複合鋼闆具有雙金屬闆材特點:基層既能滿足設備強度和剛度的需求,複層有色金屬又能滿足耐蝕、耐磨、耐高溫等需求。既可節約大量的有色金屬,降低生産成本,又不影響其綜合使用性能,因而被化工、醫藥等行業廣泛應用。UNS N08825奧氏體 Ni-Fe-Cr-Mo-Cu系列鎳基合金,在中等氧化性環境、中等還原性環境中都具有良好的抗腐蝕能力,在室溫和高達550℃時也具有很好的力學性能。

N08825 Q345複合鋼闆制洗滌器是某大型煤基讒怪項目設備,設計壓力為4.6MPa，設計溫度為380℃,介質為合成氣 酸性水,簡體及錐體采用N08825 Q345複合鋼闆,其厚度為(4 28) mm、(4 35) mm和(4 50) mm，端口的長頸法蘭采用16Mnll 鍛件,内表面及密封面均堆焊NO8825。如圖1所示,由于此台複合闆較厚,設備結構不規則,且需要大面積堆焊鎳基耐蝕合金NO8825。焊接難度較大,所以制定合理的焊接工藝是确保焊接質量的關鍵。

焊接特點及焊接性分析

為了保證複合鋼闆不失去原有的綜合性能,對基層和複層必須分别進行焊接,其焊接性、焊材選擇、焊接工藝等由基層、複層材料分别決定。此台設備基層材料Q345R是低合金高強度鋼,具有良好的焊接性;複層材料 UNS NO8825為面心立方晶格結構奧氏體合金,其焊接性與奧氏體不鏽鋼相似,也具有良好的焊接性。

複合鋼闆其基層和複層交界處的焊接屬異種鋼焊接,其焊接性主要取決于基層和複層的物理性能、化學成分、接頭形式及填充金屬成分。而此台設備基層材料Q345R與複層材料 NO8825本身在成分、性能等方面有較大差異,而且基層與複層的焊接材料也同樣存在較大差異。因此,此複合鋼闆基層焊縫金屬與複層焊縫金屬的互溶及稀釋作用非常強烈。

在 NO8825 Q345複合鋼闆的焊接中,焊接基層時應避免Ni合金元素滲入而導緻碳鋼基層焊縫金屬嚴重硬化和脆化,該硬化對冷裂紋極為敏感,易于産生裂紋;而在複層堆焊過程中,基層中的C元素易進入複層中,複層中Ni元素易進入基層中,這種互溶及稀釋使複層的抗腐蝕性能和基層的強度降低;另外,在塾基合金的堆焊過程中,鎳基合金中S、P等雜質及某些元素能與Ni形成低熔點共晶,富集于晶界,在焊接應力作用下,容易産生熱裂紋;在炀基合金與低合金鋼的過渡層堆焊時容易産生H、0、CO及蒸汽氣孔。

H,、O,、CO在液态鎳中溶解度相當大，而在固态鎳中溶解度大大降低。由于鎳的流動性差，在焊縫金屬凝固前，氣體來不及逸出而易形成氣孔。由于鎳及鎳合金導熱性差，容易發生過熱，引起晶粒長大，易降低接頭性能。針對以上可能出現的問題，選擇合适的焊接材料、制定合理的坡口形式及焊接參數是保證焊接質量的關鍵。

焊接方法及坡口形式

考慮到設備的複雜結構及公司的硬件設施，基層的縱、環焊縫、過渡層及複層采用焊條電弧焊施焊;焊接試闆的坡口采用機械加工的方法，坡口的結構采用内大外小、帶台階的形式，具體如圖2所示。

N08825 Q345R複合鋼闆的焊接時，先焊基層，後焊過渡層，在堆焊表面複層。基層選用GB/T5117E5015焊條，過渡層選用SFA—5.11 ENiCrMo—3焊條，複層的焊接選用SFA—5.11 ENiCrMo—3焊條，焊前按照焊接材料說明書及工藝要求進行烘烤，随用随取。其中ENiCrMo-3焊條的化學成分見表1。

(1)對鎳基合金 NO8825 Q354R 複合鋼闆,采用合理的坡口形式及焊接順序,可以有效地避免因成分稀釋和互溶而引起各種焊接缺陷,确保基層焊接接頭的各項性能指标符合标準。

(2）過渡層、蓋面層的堆焊采用ENiCrMo—3焊條,可以确保複層主要化學成分Ni、Cr、Mo和Fe的含量,同時坡口加工時預留的台階式深度增加了過渡層、蓋面層的堆焊厚度,使複層焊态表面以下3mm處的化學成分也能完全符合标準的要求。

(3)堆焊過渡層、蓋面層時,應采用小的熱輸入、短弧、壓道焊和适當層間溫度及焊接技術措施;同時選用的焊材中添加了一定量的 Nb Ta元素,增加了合金的穩定性,使堆焊表面具有較好的抗晶間腐蝕能力。

(4)在不影響複層鎳基合金性能的前提下,采用合理的熱處理工藝方案确保 N08825 Q345複合鋼闆原有的綜合性能,滿足此台設備在380℃設計溫度下的使用性能。

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