1緒論目前，我國(guó)焊接技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在焊接基礎(chǔ)理論及焊接工藝設(shè)計(jì)、焊接標(biāo)準(zhǔn)化、焊接制造技術(shù)及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)焊接件在壽命、使用性能、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的焊接件相比差距相當(dāng)大。1.1國(guó)內(nèi)外焊接技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1.1國(guó)內(nèi)焊接技術(shù)的現(xiàn)狀焊接技術(shù)作為制造業(yè)的傳統(tǒng)基礎(chǔ)工藝與技術(shù)，在工業(yè)中應(yīng)用的歷史并不長(zhǎng)，但它的發(fā)展卻是非常迅速的。在短短的幾十年中焊接已在許多工業(yè)部門中為工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，在各個(gè)重要的領(lǐng)域如航空航天、造船、汽車、橋梁、電子信息、海洋鉆探、高層建筑金屬結(jié)構(gòu)中都廣泛應(yīng)用，使焊接成為一種重要制造技術(shù)和材料科學(xué)的一個(gè)重要專業(yè)學(xué)科，開創(chuàng)了連接技術(shù)的新篇章。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接已從簡(jiǎn)單的構(gòu)件連接方法和毛坯制造手段發(fā)展成為制造行業(yè)中一項(xiàng)生產(chǎn)尺寸精確的產(chǎn)品的生產(chǎn)手段。因此，保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率已成為焊接生產(chǎn)發(fā)展的急待解決的問題。在機(jī)械制造業(yè)中不少過去一直用整鑄整鍛方法生產(chǎn)的大型毛坯改成了焊接結(jié)構(gòu)，這大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了成本。許多尖端技術(shù)如宇航、核動(dòng)力等如果不采用焊接結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的。焊接在整個(gè)工業(yè)中的地位還可以從這樣一個(gè)事實(shí)來判斷，即世界主要工業(yè)國(guó)家每年生產(chǎn)的焊接結(jié)構(gòu)約占鋼產(chǎn)量的45%左右，焊接結(jié)構(gòu)之所以有如此迅速的發(fā)展是因?yàn)樗哂幸幌盗袃?yōu)點(diǎn)。（一）與鉚接相比它可以節(jié)省大量金屬材料，大約可減輕15-20%的金屬材料，因?yàn)樗恍枰o助材料，比如角鋼、平板，更不需要鉚釘，而且柳接件經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間以后有可以會(huì)松動(dòng)，影響質(zhì)量，但焊接絕是不可能的，雖然只有一道焊縫，但它屬于原子結(jié)核，所以能夠充分的解決一切問題。其次焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)不需打孔，劃線的工作量也比較少，因此比較省工、省時(shí)間，工作效率當(dāng)然就要高多了。（二）與鑄件相比焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)不需要制作木模和砂型，也不需要專門熔煉，澆鑄，工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。這一點(diǎn)對(duì)于單件和小批量生產(chǎn)特別明顯，換句話說，和鑄件相比就是特別的節(jié)省時(shí)間也就是工作效率高，其次，焊接結(jié)構(gòu)比鑄件節(jié)省材料，一般情況下，它比鑄鋼輕20-30%以上，比鑄鐵件輕50-60%，這主要是因?yàn)楹附咏Y(jié)構(gòu)的截面可以按設(shè)計(jì)的需要來選取，不必象鑄件那樣因工藝的限制而加大尺寸。因?yàn)橐后w要想讓它流動(dòng)的好充分到位，就必須要有較大的空間，這勢(shì)必會(huì)用到更多的金屬材料。

有些構(gòu)件在某些特定的部位它的材質(zhì)有特殊的強(qiáng)度要求，比如大型齒輪的輪緣部分必須要用高強(qiáng)度的耐磨優(yōu)質(zhì)合金鋼，這樣才能長(zhǎng)時(shí)間的使用，保證它的質(zhì)量，但這種鋼材很貴，這就會(huì)大大的提高成本，所以其它部分為了節(jié)省材料可用一般鋼材來制造，這樣即提高了齒輪的使用性能，使它很結(jié)實(shí)耐磨，又節(jié)省了優(yōu)質(zhì)鋼材降低了成本，這就用到了拼焊的方法，比如堆焊和摩擦焊，把工件分別加工后再拼接在一起，形成一個(gè)很完美的整體，可見這一點(diǎn)也是很有優(yōu)勢(shì)的。

