖板敷设与焊接

目前还没有钛焊条和钛、16Mn R钢之间的过渡焊条, 并且钛和钢不相容, 还要防止铁离子污染。所以在制作中通常采用敷设盖板即贴条子的结构连接焊缝。

2.1 敷设盖板结构

在焊缝边缘采用剔边的方法, 将复合板的边缘剔去15mm宽度的钛板边。在剔边时先把整块板放在坡口机上划出剔边线, 然后沿着剔边线用砂轮切割片打磨, 打磨时应注意观察金属火花的颜色, 16Mn R钢火花发红, 而钛材呈白色金属火花, 一旦金属火花颜色由红变白, 就立即停止打磨, 用铲子头的小撬棍沿着切割线即可清除钛材边。钛材边清除后, 还需将直角边用角磨机打磨成圆角, 这样, 便于组装时圆滑过渡。基层16Mn R板的焊接必须采用氩弧焊打底, 手弧焊焊接中间层及盖面, 这样便于焊透焊缝, 同时又防止在打底焊时飞溅到钛板表面造成损伤和污染。一般将宽度约50mm的盖板在压模上制成呈n型, 保证介质在温度升高时可以伸缩从而保护结构使用长久, 然后用卷板机卷成容器内壁的弧度, 并且经过酸洗清除铁离子盏板结构图。

2.2 焊接施工

焊丝须去除油、锈, 焊前用绸子布蘸丙酮擦洗焊丝、盖板及钛板两侧待焊部位, 以防止焊缝增碳、氧、氢, 使焊缝产生气孔和裂纹, 并降低焊缝金属的力学性能。擦洗过的焊件和焊丝不能用手去摸, 要戴洁净白手套操作, 擦洗以后超过4h没有焊接, 再次施焊前须重新用丙酮擦过方能焊接。还应准备好合适的焊接保护拖罩, 拖罩的尺寸可根据焊缝形状和焊件尺寸确定。组对时应戴洁净的手套, 严禁用铁锤敲打, 必要时采用不锈钢锤。应注意盖板的间隙和平整, 弧度应和简体内壁相符, 点固焊焊点宜小而密。在盖板接处垫20mm20mm2mm的钛板块, 采用银钎焊连接。焊接时为防止弧坑缩孔、裂纹, 焊接电弧宜用电弧衰减。焊接钛材全部采用氩弧焊要房屋长度过长, 而又未考虑设置伸缩缝, 当房屋的自由伸缩达到应设置伸缩缝要求的间距时, 由于温差和材料变形, 就要引起裂缝的产生。仅就长度而言, 结构长度与应力呈非线性关系, 如结构长度小于规范要求, 结构内力影响很小。

如果超过此长度, 应设置伸缩缝。超长量不大时, 可采用没置后浇带的方法, 以减少混凝土楼板收缩开裂。后浇带应设置在对结构受力影响较小部位, 一般应从梁、板的1.3跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过30m。后浇带宽度为700mm~1000mm, 板和墙钢筋搭接长度应不低于45d, 且同一截面受力筋搭接不超过50%。梁、板主筋不宜断开, 使其保持一定联系性。

3 对结构体型突变的处理

平面布局凹凸较多, 即转角也越多, 这些转角处由于应力集中形成薄弱部位, 一受到混凝土收缩及温差变化易于产生裂缝, 因此, 住宅平面形状控制宜规则, 避免平面形状突变。当楼板平面形状不规则时, 宦设置梁使之形成较规则平面。当平面有凹口时, 凹口周边楼板的配筋宜适当加强。

4 管线的敷设

在楼房的设计中, 设备专业特别是电气专业, 大多将照明、有线电视、通讯等所需的管线直接敷设子现浇板中, 而且有时集中于某一处现浇板中的管线多达7~8根, 并且这些管线的直径多为2mm~3mm, 甚至有些部位3根交错叠放, 2根管交错叠放更为普遍, 由此就会使该处的现浇板厚度大大削弱, PVC管错叠处板的抗弯高度大大降低。从而减弱了板的抗弯性能, 从而引起现浇板在该处开裂。在预埋PVC电线管时, 必须有一定的措施, PVC管要有支架固定, 严禁两根管线交叉叠放, 确须交叉时应采用专门设计的塑料接线盒, 以防止塑料管由于管线交叉对混凝土厚度削弱过多。在预埋电线管上部应配置钢筋网片。若用铁管作为预埋管时, 宜采用内壁涂塑黑铁管, 一方面既能保证黑铁管 (不镀锌钢管) 与混凝土的粘结力, 同时也有利于穿线和不影响混凝土的计算高度。

