不銹鋼復(fù)合板制小直徑壓力容器焊接工藝

脫氯化氫塔底重沸器，為U形管式熱交換器，結(jié)構(gòu)特征形式如下圖1所顯示，殼程側(cè)承裝物質(zhì)含氫氧化鈉，筒節(jié)材質(zhì)為Q245R S31603 不銹鋼復(fù)合厚鋼板，設(shè)計壓力為1.18MPa，設(shè)計溫度為189℃，筒節(jié)直徑為Φ600mm。在之前的不銹鋼復(fù)合板制高壓容器焊接時，不銹鋼復(fù)合板的焊接次序為本焊接基層焊縫，隨后焊過渡層焊縫，最終焊覆層焊縫。然而這臺熱交換器殼程側(cè)因為筒節(jié)孔徑比較小，不便人員到內(nèi)部進行焊接，因而，對不銹鋼復(fù)合板焊接接頭焊縫形式展開了改動，闡述了焊接原材料的采用難題，并通過焊接工藝評定實驗，確認(rèn)了適宜的焊接加工工藝，并用于商品焊接生產(chǎn)制造。

2   焊接連接頭設(shè)計方案[1][2]

2.1   焊縫設(shè)計方案

因為本產(chǎn)品筒節(jié)孔徑比較小，只有外部的開展焊接，因而選用外焊縫單面焊的形式，如下圖2所顯示。這類焊縫形式采用的是GTAW SMAW在筒節(jié)兩側(cè)開展焊接，焊接次序為本焊接覆層焊縫，隨后焊過渡層焊縫，最終焊基層焊縫，與之前所使用的焊接次序不一樣，這類焊接次序所產(chǎn)生的是焊接原材料的采用難題。

2.2   焊接原材料

一般不銹鋼復(fù)合板焊接材料種類原則：基層挑選基層的焊接原材料，覆層挑選覆層的焊接原材料，覆層與基層交匯處選用Cr、Ni含量高的過渡層焊接原材料。而選擇了這樣的焊縫形式，要先焊覆層，后焊基層，覆層焊接應(yīng)選用覆層的焊接原材料，難點在于覆層之上基層的焊接材質(zhì)是挑選碳素鋼的焊接原材料，或是不銹鋼材質(zhì)焊接原材料。

依據(jù)參考文獻[2]詳細(xì)介紹，以電弧焊接開展焊接，焊縫金屬材料中原材質(zhì)的混合比在15%~20%中間，選用在碳素鋼上電弧焊接不銹鋼板焊縫金屬材料與在不銹鋼板上電弧焊接碳素鋼焊縫金屬材料二種計劃方案，結(jié)合圖3所示的舍夫勒圖得知，在第一種計劃中，焊縫金屬材料被原材質(zhì)少許溶解后基本上仍然是鉻鎳不銹鋼，機構(gòu)仍然是馬氏體 金相組織。后一種計劃中，碳素鋼焊縫金屬材料被不銹鋼板原材質(zhì)稀釋液后將形成中碳素鋼焊縫金屬材料，機構(gòu)為奧氏體。因而下結(jié)論，在不銹鋼復(fù)合鋼板焊接中，不可以選用碳素鋼或低合金鋼焊條在不銹鋼板覆層中進行焊接，而只可以選用不銹鋼焊絲在碳素鋼或高合金鋼基層上焊接。

根據(jù)以上得到的結(jié)果，覆層之上基層的焊接要選擇不銹鋼板焊接原材料，充分考慮原材質(zhì)的稀釋液，挑選鉻鎳含量高的焊接材料。因此最終決定的焊接材料為選用焊條ER316L（H03Cr19Ni12Mo2Si）焊接覆層，隨后選用焊絲A042（E309MoL-16）開展過渡層及基層的焊接。

3   工藝評定實驗[3]

依照NB/T47014附則C規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，開展焊接工藝評定實驗，焊接工藝指標(biāo)見表1，試驗結(jié)果見表2。試樣經(jīng)無損檢測技術(shù)驗收合格后抽樣開展物理性能和應(yīng)力腐蝕檢驗。

根據(jù)試驗結(jié)果能夠看見，工藝評定試樣的抗壓強度超過規(guī)范公式換算抗壓強度的最低點421N/mm2，并且是可塑性破裂，脊柱側(cè)彎試件彎折到180°后，拉申表層的焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)沒有張口缺點,在基層焊縫及熱影響區(qū)位置抽樣展開了-20℃應(yīng)力測試，沖擊值超過20J，達到NB/T47014規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)力腐蝕實驗也達到相對應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

不難看出，焊接接頭抗壓強度、彎曲性能、抗沖擊性能、應(yīng)力腐蝕結(jié)論均達到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，證實制訂的焊接工藝所選擇的焊接原材料可以確保焊接接頭物理性能和耐腐蝕性能。

4   結(jié)語

4.1   不銹鋼復(fù)合板受區(qū)域限制的情形下可以直接焊覆層焊縫，再焊過渡層焊縫，最終焊接基層焊縫。

4.2   焊接覆層焊縫后，覆層之上基層的焊接宜選用不銹鋼板焊接原材料。

4.3   選用GTAW SMAW焊接方式在兩側(cè)單層焊接小孔徑筒節(jié)不銹鋼復(fù)合板，采用正確焊接原材料，經(jīng)實驗證實達到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。