浙江至德鋼業(yè)有限公司生產(chǎn)的100萬噸／年延遲焦化裝置均由主體材質(zhì)為20R／06Cr13Al復(fù)合鋼制作的容器，產(chǎn)品規(guī)格：直徑為1400～2200mm，復(fù)合鋼板厚為（18＋3）mm，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為GB 150-1998，JB／T 4710-2005，設(shè)計壓力為1.43MPa設(shè)計溫度為73℃，介質(zhì)為柴油、汽油、焦化干氣，要求設(shè)備焊后對塔體內(nèi)表面進(jìn)行酸洗和鈍化處理。
一、20R／06Cr13Al 復(fù)合鋼焊接性
1. 化學(xué)成分及力學(xué)性能
20R／06Cr13Al復(fù)合鋼屬于鐵素體復(fù)合鋼板，復(fù)層為鐵素體不銹鋼，基層為珠光體鋼，其化學(xué)成分見表5-38和表5-39。
表5-38 20R／06Cr13AI復(fù)合鋼板的化學(xué)成分及力學(xué)性能 、表5-39 20R／06Cr13Al復(fù)合鋼板的力學(xué)性能
2. 焊接特點
該類復(fù)合鋼板的焊接性主要取決于鐵素體鋼的物理性能、化學(xué)成分、接頭形式及填充材料的種類。
焊接接頭容易產(chǎn)生冷裂紋，復(fù)合鋼板的焊接也屬于異種鋼的焊接，其基層與復(fù)層母材在成分、性能等方面有較大的差異，而且基層與復(fù)層的焊接材料也同樣存在較大的差異，因此稀釋作用強(qiáng)烈，增大了結(jié)晶裂紋傾向，導(dǎo)致異種鋼焊接接頭在焊后冷卻時容易形成淬硬組織，同時珠光體與鐵素體的線脹系數(shù)相差較大，接頭中會產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，都會促使焊接冷裂紋的產(chǎn)生。此外焊接接頭易產(chǎn)生脆性：基層和復(fù)層的鉻含量差別較大，促使碳向復(fù)層遷移擴(kuò)散，而在其交界面的焊縫金屬區(qū)域形成增碳層和脫碳層，加劇熔合區(qū)的脆化。
二、焊接方法的選擇
根據(jù)設(shè)計圖樣的要求，采用焊條電弧焊施焊，但生產(chǎn)單位可以自選其他焊接方法。由于延遲焦化裝置的塔器規(guī)格大，且數(shù)量多，選用焊條電弧焊＋埋弧焊相結(jié)合的焊接方法，既能保證產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，又能滿足客戶的工期要求。
三、焊接材料的選擇
為了保證復(fù)合鋼板的焊接質(zhì)量，首先要恰當(dāng)?shù)剡x擇復(fù)層和基層的焊接材料，有效地防止稀釋和碳的遷移等問題，在基層與復(fù)層之間要焊過渡層。
復(fù)層用焊接材料應(yīng)保證熔敷金屬的主要合金元素不低于復(fù)層母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下限值，對于06Cr13Al焊接采用焊條電弧焊，焊條選用A062；基層按基層鋼材合金含量選用焊接材料，以保證焊接接頭的抗拉強(qiáng)度不低于基層母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度下限值，基層根部選用焊條電弧焊，焊條為J427；埋弧焊選用填充焊絲為H08A，焊劑為HJ431；過渡層焊接材料選用A062，以保證能補(bǔ)充基層對復(fù)層造成的稀釋。焊接20R／06Cr13Al復(fù)合鋼板用焊條和焊絲的熔敷金屬的化學(xué)成分見表5-40。
四、焊接次序
復(fù)合鋼板的焊接次序如圖5-20所示，即先焊基層焊縫，再焊過渡層焊縫，最后焊復(fù)層焊縫。過渡層的熔焊金屬在基層的厚度為1.5～2.5mm為宜，在復(fù)層處的厚度為0.1～1.5mm為宜。
五、焊接要點
1. 基層的焊接
先焊基層焊縫，使用J427 焊條進(jìn)行焊條電弧焊打底，打底焊的厚度不能太薄，以防埋弧焊時因焊接參數(shù)太大而燒穿，焊前對焊條進(jìn)行350℃烘干2h，以防焊接時產(chǎn)生氣孔。然后用埋弧焊進(jìn)行施焊，要嚴(yán)格控制焊接速度等焊接參數(shù)，保證焊縫一次合格率。用磨光機(jī)徹底清理根部焊縫，用焊條電弧焊從背面進(jìn)行打底焊，以保證焊縫背面良好的成形和內(nèi)在的質(zhì)量。
2. 過渡層的焊接
復(fù)合鋼板焊接的重點和難點均在過渡層的焊縫上，在焊基層焊縫時，預(yù)留出1.5～2.5mm的基層厚度，用A062焊條進(jìn)行電弧焊，焊前對焊條進(jìn)行150℃烘干1h，采用小的熱輸入、反極性、直線運(yùn)條和多層多道焊。
3. 復(fù)層的焊接
復(fù)層焊接時，采用A062焊條，焊前對焊條進(jìn)行150℃烘干1h，采用短弧、小電流、快速焊、不作橫向擺動，并且嚴(yán)格控制層間溫度不大于150℃。這樣可以有效地防止焊縫在高溫停留時間過長，否則會出現(xiàn)粗晶脆化傾向，焊接參數(shù)見表5-41。
六、酸洗鈍化處理
復(fù)合鋼板的基層要保證容器要求承受的壓力，而復(fù)層應(yīng)滿足需要的耐蝕性，在復(fù)合鋼制容器的生產(chǎn)過程中，復(fù)層可能被污染，故對塔體內(nèi)表面要進(jìn)行酸洗鈍化處理。
七、無損檢測
20R／06Cr13Al復(fù)合鋼板焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋有一定的潛伏期，當(dāng)然與填充材料和焊接工藝密切相關(guān)。為了保證獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，焊后需要停留24h再進(jìn)行無損檢測。
對復(fù)合鋼板的焊縫進(jìn)行100％滲透檢測，均符合JB／T4730.5規(guī)定，I級合格。
對所有塔器的對接接頭進(jìn)行射線檢測，符合JB／T4730.5規(guī)定，II級合格。
八、焊接接頭性能
對20R／06Cr13Al復(fù)合鋼板的對接焊縫先進(jìn)行過焊接工藝評定，其力學(xué)性能試驗結(jié)果見表5-42，完全滿足設(shè)計圖樣的要求。
表5-42 復(fù)合鋼板對接焊縫的力學(xué)性能試驗結(jié)果（試樣尺寸：5mm×10mm×55mm）
采取上述工藝措施，產(chǎn)品焊接一次合格率達(dá)到99％，符合了設(shè)計圖樣要求也滿足了生產(chǎn)實際需要。