5 单向板受力

目前不少设计人员只按单向板计算方法来设计配置楼板钢筋。支座处仅设置分离式负弯矩钢筋。由于计算受力与实际受力情况不符, 单向高强钢筋或粗钢筋使混凝土楼面抗拉能力不均, 局部较弱处易产生裂缝。对于房间的跨度≥3.9m时, 应设置双层双向钢筋, 楼板钢筋间距不宜大于150mm。跨度<3.9m的现浇楼板。上面负弯矩钢筋应一隔一拉通。对连续板不宜采用分离式配筋, 应采用上、下两层连续式配筋。

6 450斜裂缝处理

从设计角度看, 现行设计规范侧重于按强度考虑, 未充分按温差和混凝土收缩特性等多种因素作综合考虑, 配筋量因而达不到要求。而房屋的四周阳角由于受到纵、横两个方向剪力墙或刚度相对较大的楼面粱约束, 限制了楼面板混凝土的自由变形, 因此在温差和混凝土收缩变化时, 板面在配筋薄弱处 (即在分离式配筋的负弯矩筋和放射筋的末端结束处) 首先开裂, 产生450左右的斜角裂缝。对四周的阳角处楼面板配筋进行加强, 负筋不采用分离式切断, 改为沿房间 (每个阳角仅限一个房间) 全长配置, 并且适当加密加粗。外墙转角处应设置放射钢筋, 配筋范围应大予板跨的1.3m, 且长度不小于2.0m, 每一转角处放射钢筋数量不少于7根, 钢筋间距不宜大于1mm。

7 对楼板开洞的处理

开洞口比较大的双向板, 设计时往往只考虑楼板在竖向荷载作用下的洞口四周加强配筋。由于纵向的受力钢筋被切断, 而忽视了板与墙体或板与梁的变形协调问题, 这时如墙或梁的刚度较大, 板的孔边凹角处可能会出现应力集中现象, 开洞板易发生裂缝。可以在易裂的边缘部位设置暗梁, 提高陔部位的配筋率.提高混凝土的极限拉伸。

结束语

总的来说, 裂缝的出现是建筑物在建设和使用过程中常见的一种现象。只要认真对待, 弄清裂缝出现的原因。采取正确处理措施, 裂缝是可以得到控制和预防的。但要彻底消除裂缝现象, 尚有待不断提高施工技术和积累经验, 并进行技术创新, 采用更为科学的解决方法。

参考文献

[1]胡皖华, 孙德昌.钛复合板的盖板敷设与焊接[J].安徽建筑, 2007 (4) .

[2]宋品玲, 叶建林, 孙军民, 张成.钛/钢复合板设备覆层盖板焊缝的检测方法[J].稀有金属快报, 2006 (11) .

[3]茅陆荣, 贺国伦.湿法冶金用钛复合板加压浸出釜设计和制造[J].压力容器, 2005 (10) .

不锈钢复合钢板的焊接工艺研究 第9篇

1 不锈钢复合钢板焊接工艺的概述

1.1 不锈钢复合钢板焊接的复杂性

不锈钢复合钢板焊接要确保整个不锈钢复合钢板结构基层的强度与硬度, 同时也要保障不锈钢结构的耐腐蚀性, 因此不锈钢复合钢板焊接时要做好对微量元素的控制, 要防止铬元素和镍元素在基层焊接部位的残留, 避免不锈钢复合钢板焊接部位出现硬脆性的裂缝。同时要防止碳元素在不锈钢焊接部位的增加, 这会造成不锈钢部位出现腐蚀性、耐磨性的下降。总之, 不锈钢复合钢板焊接是非常复杂的工艺与过程, 如果控制不好将会造成焊接的各类危害, 影响不锈钢复合钢板加工成品的总体性能和强度。

1.2 不锈钢复合钢板焊接的特点

不锈钢复合钢板焊接具有连续性, 不锈钢复合钢板焊接工艺不同于传统的焊接工艺, 需要进行多次的、连续性的加工、处理和焊接, 这使得不锈钢复合钢板焊接的难度大大提高。不锈钢复合钢板焊接具有隐蔽性, 在不锈钢复合钢板焊接中深层次的焊接部位往往被表层所覆盖, 一般需要经过X光探伤才能够进行检验, 这会大大提高不锈钢复合钢板焊接质量控制的难度。不锈钢复合钢板焊接具有精细性, 不锈钢复合钢板焊接如果出现控制细节不利将会在焊接区域产生马氏体组织, 这会降低不锈钢复合钢板焊接的强度和质量。

