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1、不锈钢复合板槽的焊接工艺中铝山东分公司淄博万成工贸有限公司 (255065) 徐立媚【摘要】 分析了 Q235B321 不锈钢复合板的焊接性，对复合板进行了焊接 工艺评定，确定了 Q235B+321不锈钢复合板的焊接工艺。施焊过程中通过严格 执行工艺规则，既保证了焊接质量，又提高了焊接效率，满足设计要求。不锈钢复合板是以碳素钢或合金钢为基层，不锈钢为复层，制成的双金属复 合钢板。一般由基层来保证复合板的强度，复层来保证复合板的耐腐蚀性能。它 既具有不锈钢的美观耐用、成形性好、耐腐蚀性强等优良性能，又有碳钢高强度 和低成本的优点，因而应用广泛。为此，本文分析了不锈钢复合板的焊接性，通 过焊接工艺
2、评定，制定了焊接工艺，并将该工艺成功应用于槽的制作中，效果良 好。1. 焊接性分析槽母材为Q235B+321不锈钢复合板，基层为Q235B，厚度为7mm,复层为 321,厚1mm。不锈钢复合板焊接，应将基层和复层分开焊接，基层与复层交界 处应焊接过渡层。基层焊接和复层焊接属于同种焊接，工艺比较成熟。过渡层焊 接属于异种钢焊接，也是不锈钢复合板焊接的关键。基层与复层成分及性能差异 较大，因此控制好过渡层的焊接是获得高质量接头的关键。不锈钢复合板过渡层焊接时主要存在的问题：(1) 焊缝金属的稀释 由于基层碳钢不含合金元素Cr、Ni,所以熔化时对 焊缝金属中合金元素Cr、Ni有稀释作用，使焊缝中奥氏
3、体形成元素Cr、Ni含量 减少，焊缝金属中会产生马氏体淬硬组织，易产生裂纹，从而恶化接头质量。因 此，焊接过渡层时，应使用含铬、镍量较多的焊接材料，使之即使受到基层的稀 释，也不会产生马氏体淬硬组织。同时采用合适的焊接方法和焊接工艺，减小基 层一侧熔深和焊缝的稀释。(2) 过渡层 当采用不锈作填充金属时，碳钢母材和填充材料成分相差悬殊。由于碳钢一侧液态金属温度较低、流动性较差，不能充分相互混合，所以靠近熔 合线碳钢成分所占比例越大，被稀释得就越严重，这部分被稀释的焊缝金属称为 过渡层，它在碳钢和不锈钢焊缝之间会形成马氏体。当马氏体区较宽时，会显著 降低接头韧性，使用过程中出现脆性破坏。因而要求
4、冲击韧度较高时，选用高镍 填充金属。( 3)扩散层 基层碳钢含碳量高、合金元素含量少，而不锈钢相反，在熔合 线两侧形成浓度差。焊接复合钢板时，碳从碳钢向不锈钢焊缝扩散，结果在熔合 线碳钢一侧形成脱碳层而软化，在不锈钢焊缝一层形成增碳层而硬化。扩散层随 温度增高和高温停留时间加长而增大。由于熔合线两侧金属性能相差悬殊，接头 受力可能引起应力集中，降低接头的高温强度和塑性，因而扩散层是不锈钢复合 板焊接的薄弱环节。(4)焊接接头高应力状态 由于碳钢与不锈钢线胀系数、热导率不同，在焊 接高温下会产生热应力。同时焊接接头在交变温度条件下工作时，容易形成热疲 劳裂纹。因而焊后热处理消除焊接应力是不可能的
