壓力容器用不銹鋼復(fù)合板焊接性能探析

宋延淼

【摘 要】壓力容器生產(chǎn)過程中，不銹鋼復(fù)合板是最為常見的材料。不銹鋼復(fù)合板強(qiáng)度高，具有良好的抗腐蝕性能，并且耐磨損、壽命較長，較奧氏體不銹鋼更具優(yōu)勢(shì)。然而，不銹鋼復(fù)合板焊接過程中，由于復(fù)合層厚度不均，會(huì)導(dǎo)致加工坡口時(shí)出現(xiàn)剝離不凈的情況，使得焊接縫中的合金元素含量上升。上述情況會(huì)造成焊接縫變脆，對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生一定程度影響?；诖?，本文對(duì)壓力容器用不銹鋼復(fù)合板焊接性能進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)觀點(diǎn)，以供參考。

【關(guān)鍵詞】壓力容器；不銹鋼；復(fù)合板；焊接

【Abstract】In the production of pressure vessels， clad plate of stainless steel is the most common material.Clad plate of stainless steel high strength， good corrosion resistance and wear resistance， longer life expectancy， more advantages than austenitic stainless steel.Stainless steel compound plate welding process， however， due to the uneven thickness of the composite layer， would lead to stripping when chamfering of dirty， alloying elements content in the welding seam.These circumstances will cause weld seams crisp， had some impact on welding quality.Based on this， this stainless steel clad plate for pressure vessel welding performance is analyzed， and put forward views for reference.

【Key words】Pressure vessel； Stainless steel； Composite plate； Welding

1 不銹鋼復(fù)合板焊接工藝概述

從不銹鋼復(fù)合板焊接工藝發(fā)展角度來看，高速度、高溶敷率、高質(zhì)量是首要目標(biāo)。在這種目標(biāo)需求下，也催生了一系列新型工藝，如多絲多弧焊接工藝、多元?dú)怏w保護(hù)焊接工藝、活性化焊接工藝等。以多絲多弧焊接工藝為例，該工藝極大程度上提升了焊接生產(chǎn)速度及金屬熔敷率，在角焊縫高速焊接中具有很好的適用性，其焊速高達(dá)1.8m/min[1]。在智能化技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，焊接技術(shù)也將朝著智能化方向發(fā)展，以獲取更優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量及工作效率。

2 合金元素對(duì)過渡區(qū)鋼的影響分析

過渡區(qū)鋼中除了C與Fe外，還存在部分雜質(zhì)元素如Ni、Cu、Cr、P、S等。這些雜質(zhì)元素會(huì)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)加工產(chǎn)生一定程度影響，導(dǎo)致成品質(zhì)量下降[2]。因此，優(yōu)質(zhì)鋼中的雜質(zhì)元素含量具有嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)，具體如下表所示：

以下，對(duì)雜質(zhì)元素具體影響進(jìn)行綜合性闡述：

2.1 淬火性能影響

（1）淬透性影響。易造成晶粒粗化的元素如Mn、P、Ni、Cr等會(huì)提升淬透性；而部分元素如Al、Co等會(huì)促進(jìn)晶粒細(xì)化，導(dǎo)致淬透性降低（2）回火脆性影響。Mn、Cr、Cu、Ni、V等會(huì)一定程度上增強(qiáng)過渡區(qū)鋼的回火脆性，使鋼性能受到影響；而Be則會(huì)延遲回火脆性，對(duì)鋼性能起到保護(hù)作用。

2.2 機(jī)械性能影響

鋼的性能主要由鐵素體及碳化物相對(duì)分布情況所決定。與此同時(shí)，合金元素也會(huì)對(duì)鋼的力學(xué)性能產(chǎn)生一定程度影響。部分合金元素溶于固溶體當(dāng)中，由于其原子體積及結(jié)構(gòu)與Fe原子有所差異，因而會(huì)導(dǎo)致鐵晶體點(diǎn)陣出現(xiàn)畸變，使得鋼韌性與延展性降低，但固溶體強(qiáng)度、硬度則會(huì)上升。合金元素對(duì)調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能的影響具體如表2所示。

2.3 化學(xué)性能影響

高溫焊接時(shí)，鋼材會(huì)受到O2或SO2侵蝕。若鋼中含有適量的Si、Al等元素，則可在表面生成一層氧化膜，避免鋼材受到氧化。過渡區(qū)鋼中的C會(huì)一定程度上影響其抗腐蝕性，當(dāng)C含量增加時(shí)，抗腐蝕性能會(huì)明顯下降。不含任何合金元素的微碳純鐵對(duì)酸、堿混合介質(zhì)具有較好的抗腐蝕性，這使得超低碳不銹鋼材料愈來愈受到重視。當(dāng)鋼中含有適量Cu與P時(shí)，可大幅度增強(qiáng)抗腐蝕能力，特別是含銅鋼具有較強(qiáng)的油漆吸附作用，可對(duì)油漆層產(chǎn)生保護(hù)作用，使其不易脫落。

3 各類型材料焊接性能分析

熱軋低合金高強(qiáng)度鋼可通過加入Mn、Si等元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化，促使其整體強(qiáng)度的提升。熱軋鋼合金元素含量較少，碳量相對(duì)較低，不易出現(xiàn)冷裂，但焊縫中可能會(huì)出現(xiàn)熱裂紋（由C、S、P所致）。通過降低焊縫中母材的溶合比，可提升焊縫形狀系數(shù)，起到控制熱裂紋的作用。珠光體耐熱鋼可加入Cr、Mo、W等元素來提升抗氧化能力，加入這些合金元素后，其抗腐蝕能力、抗蠕變能力也將有所上升，使鋼材整體焊接性能得以改善。奧氏體不銹鋼焊接過程中可選用超低碳焊接材料，用較小的焊接熱輸入來提升冷卻速度，可有效防止裂紋。

4 結(jié)語

不同類型的鋼材料，其焊接屬性存在一定程度差異，通過加入適量合金元素，并對(duì)相關(guān)工藝進(jìn)行優(yōu)化，可有效提升焊接質(zhì)量，促使產(chǎn)品達(dá)標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]呂朝陽，趙麗玲.通過焊接與軋制制備的不銹鋼/碳鋼復(fù)合板的組織與性能[J]. 焊接，2015（02）：23-28+70.

[2]廖東波，查五生，李偉.退火及熱軋對(duì)碳鋼-不銹鋼爆炸焊接復(fù)合板性能的影響[J].焊接學(xué)報(bào)，2013（01）：109-112+118.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]