因?yàn)橐陨纤榻B的這些焊接的優(yōu)點(diǎn)，所以我們只要正確的認(rèn)識(shí)和切實(shí)的掌握它，并能夠合理的運(yùn)用就能夠獲得高質(zhì)量的構(gòu)件，所以焊接是絕對(duì)不可替代的并值得努力發(fā)展的。

1.1.2國(guó)內(nèi)焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代焊接技術(shù)自誕生以來一直受到諸學(xué)科最新發(fā)展的直接影響與引導(dǎo)，眾所周知受材料，信息學(xué)科新技術(shù)的影響，不僅導(dǎo)致了數(shù)十種焊接新工藝的問世，而且也使得焊接工藝操作正經(jīng)歷著手工焊到自動(dòng)焊，自動(dòng)化，智能化的過渡，這已成為公認(rèn)的發(fā)展趨勢(shì)。在今天焊接作為一種傳統(tǒng)技術(shù)又面臨著21世紀(jì)的挑戰(zhàn)。一方面，材料作為21世紀(jì)的支柱已顯示出幾個(gè)方面的變化趨勢(shì)，即從黑色金屬向有色金屬變化；從金屬材料向非金屬材料變化，從結(jié)構(gòu)材料向功能材料變化，從多維材料向低維材料變化；從單一材料向復(fù)合材料變化，新材料連接必然要對(duì)焊接技術(shù)提出更高的要求。另一方面，先進(jìn)制造技術(shù)的蓬勃發(fā)展，正從住處化，集成化，等幾個(gè)方面對(duì)焊接技術(shù)的發(fā)展提出了越來越高的要求。突出“高”“新”以此來迎接21世紀(jì)新技術(shù)的挑戰(zhàn)。20世紀(jì)中期焊接方法也有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了新的高精密度熱源電子束，等離子束、激光束等，使其精密度，溫度都大大的高出了電弧焊。真空電子束焊可以一次焊接透200mm的金屬，激光焊具有可以在大氣中進(jìn)行焊接的優(yōu)點(diǎn)，由于聚焦后的光斑只有0.2-2mm，由于焊縫小，當(dāng)然變形也就小多了，接頭質(zhì)量高。比如在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車車身等重要領(lǐng)域里創(chuàng)造出了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，完全復(fù)合高效，低耗、清潔、靈活生產(chǎn)的技術(shù)發(fā)展方向。

新材料的出現(xiàn)對(duì)焊接技術(shù)提出了新的課題，成為焊接技術(shù)發(fā)展的重要推動(dòng)力，許多新材料，如耐熱合金，鈦合金，陶瓷等的連接都提出了新的課題。特別是異種材料之間的連接，采用通常的焊接方法，已經(jīng)無法完成，固態(tài)連接的優(yōu)越性日益顯現(xiàn)，擴(kuò)散焊與磨擦焊已成為焊接界的熱點(diǎn)，比如金屬與陶瓷已經(jīng)能夠進(jìn)行擴(kuò)散連接這在以前是不可想象的，所以固態(tài)連接是21世紀(jì)將有重大發(fā)展的連接技術(shù)。通過前面的介紹我們已經(jīng)知道焊接現(xiàn)在已從簡(jiǎn)單的構(gòu)件連接方法和毛壞制造手段發(fā)展成為制造行業(yè)中一項(xiàng)基礎(chǔ)工藝和生產(chǎn)尺寸精確的制成品的生產(chǎn)手段。因此，保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率已成為焊接生產(chǎn)發(fā)展亟待解決的問題。使得實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過程的自動(dòng)控制、焊接工藝制造的自動(dòng)化的需求越來越迫切。另外，計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論、人工智能、電子技術(shù)及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展為焊接過程自動(dòng)化提供了十分有利的技術(shù)基礎(chǔ)，并已滲透到焊接各領(lǐng)域中，取得了很多成果，焊接過程自動(dòng)化已成為焊接技術(shù)的生長(zhǎng)點(diǎn)之一。從焊接技術(shù)發(fā)展來看，焊接自動(dòng)化、機(jī)器人化以及智能化已成為趨勢(shì)。1.1.3國(guó)外國(guó)外專家認(rèn)為：“到2020年焊接仍將是制造業(yè)的重要加工工藝。它是一種精確、可靠、低成本，并且是采用高科技連接材料的方法。