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復合鋼制作的容器，產(chǎn)品規(guī)格：直徑為1400～2200mm，復合鋼板厚為（18＋3）mm，設計標準為GB 150-1998，JB／T 4710-2005，設計壓力為1.43MPa設計溫度為73℃，介質(zhì)為柴油、汽油、焦化干氣，要求設備焊后對塔體內(nèi)表面進行酸洗和鈍化處理。

一、20R／06Cr13Al 復合鋼焊接性

  1. 化學成分及力學性能 

   20R／06Cr13Al復合鋼屬于鐵素體復合鋼板，復層為鐵素體不銹鋼，基層為珠光體鋼，其化學成分見表5-38和表5-39。

    表5-38 20R／06Cr13AI復合鋼板的化學成分及力學性能 、表5-39 20R／06Cr13Al復合鋼板的力學性能

  2. 焊接特點 

    該類復合鋼板的焊接性主要取決于鐵素體鋼的物理性能、化學成分、接頭形式及填充材料的種類。

    焊接接頭容易產(chǎn)生冷裂紋，復合鋼板的焊接也屬于異種鋼的焊接，其基層與復層母材在成分、性能等方面有較大的差異，而且基層與復層的焊接材料也同樣存在較大的差異，因此稀釋作用強烈，增大了結(jié)晶裂紋傾向，導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：基層和復層的鉻含量差別較大，促使碳向復層遷移擴散，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

   為了保證復合鋼板的焊接質(zhì)量，首先要恰當?shù)剡x擇復層和基層的焊接材料，有效地防止稀釋和碳的遷移等問題，在基層與復層之間要焊過渡層。

   復層用焊接材料應保證熔敷金屬的主要合金元素不低于復層母材標準規(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度不低于基層母材標準規(guī)定的抗拉強度下限值，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，以保證能補充基層對復層造成的稀釋。焊接20R／06Cr13Al復合鋼板用焊條和焊絲的熔敷金屬的化學成分見表5-40。

四、焊接次序

   復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，焊前對焊條進行350℃烘干2h，以防焊接時產(chǎn)生氣孔。然后用埋弧焊進行施焊，要嚴格控制焊接速度等焊接參數(shù)，保證焊縫一次合格率。用磨光機徹底清理根部焊縫，用焊條電弧焊從背面進行打底焊，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，預留出1.5～2.5mm的基層厚度，用A062焊條進行電弧焊，焊前對焊條進行150℃烘干1h，采用小的熱輸入、反極性、直線運條和多層多道焊。

  3. 復層的焊接 

     復層焊接時，采用A062焊條，焊前對焊條進行150℃烘干1h，采用短弧、小電流、快速焊、不作橫向擺動，并且嚴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

  復合鋼板的基層要保證容器要求承受的壓力，而復層應滿足需要的耐蝕性，在復合鋼制容器的生產(chǎn)過程中，復層可能被污染，故對塔體內(nèi)表面要進行酸洗鈍化處理。

七、無損檢測

  20R／06Cr13Al復合鋼板焊接接頭產(chǎn)生冷裂紋有一定的潛伏期，當然與填充材料和焊接工藝密切相關。為了保證獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，焊后需要停留24h再進行無損檢測。

  對復合鋼板的焊縫進行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復合鋼板的對接焊縫先進行過焊接工藝評定，其力學性能試驗結(jié)果見表5-42，完全滿足設計圖樣的要求。

   表5-42 復合鋼板對接焊縫的力學性能試驗結(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到99％，符合了設計圖樣要求也滿足了生產(chǎn)實際需要。