复合板焊接工艺全

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1、复合板焊接工艺全石油、化工、航海和军工生产中广泛使用复合钢制造各类耐腐蚀设备。目前应用较多的 复合钢是由较薄的不锈钢与较厚的低合金钢通过爆炸焊、轧制或堆焊等工艺方法制成的双金 属板材。较厚的珠光体钢部分为基层，基层多半由低碳钢或低合金钢组成，要紧满足复合钢 在使用中强度和刚度的要求。不锈钢部分为复层，要紧满足复合钢的耐蚀性等要求。随着复 合钢的应用范畴不断扩大，其焊接日益引起人们的关注。1. 复合钢的差不多性能1.1复合钢的力学性能 生产中应用较多的复合钢板是以不锈钢、镍基合金、铜基合金或钛合金板为复层，低碳 钢或低合金钢为基层，以爆炸焊、复合轧制、堆焊或钎焊方法制成的双金属板材。还能够采 纳

2、电渣焊生产大厚度（100150mm）的轧制复合钢。通常复层只占复合钢板总厚度的5%50%, 一样为10%20%，最小有用厚度为1.5mm。复合钢能够节约大量的不锈钢或钛等贵重金属， 具有专门大的经济价值。碳钢与不锈钢（或镍基合金、钛等）用复合轧制或爆炸焊方法形成的复合钢板,要求具 有一定的拉伸、弯曲等力学性能。为了保证复合钢板不失去原有的综合性能,对基层和复层 必须分别进行焊接,焊接性、焊接材料选择、焊接工艺等由基层、复层材料决定。 拉伸强度 复合钢中的不锈钢复层的力学性能比基层碳钢优良,抗接强度高于碳钢。 复合钢的拉伸强度（。、。）可用下式求出。bso 5 o 5q bc5b5cd式中o 碳

3、钢的抗拉强度，MPa；bc5碳钢的厚度，mm；co 不锈钢的抗拉强度，MPa；bd5不锈钢的厚度，mm。d在实际设计中，美国在ASMF标准中规定：复合钢的整体厚度按基层碳钢的厚度进行设计。 日本有关标准通常也按这种规定进行设计。 弯曲性能 测定复合钢的弯曲性能时，可把不锈钢复层放在外侧，也可把碳钢基层放 在外侧进行弯曲试验。不管采取哪种方法，都必须依照处于外侧材料的弯曲试验规定进行， 目的是为了判定外侧材料的性能。假如把不锈钢放在外侧进行弯曲试验，弯曲半径按与复合钢整体厚度相等的不锈钢厚度 弯曲试验所规定的半径进行弯曲，弯曲时外侧必须不产生裂纹。在碳钢为外侧的弯曲试验时， 应按碳钢整体厚度的规

4、定进行试验。判定复合钢的弯曲性能时，把不锈钢放在内侧，当不锈钢的厚度为4.99.5mm时，半径 R可按复合钢整体厚度的一半（R=5/2）进行弯曲。当不锈钢厚度5 9mm时，弯曲半径R按 等于复合钢整体厚度（R=5 ）进行弯曲。通常规定三个试样中至少一个试样不能在弯曲处的 两端有超过5 0%的分离现象。碳钢与不锈钢爆炸焊时，由于工艺参数不当，有时在接合面交界处能产生硬化的合金层， 当进行弯曲试验时，这种合金层容易形成裂纹。因此，使用爆炸焊复合钢制造承担弯曲载荷 的结构时，必须选用没有硬化合金层的爆炸焊复合钢。1.2不锈复合钢的种类与性能 不锈复层钢板是由较厚的珠光体钢（基层）和较薄的不锈钢（复层

5、）复合轧制而成的双 金属板。基层多为碳钢或低合金钢，复层多为lCR18Ni9Ti、Crl8Nil2Mo2Ti、Cr23Ni28Mo3Cu3Ti 等奥氏体不锈钢，要紧满足耐蚀性能等要求。不锈钢复层通常是在容器里层，厚度一样只点 总厚度的10%20%。我国生产的不锈钢复合钢板种类和力学性能见表1。目前应用较多的是奥氏体系复合钢 板和铁素体系复合钢板。不锈复合钢冷轧薄板和钢带宽度9001200mm、长度2000mm的承诺 偏差应符合GB/T 708-1988的规定。成卷交货时钢卷头、尾厚度不正常的长度分别不超过 6000mm。不锈复合冷轧薄钢板的厚度承诺偏差见表2。不锈复合钢板总厚度及其承诺偏差见