2 不锈钢复合钢板焊接的准备

2.1 不锈钢复合钢板焊接的材料准备

首先, 要做好不锈钢复合钢板焊接过渡层的材料准备, 要根据不锈钢复合钢板的厚度、刚度和构造的特点, 针对过渡层选用适宜的焊接材料, 这样有利于确保过渡层的连续性, 提高过渡层的抗腐蚀能力, 控制强度、刚度不出现大幅度下降。其次, 做好不锈钢复合钢板基层的原料准备, 要控制焊接原料的品种, 以控制回火热处理的应力, 这是提高基础物理强度和化学稳定性的重要手段。再次, 做好不锈钢复合钢板覆层焊接原料的准备, 这一过程的控制以惰性气体与焊条质量的控制为准, 提高不锈钢复合钢板焊接质量的目标。

2.2 不锈钢复合钢板焊接的技术准备

首先, 焊接坡口的技术准备要从等离子切割前就做好相关工作, 切割加工完的坡口要用不锈钢钢丝刷清洗干净, 确保表面的洁净光滑;坡口不能有隙缝与分层, 否则就要进行修理。其次, 焊接不锈钢复合钢板组件的组对, 必须保证工件装配间隙, 合理留置过渡层和复层, 以此来提高不锈钢复合钢板焊接的质量。再次, 做好不锈钢复合钢板的定位焊接, 装配不锈钢复合钢板组件时应该采用定位焊接的方式, 只允许在基层进行点焊, 工艺参数与正式焊相同, 不能损伤基层金属, 并将点焊接部位做打磨和光滑处理。

3 不锈钢复合钢板焊接的工艺要点

3.1 不锈钢复合钢板焊接前的技术处理

焊前应对不锈钢复合钢板的焊接部位采用机械方法进行打磨和处理, 用有机溶剂对焊缝与接口进行清理, 避免焊接口出现污物和油渍。

3.2 不锈钢复合钢板基层的焊接

在不锈钢一侧的基层焊缝最好使用无飞溅的焊接途径 (比如埋弧焊、非熔化极氩弧焊等) , 这是由于碳素钢的迸溅会导致在复层表面形成锈蚀。

3.3 提高不锈钢复合板焊接的合格率

提高不锈钢复合钢板焊接的一次合格率, 减少返修次数, 将重点放在焊接部位的组织和性能的均匀分布上, 降低焊缝产生热裂纹的可能性。

3.4 焊接工艺的控制

在中、厚壁设备的焊接中, 应采用多层焊, 尤其要避免焊缝区受到焊接热循环作用次数过多易导致性能劣化、引起弧波裂纹。在保证材料晶粒度细小及应力较小的前提下, 尽可能地减少焊接层数。

3.5 不锈钢复合钢板焊后的清理

焊后应仔细清理焊件表面的焊渣、焊瘤飞溅物及其他污物。必要时应对焊缝进行局部修整。焊后清理完毕, 应在基材焊缝附近的明显部位打上焊工印记以便日后考查。

4 结语

通过本研究对不锈钢复合钢板焊接的研讨, 能够看到不锈钢复合钢板焊接在技术上的独特性和在工艺上的复杂性, 应该在理解不锈钢复合钢板焊接技术内涵的基础上, 对不锈钢复合钢板焊接技术要点展开控制, 通过焊接材料、焊接顺序、焊接工艺等重点技术参数的控制, 提高不锈钢复合钢板焊接的质量, 提高不锈钢复合钢板焊接后的强度与稳定度, 在实现不锈钢复合钢板焊接设计目标的同时, 完成更高的加工和生产任务。

参考文献

[1]杨清林.石油化工装置不锈钢复合钢板的焊接工艺[J].兰州石化职业技术学院学报, 2009, (02) :26-27.