目前還沒有其他方法能夠比焊接更為廣泛地應(yīng)用于金屬的連接，并對(duì)所焊的產(chǎn)品增加更大的附加值?！笔澜玟摷捌渌饘佼a(chǎn)量、品種的不斷增長(zhǎng)及其對(duì)制品質(zhì)量、性能要求的日益提高，特別是隨著我國(guó)的入世及世界制造加工基地向我國(guó)不斷轉(zhuǎn)移，作為工業(yè)縫紉和線（材料）的焊割機(jī)和焊絲、焊條的數(shù)量、質(zhì)量和品位及其自動(dòng)化生產(chǎn)水平，也將有很大提高。按每?jī)|噸鋼材需求25萬臺(tái)焊機(jī)，我國(guó)每年消耗鋼材3億噸（焊接結(jié)構(gòu)約1.2億噸），需要焊機(jī)約75萬臺(tái)。不難預(yù)測(cè)，今后8-10年內(nèi)它們將會(huì)繼續(xù)保持持續(xù)高速發(fā)展。為適應(yīng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)急速發(fā)展和激烈競(jìng)爭(zhēng)的需求，焊接設(shè)備與制造業(yè)將以市場(chǎng)為目標(biāo)，進(jìn)行傳統(tǒng)、通用產(chǎn)品的改造、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整、質(zhì)量認(rèn)證和規(guī)范管理，組織化、規(guī)?；I(yè)化、自動(dòng)化的批量生產(chǎn)；同時(shí)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代焊接技術(shù)的研究開發(fā)，特別是發(fā)展高效、節(jié)能、高性能、優(yōu)質(zhì)和多絲高速焊接設(shè)備、重大裝備及其數(shù)字化控制技術(shù)和新焊接材料，取代進(jìn)口，爭(zhēng)取出口。1.2復(fù)合鋼板的特點(diǎn)及應(yīng)用不銹復(fù)合鋼板是由不銹鋼覆層和碳鋼或低合金鋼基層經(jīng)爆炸或軋制或爆炸軋制貼合而成的雙金屬板，這兩種材料結(jié)合既保證了產(chǎn)品優(yōu)良的使用性能，又大大節(jié)省了昂貴的不銹鋼材料，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的鋼種。1.2.1不銹復(fù)合鋼板的焊接特點(diǎn)不銹復(fù)合鋼板是由化學(xué)成分和物理性能有很大差異、焊接性也有重大差異的兩層鋼板組合而成的，因而不可能用單一種焊接材料和焊接工藝進(jìn)行焊接，而應(yīng)將基層和覆層區(qū)別對(duì)待，基層的焊接采用與基層強(qiáng)度相匹配的焊條（或焊絲），其焊接工藝與相應(yīng)的珠光體鋼相同。根據(jù)對(duì)覆層不銹鋼的性能要求，覆層焊縫金屬的成分應(yīng)當(dāng)盡量與覆層鋼板相同，同時(shí)要考慮兩個(gè)問題：一是要考慮覆層不銹鋼本身存在的焊接性問題，例如，在生產(chǎn)實(shí)踐上常常防止焊縫出現(xiàn)熱烈紋，不得不允許焊縫金屬的成分稍稍偏離母材成分，以換取含有少量鐵素體相的組織；二是要考慮基層對(duì)覆層焊縫的稀釋作用，為了克服這一缺陷，合理的辦法是在基層同覆層的結(jié)合面處設(shè)置一個(gè)過渡層，完成由基層到覆層的成分過渡。因此，不銹復(fù)合鋼板焊接的關(guān)鍵問題在于處理好覆層與基層交界部位的焊接性，即過渡層的問題。過渡層的施焊同異種鋼焊接沒什么本質(zhì)不同，為保證過渡層能完成化學(xué)成分由基層到覆層的過渡，很重要的是選擇焊接材料和穩(wěn)定工藝參數(shù)及保證熔合比。同時(shí)在考慮過渡層與覆層，基層的兩個(gè)熔合區(qū)和焊接金屬時(shí)，要使它們均達(dá)到對(duì)不銹復(fù)合鋼板所要求的界面抗剪強(qiáng)度，所以過渡層易薄不易厚。而且還要防止由于覆層與基層金屬之間的熱特理性能（特別是膨脹系數(shù)）差別較大而引起在焊后冷卻過程中或今后服役過程中因溫差應(yīng)力而開裂，應(yīng)當(dāng)保證過渡層具有優(yōu)良的塑性和韌性，使它能夠起到吸收和緩沖力對(duì)兩金屬交界面的有害作用，避免焊接接頭產(chǎn)生裂紋。1.2.2復(fù)合鋼板的應(yīng)用復(fù)合鋼板廣泛應(yīng)用于石油、化工、電站,鍋爐等行業(yè),用于制作反應(yīng)器、換熱器、分離器、球罐、油氣罐、液化氣罐、核能反應(yīng)堆壓力殼、鍋爐汽包、液化石油氣瓶、水電站高壓水管、水輪渦殼等設(shè)備及構(gòu)件。214Cr1MoR+410S復(fù)合鋼板焊接工藝的初步制定2.1引言某石化煉油廠100萬t/a延遲焦化裝置的2臺(tái)焦炭塔,其上段設(shè)計(jì)溫度為450℃,下階段為475℃,設(shè)計(jì)壓力0·35MPa。塔體材質(zhì)為14Cr1MoR,塔體上段采用了14Cr1MoR+410S復(fù)合鋼板,塔體直徑為8600mm,高為34524mm,金屬總重230000kg。