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2205双相不锈钢复合板焊接工艺
1、材料特性
1.1 2205双相不锈钢成分特点
2205双相不锈钢（Cr22Ni5Mo3N ）是中合金双相不锈钢的代表品种，组织中铁素体和奥氏 体各约占50%,其成分特点是超低碳、含氮，氮是强烈的奥氏体形成元素，加入到双相不锈 钢中，既提高钢的强度且不损伤钢的塑韧性，增强了其在氯离子浓度较高的酸性介质中的 耐应力腐蚀和
抗点蚀性能。由于其具有良好的耐腐蚀性能、力学性能、加工性能和焊接性能，广泛应用于石油和天然气工业、化学和石化加工工业、化肥工业、运输业、造纸和制盐轻工 业等。
1.2 2205/Q235B双相不锈钢复合板的生产机制及特点
2205/Q235B双相不锈钢复合板材料是采用基材Q235B和复材2205不锈钢爆炸焊接而成。爆 炸焊接生产复合板以炸药为能源介质，利用爆炸产生的冲击波推动复板向基板运动，在排出间隙中气体的同时通过撞击，在接触界面上发生薄层金届的塑形变形、融化和原子间的扩散，从而使金届板之间焊合。大量的研究以及成熟的生产工艺都表明，复合板各元素在界面附近为梯度过渡，呈渐进分布，复合板基材/复材界面区域形成牢固的冶金结合过渡区。达到在不 降低使用效果（防腐性能、机械强度等）的前提下节约资源、降低成本的效果。
2、焊接性
2.1复材的焊接
2205双相钢钢为超低碳的奥氏体-铁素体不锈钢，在通过固溶处理后具有良好的韧性、强度和 焊接性，由于该钢Cr当量与Ni当量比值适当，在高温加热后仍保留有较大量的一次奥氏体组织，可使二次奥氏体组织在冷却中生成，使钢中的奥氏体相总量不低于30%40%,因
而使钢具有良好的耐腐蚀性能；因母材中含有较高的N，焊接近缝区不会形成单相铁素体区，奥氏体含量一般不低于30%。
双相不锈钢2205具有良好的焊接性，焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都较小。通常焊前不预热，焊后不热处理。
2.2过渡层的焊接
2205/Q235B复合板焊接过渡层时，由于其符合界面成分复杂，要在保证熔合良好的前提下，尽量减少基材金届的熔入量，即降低熔合比。为此，应采用较小直径的焊条及较小的焊接线能量，当焊接材料选择合理，焊接线能量控制适当时，焊接接头具有良好的综合性能。
2.3基层的焊接
基层为Q235B碳素钢板，焊接工艺成熟。在这里我们选取的J506焊条为低氢钾型焊条，是
在低氢钠型基础加入稳弧剂，改善电弧工艺性能，增强了抗裂性。
2.4焊接要点双相不锈钢焊接接头的力学性能和耐蚀性能取决于焊接接头能否保持适当的金相比例，因此，焊接是围绕如何保证其双相组织进行的。当铁素体和奥氏体量各接近50%时，
性能较好，接近母材的性能。改变这个比例关系，将使双相不锈钢焊接接头的耐蚀性能和力学性能（尤其是韧性）下降。双相不锈钢2205铁素体含量的最佳值是45%。过低的铁素体含量
（<25%）将导致强度和抗应力腐蚀开裂能力下降；过高的铁素体含量（>75%）也会有损
于耐蚀性和降低冲击韧性。
金相比例的影响因素如下：
焊接接头中铁素体和奥氏体的平衡关系既受到钢中合金元素含量的影响，受到填充金届、焊接
热循环、工艺参数的影响。
（1）合金元素的影响
根据研究和大量试验发现，复材中含氮是非常重要的。氮在保证焊缝金届和焊后热影响区内形成足够量的奥氏体方面具有重要作用。氮和锐一样是形成奥氏体和扩大奥氏体元素，但是，氮的能力远远大丁锐。在高温下，氮稳定奥氏体的能力也比锐大，可防止焊后出现单相铁素体，并能阻止有害金届相的析出。
由丁焊接热循环的作用，自熔焊或填充金届成分与母材相同时，焊缝金届的铁素体量急剧增力，甚至出现纯铁素体组织。为了抑制焊缝中铁素体的过量增加，采用奥氏体占优势的焊缝金届是双相不锈钢的焊接趋。目前，填充材料一般都是在提高锐的基础上，再加入与母材含 量相当的氮。
(2) 热循环的影响
双相不锈钢复合板焊接的最大特点是焊接热循环对焊接接头内的组织有影响，无论焊缝还是热影响区都会有相变发生，这对焊接接头的性能有很大影响。因此，多层多道焊是有益的，后续焊道对前层焊道有热处理作用，焊缝金届中的铁素体进一步转变为奥氏体，成为以奥氏体占优势的两相组织，从而使整个焊接接头的组织和性能显著改善。
(3) 工艺参数的影响
焊接工艺参数即焊接线能量对双相组织的平衡也起着关键的作用。由丁复层双相不锈钢在高温下是1%的铁素体，若线能量过小，热影响区冷却速度快，奥氏体来不及析出，过量的铁素体就会在室温下过冷保持下来。若线能量过大，冷却速度太慢，尽管可以获得足量的奥氏体，但也会引起热影响区的铁素体晶粒长大以及°相等有害金届相的析出，造成接头脆
化。
为了避免上述情况的发生，最佳的措施是控制焊接线能量和层间温度，并使用锐含量比母材高、氮含量与母材相当的填充金届。
3、焊接工艺评定
在本项目上，我们根据现场实际情况，结合设计图纸并参考了其他兄弟单位的焊接参数，选取了一组尺寸为350*4mm、厚度为16+2的2205双相不锈钢板复合板，来进行焊接工艺评 定。
3.1焊接位置和焊接方法的选择
焊接位置选择水平固定。为保证内部质量，根据施工要求，均选用大西洋牌焊条，且按说明 烘烤。3.2焊接材料的选择
复层焊条选用大西洋牌(E2209-16,①3.2)，过渡层选用大西洋牌(CHS062,①3.2),基层选用大西洋牌(J506) o复层、过渡层和分别选择的焊接材料成分对比如表3.2:

L

I

I + I
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3.4焊接参数的选择
焊接时选择的规范参数如下：表3.4

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焊缝表面活理、外观检查和酸洗钝化后，进行射线探伤，探伤结果符合JB/T4730.2-25 I级标准。
按照JB4708规定，对试件截取试样，进行下列试验：
拉伸（拉伸试验符合《金届拉伸试验方法》GB228的规定，拉伸强度分别为720 MPa、
725MPa ） 2个；
侧弯（弯曲试验符合《金届弯曲试验方法》GB232的规定）4个；
焊缝和热影响区冲击（冲击试验符合《金届夏比缺冲击试验方法》GB/T229的规定，
焊缝区冲击功分另U为107J、109J、139J,平均为118J ;热影响区冲击功分别为282J、282J、276J，平均为280J各3个；
点腐蚀（点腐蚀试验符合《不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法》GB/T17897-1999的规定，3个试样的腐蚀量分另U为2.32 9 2.560、2.138mg/24h,平均为2.34 2mg/24质量损失小丁0.1mg/cm2 ） 3个。
结果各项检测和试验均符合规范和设计规定，证明选择的焊接材料和焊接工艺是正确的，在此基础上编制了焊接作业指导书，并进行了技术交底。
4、焊接工艺
在焊接工艺评定的基础上，母液桶的制安正式开始。施工程序如下：
4.1选择焊接方式及焊接材料，见下表：
4.1选探焊接方式及焊接材料，见下表：
表J 1
焊接方浙停接材料选择一解

旅焊钢种
焊棒方法
『焊按榭4及知楮
名注
1
2加
SMAW
B22 ( 3_2J

2
22O5/Q235B
5MAW
CHSO62[ 3.2)