电厂不锈钢复合板煤斗焊接技术 第10篇

1 工程及材料介绍

茂名电厂7#机工程由广东电力设计研究院设计, 煤仓间钢煤斗共6个, 位于C~D列的2~8轴之间。每个钢煤斗由16个支座底板支撑, 支座节为30mm (Q235B) 钢板的直筒体, 高度2.9m, 底面标高为2 7.9 7 m。支座节上节为10mm (Q235B) 钢板的直筒体, 高度为5.6m, 顶面标高36.47m。支座节上口以下300mm处与锥体角焊缝连接, 锥筒段采用12mm不锈钢复合板制作, 高度为4.87m, 底面标高为25.70m。煤斗上口直径9.4m, 下口直径4.86m, 总高度10.77m。钢煤斗锥筒段之间连接采用对接焊方式。钢煤斗锥筒段为不锈钢复合板, 基层材料为10mm Q235B, 主要用来保证钢材的强度;复层金属为不锈钢2mm 1Cr13, 防止腐蚀的作用。

不锈钢复合板钢煤斗焊接特点:不锈钢复合板煤斗锥筒段基层材料的焊接为同种碳素钢之间的焊接, 复层金属为同种不锈钢之间的焊接。钢煤斗基层和复层之间为异种材料的焊接。异种钢焊接接头的焊缝区, 其熔池的化学成份和焊缝区不同, 形成过渡层, 虽然过渡层在整个焊缝金属中所占的比例很少, 但对整个焊缝的焊接性能的影响很大。

过渡层的金属稀释及性能变化:施焊时, 由于在异种钢焊接接头的焊缝区, 产生了碳迁移, 即在碳素钢的一侧产生脱碳层, 称为金属稀释。由于金属稀释, 使焊缝中奥氏体形成元素Cr、Ni含量减少, 产生淬硬的马氏体组织, 由于钢煤斗在工作过程中煤粒与内壁摩擦产生高温, 会进一步加剧其脆性的发展程度。过渡层在很多方面存在差异, 例如化学成分、物理性能以及金相组织。性能的巨大差异集中了产生应力, 焊缝的强度以及塑性被大幅度降低。同时过渡层的界面膨胀系数的差异导致了残余应力的出现, 不锈钢复合板焊缝区会受到影响而产生应力腐蚀裂纹。

由于过渡层的这些特点, 在过渡层焊接时, 应该采取合理的工艺措施, 减少碳迁移, 减少合金元素的稀释和烧损。

2 焊接工艺

2.1 钢煤斗锥筒段施工工艺流程:

组装→点焊→预热→基层 (外口) 施焊→背部清根→过渡层 (里口) 施焊→复层 (里口) 焊接→焊后热处理→自检/专检→无损检验, 如图1所示。

2.2 焊接工艺认可试验:

根据施工图和规范要求, 采用相同的不锈钢复合板、焊接施工环境条件、材料、设备、方法、焊接坡口 (相同的坡口间隙、钝边、坡口角度) 进行焊接工艺试验。焊接试板应进行拉伸、弯曲、冲击试验, 并满足规范要求。

2.3 焊接材料的选用

焊缝的组织和性能在很大程度上取决于焊接材料。焊接材料的选用须在确保焊接结构安全、可靠使用的前提下, 根据被焊材料的化学成分、力学性能、板厚及接头形式、焊接结构特点、受力状态、结构使用条件对焊缝性能的要求、焊接施工条件和技术经济效益等综合评价。基层碳钢之间的焊接采用E4303焊条。复层同种不锈钢的焊接选用A307焊条。为了对Cr、Ni等在稀释作用下降低的合金元素进行补偿, 需要焊接过渡层, 因此要慎重选择不锈钢复合板过渡层所用的焊接材料, 从而将复层焊缝中的合金成分维持在原有的程度。不锈钢焊缝中的合金成分在过渡层焊接的过程中, 由于基层钢结构局部出现了熔化现象所以有所降低, 并且例如Ni、Cr等合金元素会被烧损, 这样一来不锈钢焊缝中的含碳量就会由于合金元素含量的降低而增加, 导致不锈钢焊缝中形成马氏体组织, 其硬而脆的特征对于焊接接头的耐腐蚀性、韧性以及塑性都带来很大的影响。所以在实际的施工中选用的焊接材料要含有较高的合金元素, 含碳量要低, 这样才能对损失的合金元素进行补偿, 保持过度层的合金性能合理, 同时出于抗裂性的考虑要对焊缝的稀释率进行控制。在正常的焊接参数下, 得到双相组织的焊缝, 避免产生大量马氏体组织和焊接冷裂纹。采用A307焊条。

2.4 坡口形式:V型坡口, 由不锈钢复合板厂家用刨边机加工坡口。

2.5 焊接方法:

