普光净化厂20R+0Cr13Al 复合钢管线的维修焊接

摘要：本文阐述了20R+0Cr13Al复合钢的焊接特性，针对在焊接过程中易出现的问题进行了详细的分析，并采取了合理的工艺措施，确保了管线焊接质量。

关健词：复合钢板  焊接特性  稀释作用   脆化  酸洗钝化

0  前言

我中心为普光净化厂联合装置检修克劳斯炉主油泵管线改造均是由主体材质为20R+0Cr13Al 复合钢板制作的管线，产品规格为：直径50-80mm，复合板材（14-18）+3mm，设计标准为GB150-1998，JB/T4710-2005，设计压力为1.43MPa，设计温度73℃，介质为润滑油要求设备焊后对塔体内表面进行酸洗钝化处理。

120R+0Cr13Al复合钢板焊接性分析

1.1化学成分及机械性能

20R+0Cr13Al复合材料属于铁素体-马氏体系复合钢管，复层为铁素体-马氏体不锈钢，基层为20R钢。

1.2 焊接特点

该类复合钢管的焊接性主要取决于马氏体钢的物理性能、化学成分、接头形式及填充材料的种类。

1．2．1焊接接头容易产生冷裂纹：复合钢管的焊接也属于异种钢的焊接，其基层与复层母材本质在成分、性能等方面有较大差异，而且基层与复层的焊接材料也同样存在较大差异，因此稀释作用强烈，增大了结晶裂纹倾向；异种钢接头在焊后冷却时容易形成淬硬组织，同时珠光体与马氏体的线膨胀系数相差较大，接头中会产生较大的焊接应力，都会促使焊接冷裂纹的产生。

1．2．2焊接接头产生脆化： 基层和复层的含铬量差别较大，促使碳向覆层迁移扩散，而在其交界的焊缝金属区域形成增碳层和脱碳层，加剧熔合区的脆化。

2   焊接方法的选择

根据设计图纸要求焊接采用焊条电弧焊，但生产单位可以自选焊接方法。由于延迟焦化装置的塔器规格大，且数量多，我们采用的是手工电弧焊和埋弧自动焊相结合的焊接方法，这样既能保证产品的焊接质量，又能满足客户的工期要求。

3   焊材的选择

为保证复合钢管的焊接质量，首先要恰当地分别选择复层和基层的焊接材料。为更有效地防止稀释和碳迁移等问题，在基层与复层之间加焊过渡层。

复层用焊接材料应保证熔敷金属的主要合金元素含量不低于复层母材标准规定的下限值，对于0Cr13Al钢板的焊接采用手工电弧焊，焊条选用E309-16；基层按基层钢材合金含量选用焊接材料，保证焊接接头的抗拉强度不低于基层母材标准规定的抗拉强度下限值，基层焊接根焊选用手工电弧焊，焊条选用E4315，填充采用埋弧自动焊，焊丝用H08A，焊剂HJ431；过渡层焊接材料选用E309-16，以保证能补充基层对覆层造成的稀释。

4    焊接程序

先焊基层焊缝，再焊过渡层焊缝，最后焊复层焊缝，过渡层的熔焊金属在基层的厚度宜为1.5-2.5mm，在复层处的厚度宜为0.5-1.5mm。

5   焊接要点

5.1 基层的焊接

先焊基层焊缝，用E4315焊条手工电弧焊打底，根焊的厚度不能太薄，以防埋弧焊时因工艺参数太大而烧穿，焊前对焊条进行350℃烘干，短弧焊接，防止气孔产生。然后用埋弧自动焊进行填充焊接，严格控制焊接速度等工艺参数，保证焊缝的一次合格率。用磨光机彻底清理根部焊缝，用手工电弧焊从背面进行封底焊，以保证焊缝背面良好的成形和内在质量。

5.2 过渡层的焊接

复合钢管焊接的重点和难点均在过渡层的焊接上，在焊基层焊缝时，预留出1.5-2.5mm的基层厚度，用E309-16焊条进行焊接，焊前对焊条进行150℃烘干，采用小的热输入、反极性、直线运条和多层多道焊。

5.3 复层的焊接

复层焊接时采用E309-16焊条进行焊接，焊前对焊条进行150℃烘干，采用短弧、小电流、快速焊，不作横向摆动，并且严格控制层间温度不大于150℃，这样可以有效防止焊缝在高温停留时间过长，否则会促使粗晶脆化倾向。

6  酸洗钝化处理

复合钢管的基材就是要保证管线要求承受的压力，而复层满足需要的耐腐蚀性能，在复合管线的生产制造过程中，复层可能被污染，故而对管线内表面进行酸洗钝化处理。

7  无损检测

铁素体-马氏体系复合钢管接头产生冷裂纹的潜伏期与填充材料种类和焊接工艺密切相关，焊后须停留24小时再进行无损检测，以保证产品的焊接质量。

7.1 渗透检测

对复合钢管的复合层焊缝进行100%渗透检测，符合JB/T4730.5-2005的规定，I级合格

7.2 射线检测

对所有管线的对接焊接接头进行射线检测，符合JB/T4730.5-2005的规定。II级合格。

8  性能参数

对20R+0Cr13Al（14+3）复合钢管的对接焊缝进行了工艺评定，其力学性能试验如下表所示。

通过工艺评定试验、产品样管和产品焊接质量的检验，产品试管及工艺评定的力学性能试验数据符合要求，采取上述工艺措施后，产品焊接一次合格率达到了99%，满足了设计和业主的要求。9  结论

1）选择合适的焊接材料以降低焊缝强烈的稀释作用。

2）焊接过渡层及复层时采用多层多道焊。

3）焊后必须停留24小时再进行无损检测。

参考文献：

1、 李亚江等，异种难焊材料的焊接及应用 北京：化学工业出版社  2004。

2、机械工业出版社  《焊接手册》第2卷 材料的焊接  2001。