3
QJ35B
SMAW

注：以上适用于所有焊缝。

焊接材料入库时，应仔细核对合格证、质量证明书，符合相应标准后才能投入使用。将焊材存放在十燥、通风良好、温度＞5C，且空气相对湿度＜60%的库房内；设置焊材二级库，并由保管员专门负责焊材的保管、烘烤、发放和回收，并做好各种记录；焊条使用前按说明书的要求进
行烘烤，然后存放到1150。叵温箱里随用随取；焊条使用超过4小时应重新烘烤，并且重
复烘烤不得超过两次；焊工凭焊接技术员签发的领料单领取焊材。
4.2坡加工（坡样式见表3.3）
现场复材面和过渡层都采用等离子弧切割方法开制坡，并用磨光机进行修磨。应避免将切割熔渣溅落在母材表面上，坡表面应平整、光洁。基层采用板式坡机。
4.3焊前活理
焊前应采用机械方法及有机溶剂，将焊接坡内外两侧至少各20mm范围内的油、漆、
锈、垢、毛刺、氧化膜等活除十净，且坡表面不得有裂纹、夹层等缺陷；多层多道焊时，必须活除前道焊缝表面的熔渣和缺陷等。为防止焊接飞溅物污染不锈钢表面，应在坡两侧 各1mm范围内涂上石灰水。
4.4组对
为避免增加内应力和产生应力集中，内外壁应尽量平齐，其内壁错边量不宜超过壁厚的10%，且不大于0・5mm ；不得对焊接接头进行加热校正，不得用强力对。厚度相同（基材与复材厚度均相同）的不锈钢复合钢板焊件的装配，应以复材表面为基准。厚度不同（或复材厚度不同，或基材厚度不同，或两者均不同）的不锈钢复合钢板焊件的装配基准，按设计图样的规定执行。
4.5定位焊
定位焊缝只允许焊在基层母材上，且应由持证焊工承担。若发现定位焊缝出现裂纹或其它不允许存在的缺陷时，应予铲除，并移位再焊。
4.6正式焊接
1 ）焊接规范参数见表3.4:
采用磨光机进行活根，层间温度＜ 1C。
2）焊接顺序：基层一一过渡层一一复层。焊接复层前应用磨光机活根，深度 2mm。为防止飞溅破坏复层表面，焊接前应涂白垩粉予以保护，复层焊接时应尽量采用快速焊。
3）焊接注意事项
a. 不得用碳钢焊材、低合金钢焊材在复层母材、过渡焊缝和复层焊缝上施焊。
b. 过渡焊缝应同时熔合基层焊缝、基层母材和复层母材，且应盖满基层焊缝和基层母材。
c. 过渡层焊缝在复层侧距材质分界线距离宜为0・5-1.5mm,在基层侧距材质分界线距离宜为1.5-2.5mm 。
d. 基材的焊接
焊接基材时，其焊道不得触及和熔化母材。先焊基材时，其焊道根部或表面，应距复合界面1-2 mm 。
e. 过渡层的焊接
焊接过渡层时，要在保证熔合良好的前提下，尽量减少基材金届的熔入量，即降低熔合比。为此，应采用较小直径的焊条及较小的焊接线能量，过渡层的厚度应不小于2mm。
f. 复材的焊接
复材焊缝表面，应尽可能与复材表面保持平整、光顺。对接焊缝的余高，应不大于1・5mm。角焊缝的凹凸度及焊脚高度，应符合设计规定。
g. 复材的表面质量保护
在施工过程中，应注意保护复材的表面质量。在卷板、校圆时，应将滚轴表面活理十净，去除锈、毛刺并修磨平整，对上滚筒应进行软保护；卷板时，复层应朝上；不得用铁锤锤击复材表面；要防止焊接飞溅物损伤复材表面；不得在复材表面随意引弧、焊接卡具、吊环及临
时支架等。焊后应仔细活理焊件表面的焊渣、焊瘤、飞溅物及其它污物。必要时应对焊
缝进行局部修整。
h. 纵缝（不包括封头拼缝）两端过渡层留30-50mm不焊，等环焊缝基层焊完后和环焊缝的过渡层一起焊接后焊；复层焊缝两端留60-1mm不焊，等环焊缝基层和过渡层焊完后与 环焊缝的复层一起焊接或先于环焊缝的复层焊接，但注意不要焊成了十字焊缝。