采用手工电弧焊 (D) 。手工焊操作简便, 焊熔合比小, 稀释率低, 焊接扩散小, 可减小过渡层厚度。

2.6 锥筒段现场焊接

煤斗组装时定位焊应在基层一侧, 不得在复层及在随后一层焊道上引弧。应防止飞溅物玷污复层材料表层。

锥筒段焊接分三个步骤: (1) 焊接基层, 在焊接过程中应从引弧板开始施焊, 收弧板上结束。基层焊接时第一层必须使用小规范 (电流100A~130A) 操作, 保证基层焊缝不会熔化到过渡层去, 避免不锈钢中的Cr、Ni等成分在稀释作用下进入碳素钢焊缝, 硬化形成马氏体组织;同时要采用二人对称施焊的方法来进行每一个焊缝接头的焊接工作, 这样可以起到防止焊接变形的作用, 焊接方向由中间向两边施焊并与前一层相反, 每层焊接接头应错开15mm~20mm。基层焊接完成以后, 采用机加工式磨削的方法进行清根, 焊缝使用角磨机来进行机械打磨, 将焊缝表面的渗碳清理干净直到露出金属光泽, 防止表层因碳化严重产生裂纹。 (2) 在过渡层的焊接中尤其要注意熔深要尽量浅, 尽量避免基层材料稀释耐熔敷金属, 对于这个阶段的焊接工作来说, 实质上就是将耐蚀金属堆焊在基层材料上。在保证可以焊透的前提下施焊时候尽量选用小直径的焊条和小电流反极性。 (3) 复层的焊接无需预热, 选用较小的焊接热输入和电流快速焊接, 准备冷却措施在必要的时候使用, 将焊缝池温度停留在400℃~850℃的温度区间的时间尽量减少, 防止焊缝产生奥氏体晶界局部贫铬, 析出σ脆性相, 产生475℃脆性, 这样对焊缝金属的力学性能和抗晶间腐蚀性能都有了良好的保证。焊接后应彻底清理焊渣。所有对接焊缝均应焊透, 质量等级为二级 (超声波探伤抽检比例为20%) , 其余角焊缝为三级。

2.7 焊后热处理:

一般来说不锈钢复合板没必要进行焊后热处理这一步骤, 如果有特殊情况需要进行的时候, 需要注意的是防止焊接接头以及复层母材料中析出铬碳化物以及形成σ相。焊后热处理的温度应该进行控制, 保持在不锈钢的敏化温度区间之内, 采用“低温长时”的热处理方法, 也就是将热处理的温度适当降低一点, 但是延长处理的时间, 对不锈钢的耐腐蚀性能进行了一定保护, 避免产生晶间腐蚀裂纹。

2.8 焊接要求及注意事项:

(1) 焊接场所应搭设防风、雨、雪、寒的遮棚; (2) 煤斗组装控制错边量, 不锈钢复合板错边对焊接影响很大 (错边量过大时, 碳钢很容易渗入不锈钢焊缝中, 以致焊后产生裂纹或焊后复层焊缝生锈) , 因此应在装配时严格控制坡口的错边量, 是保证其强度和耐腐蚀性能的一个关键。 (a) 严格按照锥体展开尺寸计算长度下料, 保证下料尺寸准确; (b) 保证锥筒节卷圆质量控制圆度; (c) 坡口形式尺寸标注以复层为基准, 确保错边量不超标; (d) 组对时以复层为基准, 防止复层错边量超标。 (3) 坡口应打磨干净, 焊缝表面光洁, 无尖锐缺口, 严禁不锈钢渗碳。组装固定后再施焊, 以防产生变形和附加应力。

2.9 焊接施工管理:

进行焊接工艺评定并编制焊接施工作业指导书, 焊接时严格执行工艺技术规程。加强焊工管理, 焊条应按要求烘焙和保温。施工过程中技术人员检查煤斗装配尺寸、焊缝坡口加工、表面处理情况、焊接规范参数、设备的运行情况, 工艺执行情况、焊缝尺寸、结构变形等。质检人员应选择适当的检验控制点, 发现外观不合格的焊缝在现场做出明显标记, 通知焊工按工艺要求进行补焊。对重要焊缝进行超声波检测, 探伤人员将超标缺陷以“焊口返修通知单”的形式传送给质检员, 组织人员进行返修, 保证焊接质量。

结语

经过施工的验证, 此焊接技术工艺有效, 能够保证焊接质量。不锈钢复合板煤斗现场焊接是关键工序, 通过完善焊接施工质量保证体系, 围绕工程质量主动开展管理工作, 创造优质工程。

参考文献

[1]翟雪焕, 原国栋.不锈钢复合板焊接技术要点[J].金属加工, 2008 (16) .