5、，可选用线胀系数与碳钢接近 且塑性好的高镍基焊条焊接，使热应力集中在不锈钢一侧熔合线处，通过不锈钢 的塑性变形，减小热应力及热疲劳应力的不利影响。2. 不锈钢复合板的焊接工艺评定(1) 焊接方法的选择 根据复合钢板的材质和厚度，并考虑现场施工，基层 选用熔化极CO气体保护焊，复层焊接选用焊条电弧焊。CO气体保护焊具有熔合22 比较小、生产率高、成本低、焊接变形和应力小、焊缝质量高等优点；焊条电弧 焊熔合比较小，灵活性较大，适用范围广。不锈钢复合板Q235B+321,基层为Q235B,厚度为7mm,复层为321,厚1mm。 复层较薄，过渡层焊完后，就无法进行复层的焊接。因此，采取不再添加过渡层，
6、 而直接进行复层焊接的方案,但复层焊接工艺参照过渡层进行。(2) 焊接材料的选择 基层选用CO气体保护焊，焊丝选用ER50-6。考虑2 到碳钢对焊缝金属的稀释作用、熔合区碳的扩散、焊接接头的应力分布、焊缝金 属的抗裂性能,复层焊接选用25 13型的E309-16 (A302)，配合较小的熔合比，可以得到较高抗裂性能的奥氏体+铁素体组织。(3) 坡口形式及焊接顺序 根据现场情况,坡口形式采用单面 V 形坡口,双 面焊接。先焊基层，后焊复层，以保证复合板焊接接头具有良好的耐腐蚀性能， 并尽量减少复层一侧的焊接工作量。(4) 焊接参数的选择 选择焊接参数的基本出发点是尽量减小碳钢的熔化量 降低熔合比
7、。焊接时，选用小直径、小电流、高电压和快速焊接。3. 现场工艺要点(1) 下料、打坡口、清理不锈钢复合板总厚度为7mm，主要是采用机械加 工下料。加工时，复合层必须向下，而基层向上。如果采用氧乙炔切割时，复层 应向下，从基层一侧开始下料，容易获得平滑断面；等离子弧切割时，复层应向 上。无论采用哪种方法下料，不可损伤、污染复层表面，焊前必须打磨坡口处， 对坡口及其两侧20mm范围内进行清理，除去油污、锈及其他杂质，复层不可有 划伤和污染。(2) 焊件的装配与点固 焊前装配要以复层为基准对齐，错边量留在基层一 侧，控制在0.51 mm，错边量过大将直接影响复层的焊接质量；必须保证工件 装配间隙，一
8、般对接接头约为1.52.0mm，错边。定位焊要在基层面上进行， 焊接材料、焊接参数与基层焊接相同，严禁用错焊条，点焊焊缝不能产生裂纹和 气孔，否则应铲去重焊，点焊时粘在复层上的飞溅颗粒必须清除干净。（3）基层焊接 选焊基层，第一道基层焊缝不应熔透到复层金属，一、二层 间应保持适宜的低温，以防止复层过热，焊缝金属发生脆化或产生裂纹。基层焊完后，焊缝表面不得有裂纹、气孔和夹渣等缺陷，用碳弧气刨清根， 使其表面略低于基层金属表面，以保护焊接接头具有较好的耐腐蚀性。（4）复层焊接 复层焊缝应最后焊接，采用反极性，尽量采用小电流、较大 的焊接速度和小热输入施焊，以减少基材金属的熔入量，减少焊缝的稀释率，严 格控制层间温度，允许在前后焊道施工间隙时冷却接头。（5）注意事项 严格按焊接工艺评定报告的焊接参数进行施焊，注意延长熄 弧时间，避免出现弧坑；焊缝不允许咬边，若发生咬边，应进行修磨或补焊，补 焊时应按原焊接工艺进行，注意层间温度。（6）焊工资质要求 所有焊工均必须持有Q235、不锈钢全位置焊有效合格 证，经考试合格，方可上岗。4. 效果检查 按以上工艺施焊，槽体焊缝表面无裂纹、未熔合、气孔和咬边等缺陷，经射 线探伤抽检，焊缝一次合格，达到II级焊缝质量。槽体经水压试验，一次成功， 合格率 100。实践表明，制定的槽体焊接工艺适当，焊接质量优良，保证了产 品的正常使用。
不锈钢复合板槽的焊接工艺