由于焦炭塔長(zhǎng)期處于450℃高溫及充焦和除焦的冷熱疲勞作用下運(yùn)行,在塔體的一些部位極易產(chǎn)生疲勞裂紋。因此對(duì)材料的選用和容器制造的質(zhì)量要求十分嚴(yán)格,焊接試板除要進(jìn)行焊接接頭常溫力學(xué)試驗(yàn)外,還要進(jìn)行475℃的全焊縫金屬及焊接接頭的高溫力學(xué)試驗(yàn)。由于焦炭塔的大直徑、大重量,而且受道路運(yùn)輸條件的限制,只能采取在廠房?jī)?nèi)分段預(yù)制,現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝組焊的方法。因現(xiàn)場(chǎng)焊接與廠房預(yù)制的施工條件、焊接工藝等存在很大差異,為此,必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn),確定合適的焊接工藝,并在施工中嚴(yán)格控制最后焊后熱處理等工藝措施,進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制,確保焦炭塔的制造和現(xiàn)場(chǎng)組焊質(zhì)量。2.2母材的焊接性分析14Cr1MoR是低合金珠光體耐熱鋼,供貨狀態(tài)為正火+回火。Cr、Mo元素的加入提高了鋼的抗氧化性和高溫強(qiáng)度。但是由于Cr、Mo同時(shí)是淬透性元素,增加了鋼的淬硬性和冷裂傾向,使母材焊接性變差。所以,焊接這類鋼主要解決2個(gè)方面的問題:(1)防止裂紋;(2)避免回火脆性。嚴(yán)格控制鋼材和焊接材料的化學(xué)成分,尤其是引起脆性的元素(如S、P、As、Sb、Sn等),以及選擇合適的回火參數(shù),可以避免回火脆性。而控制焊接工藝,合理選用焊接材料,焊接時(shí)采取適當(dāng)?shù)母深A(yù)熱、焊后熱處理以及控制焊接線能量等嚴(yán)格的工藝措施,可以有效地防止冷裂紋。410S是鐵素體型不銹鋼。這類鋼耐酸能力強(qiáng),而且有很好的抗氧化性,同時(shí)塑性也較高。鐵素體不銹鋼的主要問題是:在550～820℃長(zhǎng)期加熱時(shí),將析出σ相,σ相是金屬間化合物FeCr,硬而脆。由于它的析出,將使鋼變脆,并降低鋼的耐蝕性。焊接14Cr1MoR+410S復(fù)合鋼板時(shí),因基層與復(fù)層的導(dǎo)熱系數(shù)及線膨脹系數(shù)存在較大差異,焊接過程中會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,因而在焊接及熱處理多次熱循環(huán)過程中,有可能造成復(fù)合層結(jié)合局部開裂。由于合金元素含量較少,在過渡層的焊接中,基層金屬對(duì)過渡層焊縫的合金成分有稀釋作用,影響接頭的使用性能。因此應(yīng)選擇合適的過渡層和復(fù)層焊接材料并控制熱處理工藝,使焊縫組織既能滿足其力學(xué)性能要求,保證了復(fù)層耐蝕性能要求。2.3焊接工藝2.3不銹復(fù)合鋼板的焊接方法與焊接不銹鋼和碳鋼一樣,可以采用焊條電弧焊、埋弧自動(dòng)焊、CO2氣體保護(hù)焊和惰性氣體保護(hù)焊等方法。由于焦炭塔直徑大,噸位重,制造時(shí)采用廠內(nèi)預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)吊裝組焊2個(gè)階段完成焦炭塔的制造。廠內(nèi)預(yù)制成2個(gè)筒節(jié)為一段,縱、環(huán)縫基層焊接均采取埋弧自動(dòng)焊施焊,過渡層和覆層采用焊條電弧焊施焊。現(xiàn)場(chǎng)組焊的環(huán)縫焊接則由于受施工條件的制約全部采用焊條電弧焊進(jìn)行。焊條電弧焊比較容易控制焊縫的熔合比,有利于過渡層的焊接。2.3坡口形式有內(nèi)坡口和外坡口2種,開成X形或K形坡口,使內(nèi)外焊縫金屬體積基本相當(dāng),有利于減小產(chǎn)品的焊接變形。在進(jìn)行坡口加工時(shí),將坡口兩側(cè)各10mm的覆層刨去,廠內(nèi)制造和現(xiàn)場(chǎng)組焊的坡口形式如圖1所示。采用該坡口形式,在進(jìn)行基層焊接時(shí)不會(huì)損傷覆層,有利于保證基層焊縫的焊接質(zhì)量和控制過渡層的熔合比,防止基層對(duì)覆層焊縫金屬的稀釋。不銹鋼復(fù)合板坡口加工在刨邊機(jī)上進(jìn)行。加工完的坡口應(yīng)進(jìn)行外觀檢查,不得有裂紋和分層,否則應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。2.3復(fù)合鋼板基層為14Cr1MoR,系低合金耐熱鋼,焊接材料選用與母材化學(xué)成分相近、強(qiáng)度級(jí)別相當(dāng)?shù)暮覆?并嚴(yán)格控制焊材中的S、P等雜質(zhì)含量,故焊條電弧焊選用R307B焊條,埋弧自動(dòng)焊選用H1CrMo45A焊絲,配CHF603焊劑。