i・焊接过渡层和复层时先焊两侧，再焊中间焊道，两相临焊道之间重叠1/3 1/2但应注
意焊条摆动的幅度不要太大，摆动幅度一般为焊条直径的0.5 1.0倍；复层焊缝表面应平滑，焊道凹陷深度不大于1.5mm，焊缝金届与母材应平缓过渡，不能形成台阶。对不符合要求的焊缝可以用小直径焊条补焊再用砂轮修磨。
4.7焊接注意事项：
a. 气象管理
1）现场作业，氧弧焊时风速＞2m/§手工电弧焊时风速＞8m/城采取防风措施。
2）焊接电弧1米范围内的相对湿度＞90%,室外作业在下雨时应停止施焊。
3）当母材表面潮湿，或下雨、刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接。
b. 焊工代号管理
1）参与本工程施工的焊工进行统一编号，代号一经确定，在施工过程中不再变动，一名人员离岗后，与其对应的代号即相应空缺。
2）焊工将本人焊焊完后应进行活理，经自检合格后在焊缝附近用记号笔作上永久性标 记。
c. 为防止合金元素的氧化和烧损，降低焊接残余应力，避免产生晶问腐蚀，同时防止热裂纹的产生，在保证焊透和熔合良好的条件下，应适当选用小电流、短电弧、快焊速、窄焊道和多层多道焊工艺，并应控制层间温度不超过1 Co
d. 施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满。多层焊的层间接头应错开。
e. 焊接时注意焊接顺序，尽量采用对称焊接。
f. 焊后应仔细活理焊件表面的焊渣、焊瘤、飞溅物及其它污物。必要时应对焊缝进行局部 修整。
g. 铁素体测量：为确保焊缝中铁素体的含量符合设计要求和规范规定，每焊完一层，我们用德国菲希尔公司生产的MP-30铁素体含量进行测量，测定的铁素体含量均在45-55%之 问，结果表明，焊缝的双相比例是合格的。
4.8外观检查
外观检查采用目视或4-10倍放大镜检查，检查率为1%。
焊缝外形和几何尺寸应符合设计规定。
焊缝及热影响区表面不得有裂纹、气孔、未焊透、未熔合、弧坑、夹渣、飞溅物等缺陷；因届于不锈钢，焊缝不允许有咬边。
对接焊缝的余高不超过1.5mm。角焊缝的焊脚尺寸应为组对接头中较薄件的厚度，焊缝 与母材应圆滑过渡。
4.9酸洗钝化
焊缝表面活理后，对焊缝复层表面，应进行酸洗钝化。
4.10内部质量检查
焊缝内部质量检测方法、比例及合格级别，执行设计文件规定。
对焊缝无损检验发现的缺陷，应分析原因消除缺陷后再进行补焊，并对补焊处用原规定的方法进行检验；焊缝返修应采用与正式焊接相同的焊接材料及工艺。返修后的焊缝应修磨成与原焊缝基本一致，并按原无损检测要求检验。当同一部位的返修次数超过两次时，应制订返修措施，并经焊接技术负责人审批后方可进行返修。对规定进行局部无损检验的焊缝，当发现不允许缺陷时，应进一步用原规定的方法进行扩大检验。
按建设单位要求，本工程采用射线探伤进行随机抽检，检测比例为20%, 5、结论
本文分析了 2205双相不锈钢复合板的焊接性，通过焊接工艺评定，制定了焊接工艺，并
将该工艺成功应用于7工西盐矿技改扩建项目非标设备制作的组焊中，效果良好。实践表明，制定的2205双相不锈钢复合板的焊接工艺适当，焊接质量优良，既有力地保证了工期，提升了公司的形象，为继续承接同类工程打下了坚实的基础。