16MnR+904L复合钢的焊接工艺

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由于904L是一种比其它一般不锈钢更具耐蚀性的奥氏体型不锈钢，使其在污水处理、化工、造纸等行业得以广泛应用。在硫酸制造业，也有将904L应用于硫酸制造过程的冷却管网和主流程系统。某硫酸制造厂，过去曾采用一般的316L不锈钢用于干吸工段浓硫酸的冷却，由于使用盐水作为冷却介质，有较严重的腐蚀现象。因此，在设备技改过程中，酸冷器壳体材料改用16MnR(12mm)+904L(3mm)不锈复合钢板，管程、管板(30mm)均采用纯904L不锈钢。这样，处理好壳体16MnR+904L复合板的对接以及16MnR+904L复合板与904L管板的对接是酸冷器焊接制造的技术关键。904L复合板中基层金属16MnR的碳含量及合金元素含量都较低，具有良好的焊接性；焊接的难点主要是复层以及904L和16MnR交界处过渡层的焊接。16MnR+904L复合板与904L管板的焊接为异种金属焊接，焊接的难度也比较大，因此需要对其焊接特点进行分析以便制定出合理的焊接工艺。

坡口的加工采用机加工，加工完的坡口应用不锈钢钢丝刷清理，以保证表面光滑且坡口不得有裂纹和分层，否则应作修补。904L复合板与904L管板的对接施焊难度较大，考虑到结构的特殊性及904L有较高的热裂纹敏感性，为了防止因应力过高使用过程中在熔合区出现开裂现象，在16MnR钢一侧选用A052焊条手工堆焊过渡层，复层采用W20.25.5LCu焊丝手工氩弧焊，填充层采用ENiCrFe-3焊条手工电弧焊。焊前需清理坡口两侧各宽20mm范围内的油污、锈迹、金属屑、氧化膜及其它有害杂质，所用的钢丝刷、扁铲等工具都必须是不锈钢制成的。并且在多层多道焊时，必须清理前道焊缝表面熔渣和缺陷等。焊丝表面应除油、除锈并保存于干净、干燥处，焊条应烘干处理并存放在保温筒中。壳体与管板的对接焊焊接工艺参数见表1。

表1 16MnR+904L复合板与904L管板的对接焊焊接工艺参数

焊接层次	焊接材料及规格	焊接电流/A	电弧电压/V	极性
堆焊层(复合板)	A052Φ4.0	100～120	20～25	DCRP
打底层	W20.25.5LCuΦ2.4	80～100	10～14	DCRP
填充及盖面	EniCrFe-3Φ3.2(4.0)	80～90(130～150)	22～25	DCRP

16MnR+904L复合板与904L管板对接焊时，复层受热循环的影响较大，焊接时须严格控制焊接热输入。手工氩弧焊时除了对焊缝正面充氩保护外，焊缝背面也应充氩保护并降温，以免纯奥氏体焊缝过热使焊缝组织粗化。等复层焊缝冷却到低于60℃后再进行填充层焊接，并控制层间温度≤150℃。同时还应注意，进行手工氩弧焊操作时，氩弧焊枪内的保护气体必须导前和滞后5s以上，进行手工电弧焊操作时必须采用短弧操作技术，防止焊缝金属增氧、产生气孔而降低焊接接头力学性能。
将以上工艺应用于实际产品的焊接，焊后用5～10倍的放大镜检查焊缝无裂纹、表面气孔、缩孔、未熔合等缺陷；按JB4730.5-2005标准，对壳体(904L复合板)与管板(904L)的对接焊缝用渗透探伤检测Ⅰ级合格，对壳体纵环缝(16MnR+904L复合板对接)用X射线探伤检测，合格等级为II级合格，符合标准规定。对壳程按规定进行水压试验，经检查无渗漏，无明显的异常变形。