過渡層及覆層焊接,為了避免焊接時(shí)由于基層熔化后對(duì)覆層不銹鋼的稀釋作用,以保證熔合區(qū)有足夠的Cr、Ni含量,可選用Cr、Ni合金含量較高的奧氏體焊接材料(A307)或鎳基焊條。但由于容器的工作溫度為475℃,而A307焊條在工作溫度高于425℃時(shí)塑性和韌性較差,不能滿足使用要求。故選用鎳基焊條Ni82,以減少碳鋼對(duì)不銹鋼合金成分的稀釋作用和補(bǔ)充焊接過程中合金元素的燒損,該種焊條具有較好的抗氧化、氣蝕、腐蝕性能,且高溫時(shí)塑性和韌性很好,使接頭具有良好的塑性和韌性。2.3廠內(nèi)預(yù)制部分縱、環(huán)縫基層焊接均采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行,過渡層和覆層采用焊條電弧焊施焊。現(xiàn)場(chǎng)組焊時(shí),基層、過渡層和覆層焊縫均采用焊條電弧焊施焊?；鶎雍附訒r(shí),應(yīng)選擇合適的焊接線能量,過大的線能量會(huì)引起熱影響區(qū)過熱,組織脆化,晶粒粗大,焊接殘余應(yīng)力增大,影響接頭的使用性能;線能量過小,會(huì)使熱影響區(qū)淬硬,也不利于氫的逸出,故也增加冷裂傾向,因此應(yīng)按焊接工藝要求嚴(yán)格控制焊接線能量。埋弧自動(dòng)焊線能量取J=25～35kJ/cm,焊條電弧焊J=15～25kJ/cm可得到滿意的焊接接頭。過渡層焊接是關(guān)鍵技術(shù),在保證焊透的情況下,為了減小合金元素的稀釋,希望熔合比小一些,盡可能采用小的焊接電流、快焊速,焊條不允許做橫向擺動(dòng),覆層被熔化的寬度和深度盡量保持均勻一致。覆層焊接時(shí)應(yīng)選用小的焊接線能量,避免不銹鋼覆層在550～820℃停留時(shí)間過長(zhǎng),而使不銹鋼變脆,影響其耐蝕性能。焊接工藝參數(shù)見表1。表1焊接工藝參數(shù)層次焊接方法焊接牌號(hào)焊材規(guī)格/mm預(yù)熱溫度/℃層間溫度/℃電源極性焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/cm˙min-1基層SHAWR307BФ4.0160~200160~250直流反接150~17025~277~12基層SAWH11CrMo45AФ4.0160~200160~250直流反接500~58028~3035~45過渡層SMAWNi182Ф3.2160160直流反接90~11021~238~11覆層SMAWNi182Ф3.2160160直流反接90~11021~238~112.3耐熱鋼基層焊縫焊前進(jìn)行預(yù)熱的主要目的是防止焊接區(qū)產(chǎn)生淬硬組織和冷裂紋。一般對(duì)14Cr1MoR鋼的預(yù)熱溫度控制在160～200℃,焊接過程中層間溫度應(yīng)保持在160～250℃,焊縫后面氣刨清根前也應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,加熱寬度在坡口兩側(cè)各不小于130mm范圍內(nèi),預(yù)熱采用覆帶式電加熱器進(jìn)行。2.3焊后熱處理分為中間消氫處理和最終熱處理,基層焊后隨即進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)熱處理為中間消氫處理,其目的在于減少焊接接頭的擴(kuò)散氫含量。而最終熱處理的目的不僅在于消除焊接殘余應(yīng)力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力,更重要的是改善基層組織,提高基層接頭的綜合力學(xué)性能。但同時(shí)又要考慮讓不銹鋼覆層在敏化區(qū)間的時(shí)間短些,以減少碳化鉻的析出和鐵素體相轉(zhuǎn)化為脆硬的相,盡量減少焊縫重復(fù)加熱。焊后熱處理程序如下:基層焊接完畢,立即采用覆帶式電加熱器對(duì)焊縫及其兩側(cè)各130mm范圍進(jìn)行(350～400)℃×2h消氫處理,覆層焊接完畢,對(duì)焊縫進(jìn)行各項(xiàng)檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行最終熱處理。焊后最終熱處理曲線如圖2所示。升降溫時(shí)加熱區(qū)內(nèi)最大溫差≤60℃,300℃以下為自由升降溫。圖2最終熱處理曲線14Cr1MoR+410S復(fù)合鋼板焊接工藝指導(dǎo)書表2焊接工藝指導(dǎo)書單位名稱焊接工藝指導(dǎo)書編號(hào)037日期2008.04焊接工藝評(píng)定報(bào)告編號(hào)037焊接方法Ws/DS機(jī)械化程度（手工、自動(dòng)）焊接接頭：對(duì)接坡口形式V型襯墊（材料及規(guī)格）/其他/簡(jiǎn)圖：（接頭形式、坡口形式與尺寸、焊層、焊道布置及順序）母材：類別號(hào)V組別號(hào)V-1與類別號(hào)V組別號(hào)V-1相焊及標(biāo)準(zhǔn)號(hào)JB4730鋼號(hào)14Cr1MoR+410S與標(biāo)準(zhǔn)號(hào)JB4730鋼號(hào)14Cr1MoR+410S相焊厚度范圍：母材：對(duì)接焊縫27～31mm角焊縫/管子直徑、壁厚范圍：對(duì)接焊縫角焊縫/焊縫金屬厚度范圍：對(duì)接焊縫角焊縫/其他/焊接材料：層次基層覆層過渡層焊條型號(hào)R307BNi182Ni182規(guī)格（mm）Ф4.0Ф3.2Ф3.2焊絲牌號(hào)H11CrMo45A//規(guī)格（mmФ4.0//焊劑型號(hào)CHF603//其他///耐蝕堆焊金屬化學(xué)成分（％）CSiMnPSCrNiMoVTiNb其他：焊接位置：對(duì)接接頭焊接位置：2G、5G焊接方向：基層-過渡層-復(fù)層角接接頭焊接位置：/預(yù)熱：預(yù)熱溫度：160~200℃層間溫度：160~250℃預(yù)熱保持方式：電阻加熱，持續(xù)控溫后熱、焊后熱處理：溫度范圍：680~700℃時(shí)間范圍：≥2h其他：升降溫時(shí)加熱區(qū)內(nèi)最大溫差≤60℃314Cr1MoR+410S復(fù)合鋼板焊接工藝評(píng)定3.1評(píng)定時(shí)焊接材料的選用復(fù)合鋼板基層,焊條電弧焊選用R307B焊條及采用ZX7-400B逆變直流器焊機(jī),埋弧自動(dòng)焊選用H11CrMo45A焊絲,配CHF603焊劑。過渡層及覆層焊接,選用鎳基焊條Ni182。焊材熔敷金屬的化學(xué)成分見表3。3.2焊接方法及坡口形式基層焊接均采取埋弧自動(dòng)焊施焊,過渡層和覆層采用焊條電弧焊施焊。坡口形式如圖3所示。焊絲或焊條w(C)w(Mn)w(Si)w(P)w(S)w(Cr)w(Mo)w(Ni)w(Cu)w(As)w(Sb)w(Sn)w(Nb+Ta)H11CrMo45A0.060.840.230.0090.0071.200.460.150.190.00410.00090.005R307B0.050.540.310.0080.0061.200.450.120.120.0030.00070.001Ni1820.037.010.490.0100.00816.810.05067.400.0202.43圖3復(fù)合鋼板坡口形式3.3焊接工藝參數(shù)渡層和復(fù)層采用焊條電弧焊施焊?，F(xiàn)場(chǎng)組焊時(shí),基層、過渡層和覆層焊縫均采用焊條電弧焊施焊。基層焊接時(shí),應(yīng)選擇合適的焊接線能量。埋弧自動(dòng)焊線能量取J=25～35kJ/cm,焊條電弧焊J=15～25kJ/cm,可得到滿意的焊接接頭。過渡層焊接是關(guān)鍵技術(shù),在保證焊透的情況下,為了減小合金元素的稀釋,希望熔合比小一些,盡可能采用小的焊接電流、快焊速,焊條不允許橫向擺動(dòng),覆層被熔化的寬度和深度盡量保持均勻一致。覆層焊接時(shí)應(yīng)選用小的焊接線能量,避免不銹鋼復(fù)層在550～820℃停留時(shí)間過長(zhǎng),而使不銹鋼變脆,影響其耐蝕性能。焊接工藝參數(shù)見表4。層次焊接方法焊接牌號(hào)焊材規(guī)格/mm預(yù)熱溫度/℃層間溫度/℃電源極性焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度/cm˙min-1基層SHAWR307BФ4.0160~200160~250直流反接150~17025~277~12基層SAWH11CrMo45AФ4.0160~200160~250直流反接500~58028~3035~45過渡層SMAWNi182Ф3.2160160直流反接90~11021~238~11覆層SMAWNi182Ф3.2160160直流反接90~11021~238~113.4焊前預(yù)熱對(duì)14Cr1MoR鋼的預(yù)熱溫度控制在160～200℃,焊接過程中層間溫度應(yīng)保持在160～250℃之間,焊縫后面氣刨清根前也應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱,加熱寬度在坡口兩側(cè)各不小于130mm,預(yù)熱采用覆帶式電加熱器進(jìn)行。3.5施焊工藝（1）焊工：由培訓(xùn)考試合格的焊工擔(dān)任試板的焊接工作。（2）焊接程序：先焊基材，進(jìn)行規(guī)定的質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目合格后，再焊接過渡層，最后焊接覆層。（3）基層焊接：焊接基層時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格采用短弧操作，其焊接不得觸及和融化覆層母材，基層焊道表面應(yīng)距復(fù)合界面1-1.5mm，焊道余高應(yīng)≤（4）過渡層焊接：在保證熔合良好的前提下，要盡量減少基層金屬的熔入量，采用直徑≤φ3.（5）過渡層及覆層焊接采用直焊道不擺動(dòng)快速焊，覆層蓋面時(shí)可作輕微擺動(dòng)，擺動(dòng)幅度≤2.5倍焊條直徑。（6）層間溫度的控制：嚴(yán)格控制過渡層、覆層焊接的層間溫度≤100℃。(7）過渡層的控制：焊前將坡口打磨至離覆層表面5.0-6.0mm深，并用磨光機(jī)清除附著殘留在覆層坡口面上的基層焊接飛濺和焊渣。過渡過層厚度23.6焊后熱處理基層焊接完畢,立即采用覆帶式電加熱器對(duì)焊縫及其兩側(cè)各130mm范圍進(jìn)行（350～400）×2h消氫處理,覆層焊接完畢,對(duì)焊縫進(jìn)行各項(xiàng)檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行最終熱處理。熱處理曲線如圖4所示。圖4最終熱處理曲線焊后最終熱處理工藝如下:恒溫溫度:690±10℃;保溫時(shí)間:125～250min;升溫速度:50～120℃/h;降溫速度:50～150℃/h;升降溫時(shí)加熱區(qū)內(nèi)最大溫差≤60℃,300℃以下為自由升降溫3.7實(shí)驗(yàn)結(jié)果按有關(guān)焊接工藝評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和制造技術(shù)條件的要求進(jìn)行了5項(xiàng)焊接工藝評(píng)定。按照制定的焊接工藝進(jìn)行焊接試驗(yàn),試件焊接完畢,焊縫外觀檢查合格,按JB4730標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行無損檢測(cè),全部為Ⅰ級(jí)片,按熱處理工藝進(jìn)行690℃×2h焊后熱處理,并進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)和475℃高溫拉伸試驗(yàn),各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均滿足相關(guān)要求。3.7.1力學(xué)性能試驗(yàn)現(xiàn)以編號(hào)為B22+3-SVP-602-R的工藝評(píng)定為例,其焊接接頭的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分別見表5、表6、表7、表8。表5拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣編號(hào)試樣尺寸/mm極限載荷/KN抗拉強(qiáng)度/（N/mm2）σa2/MPa延伸率/%斷裂部位和特征試驗(yàn)溫度/℃602-1（接頭）25.0×25.3376595焊縫區(qū)常溫602-2（全焊縫）d0=1045.057523.0常溫3-03（全焊縫）4753704753-04（接頭）4653504753-13（接頭）4193104753-14（接頭）415300475表6彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣編號(hào)試樣類型彎心直徑/mm彎曲角度/（°）試驗(yàn)結(jié)果602-1側(cè)彎40180合格602-2側(cè)彎40180合格602-3側(cè)彎40180合格602-4側(cè)彎40180合格表7沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣編號(hào)試樣尺寸/mm缺口類型缺口位置試驗(yàn)溫度/℃沖擊功AKV/J602（1-3）10×10×55V焊縫區(qū)0808066602（4-6）10×10×55V母材0214173182602（7-9）10×10×55V熱影響區(qū)08713752602（10-12）10×10×55V焊縫區(qū)30123116137602（13-15）10×10×55V母材30201203204602（16-18）10×10×55V熱影響區(qū)30169256198表8硬度實(shí)驗(yàn)結(jié)果試樣號(hào)報(bào)告編號(hào)硬度值（HBS）合格值結(jié)論焊縫區(qū)熱影響區(qū)母材602LH0305-68186179181200197217188197185≤225合格3.7.2焊縫金屬化學(xué)成分焊縫金屬化學(xué)成分見表9%w(C)w(Mn)w(Si)w(P)w(S)w(Cr)w(Mo)w(Ni)w(Cu)w(As)w(Sb)w(Sn)0.0570.5060.2100.00650.00581.1990.4710.0550.053<0.005<0.005<0.0053.7.3對(duì)焊接接頭基層進(jìn)行金相試驗(yàn),其金相組織見圖5。圖5焊接接頭金相組織3.將試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)規(guī)定的鋼板的力學(xué)性能相比較可以看出,采用上述焊接工藝進(jìn)行的復(fù)合鋼板焊接工藝評(píng)定試驗(yàn),其焊接接頭的強(qiáng)度指標(biāo)和塑性指標(biāo)完全滿足設(shè)計(jì)要求,焊接接頭和全焊縫金屬在475℃時(shí)的高溫力學(xué)性能也滿足設(shè)計(jì)要求。焊縫及熱影響區(qū)的硬度值合格,焊縫金屬的化學(xué)成分與母材的基本相當(dāng),Sn、Sb、As等雜質(zhì)含量控制在要求的范圍內(nèi)。基層焊縫及熱影響區(qū)的金相組織為鐵素體珠光體+少量粒狀貝氏體,晶粒細(xì)化,組織均勻,保證具有足夠的塑性和韌性。說明選用的焊接材料及制定的焊接工藝和熱處理工藝完全能滿足焊接接頭的性能要求。14Cr1MoR+410S復(fù)合鋼板焊接工藝評(píng)定報(bào)告表10焊接工藝評(píng)定報(bào)告單位名稱：焊接工藝評(píng)定報(bào)告編號(hào)：037焊接工藝指導(dǎo)書編號(hào)：037焊接方法：Ws/DS機(jī)械化程度：（手工+自動(dòng)）接頭簡(jiǎn)圖：（坡口形式、尺寸、襯墊、每種焊接方法或焊接工藝敷焊縫金屬厚度）母材：材料標(biāo)準(zhǔn)：JB4730鋼號(hào)：14Cr1MoR+410S類、組別號(hào)：V-1與類、組別號(hào)：V-1相焊厚度：27～30mm直徑：其他：/焊后熱處理：熱處理溫度（℃）：680～700保溫時(shí)間（h）：≥2h保護(hù)氣體：氣體種類混合比流量（L／min）保護(hù)氣體Ar/8～12尾部保護(hù)氣///背面保護(hù)氣Ar15～30填充金屬：焊材標(biāo)準(zhǔn)：焊材牌號(hào)：焊材規(guī)格：焊縫金屬厚度：其他：/電特性：電流種類：直流極性：反接鎢極尺寸：WCE—20Φ2.5焊接電流（A）：90～110電弧電壓（V）：21～23其他：/焊接位置：對(duì)接焊縫位置：水平固定方向（向上、向下）角焊縫位置：/方向（向上、向下）技術(shù)措施：焊接速度（cm/min）：8～11擺動(dòng)或不擺動(dòng)：擺動(dòng)擺動(dòng)參數(shù)：≤2.5倍焊條直徑多道焊或單道焊（每面）：多層焊或單絲焊：?jiǎn)谓z其他：/預(yù)熱：預(yù)熱溫度（℃）：160～210層間溫度（℃）：160～250其他：/拉伸試驗(yàn)：合格試驗(yàn)報(bào)告編號(hào)：B22+3-SVP-602-R試樣編號(hào)試樣寬度（mm）試樣厚度（mm）橫截面積（mm2）斷裂載荷（kN）抗拉強(qiáng)度（MPa）斷裂部位和特征602-1（接頭25.025.325.0×25.3376595合格602-2（全焊縫）d0=10//45.0575合格3-03（全焊縫）////475合格3-04（接頭）////465合格3-13（接頭////419合格3-14（接頭）////415合格彎曲試驗(yàn)：合格試驗(yàn)報(bào)告編號(hào)：B22+3-SVP-602-R試樣編號(hào)試樣類型試樣厚度（mm）彎心直徑（mm）彎曲角度（°）試驗(yàn)結(jié)果602-1側(cè)彎540180合格602-2側(cè)彎540180合格602-3側(cè)彎540180合格602-4側(cè)彎540180合格沖擊試驗(yàn)：合格試驗(yàn)報(bào)告編號(hào)：B22+3-SVP-602-R試樣編號(hào)試樣尺寸/mm缺口類型缺口位置試驗(yàn)溫度（℃）沖擊吸收功AKV/J602（1-3）10×10×55V焊縫區(qū)0808066602（4-6）10×10×55V母材0214173184602（7-9）10×10×55V熱影響08713752602（10-12）10×10×55V焊縫區(qū)30123116137金相檢驗(yàn)（角焊縫）：根部：（焊透、未焊透）焊縫：（熔合、未熔合）焊縫、熱影響區(qū)：（有裂紋、無裂紋）檢驗(yàn)截面ⅠⅡⅢⅣⅤ焊腳差（mm）（53）無損檢驗(yàn)：合格RT：UT：MT：PT：其他耐蝕堆焊金屬化學(xué)成分（重量％）CMnSiPSCrNiMoCuAsSb0.0570.5060.2100.00650.00581.1990.0550.4710.053<0.005<0.005分析表面或取樣開始至熔合線的距離（mm）：附加說明：結(jié)論：本評(píng)定按JB4708－2000規(guī)定焊接試件、檢驗(yàn)試樣、測(cè)定性能，確認(rèn)試驗(yàn)記錄正確評(píng)定結(jié)果：合格焊工姓名焊工代號(hào)施焊日期編制日期審核日期批準(zhǔn)414Cr1MoR+410S復(fù)合鋼板焊接工藝規(guī)程的制定通過對(duì)14Cr1MoR+410S復(fù)合鋼板焊接工藝的初步制定及對(duì)此焊接工藝的評(píng)定，得出此焊接工藝還是能滿足實(shí)際焊接需要及各方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在進(jìn)行了大量驗(yàn)證工作之后，現(xiàn)進(jìn)行了