6、表3。复合钢（基层复层）规格/mm5 /MPa b5 /MPaS5/%5T/MPab总厚度宽度长度Q235 1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)Q235 1Cr18Ni12Mo2Ti22(0Cr18Ni12Mo2Ti)370240150Q235 1Cr132237024015020g 1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)6, 8,10,20g 0Cr18Ni12Mo2Ti12,14,1000200025(1Cr18Ni12Mo2Ti)15,16,41025015020g 0Cr13182541025015012CrMo 0Cr1341027020150Q235 1Cr18Ni9

7、20410150Q235 0Cr18Ni12Mo2Ti6, 8,10,Q235 1Cr18Ni12Mo2Ti12,14,20g 1Cr18Ni9Ti15,16,1400400016Mn 1Cr18Ni9Ti不低于基层钢的力学性能18,20,1800800015016Mn 1Cr18Ni12Mo2Ti22,24,16Mn 0Cr1325,28,30表2不锈复合冷轧薄钢板的厚度承诺偏差公称厚度/mm复层厚度承诺偏差/mm复合钢板厚度承诺偏差/mmA级精度B级精度0.81.00.070.081.20.080.101.5不大于复层公称0.100.122.0尺寸的10%0.120.142.50.130.

8、163.00.150.17注：不锈复合薄钢板冷轧后进行热处理、酸洗或类似的处理加工，最后获得适当等级的表面粗糙度。表 3 不锈复合钢板总厚度及其承诺偏差复合钢板总厚度/mm4101115162526303160总厚度承诺偏差9%8%7%6%5%不锈复合钢板表面的质量特点如下。I级表面 钢板两面承诺有深度不大于钢板厚度公差之半，且不使钢板小于承诺最小厚度 的一样的轻微麻点、轻微划伤和辊印。II级表面钢板表面承诺有深度不大于钢板厚度公差之半，且不使钢板小于承诺最小厚度 的下列缺陷。正面：一样的轻微麻点、轻微划伤、凹坑和辊印。反面：一样的轻微麻点、局 部的深麻点、轻微划伤、压痕或凹坑。钢板两面超出上

9、述范畴的缺陷承诺用砂轮清除，清除 深度正面不得大于钢板复层厚度之半，反面不得大于钢板公差。不锈复合钢冷轧薄钢板的力学性能应符合基层材料相应标准的规定，当基层材料选用深 冲拉延钢时，力学性能应符合表 4 的规定。在弯曲部分的外侧承诺产生裂纹，复合界面不承 诺分层。表 4 不锈复合钢冷轧薄钢板的力学性能基层钢号拉伸性能冷弯性能抗拉强度5,/MPa b屈服强度5 /MPas伸长率5 /%弯曲角 度(d=2a)内弯、外弯试验结果复层为奥氏体不锈钢复层为铁 素体不锈钢08A13454903502818180不得有分层、裂纹、折断10A13655103602717180不得有分层、裂纹、折断注：复层为 0

10、Cr13 钢时，力学性能按复层为铁素体不锈钢的规定。基层为其他钢号时，冷轧复合薄钢板的力学性能按基层牌号相应标准的规定执行。a为 复合钢板总厚度。不锈复合钢板标准中没有弯曲试验规定时，可不做弯曲试验；如需求方要求做时，弯曲 直径d=4a。对称型复合钢板任做一个弯曲试验、非对称型复合钢板进行冷弯试验时，复层 厚度大的面在外侧。1.3 复合钢板的接头设计 复合钢板焊接接头设计必须考虑便于分别对基层、复层及过渡层焊接施工和幸免或减少 焊接第一焊道时被稀释的问题。图 1 为不锈钢复合钢板、铜及铜合金复合钢板对接接头的常 用坡口形式。6Sfl=5*65P65*曽眇土护她矿I1 I益b55n65*+ S*

11、65*：5*图I不携钢复合钢板、屛及粥合金复合傳板对接接头常用坡口形式f裁号内的尺寸供埋*骨用他位：mm)钛及钛合金或铝及铝合金复层冶金相容性差。因此在接头设计上应尽量幸免或减少基层 金属熔入复层金属。因此在接头构造上与不锈钢复合钢板有较大区别。图 2为钛及钛合金或 铝及铝合金复合钢板对接接头的常用坡口形式。图2钛及钛合金威铝及铝合金夏合钢板对接接先常用坡口形式对接接头尽可能采纳 X 形坡口双面焊。同时考虑过渡层的焊接特点，尽量减少复层一侧的焊 接工作量。当焊接位置受限，必须单面焊时，可采纳单面 V 形坡口。2. 钛钢复合板的焊接 采纳钛钢复合板能够大大扩展钛的应用范畴和降低结构件的造价，许多

12、国家差不多把 握这种复合板的生产技术。我国差不多采纳爆炸成形以及爆炸轧制技术来生产制造这种复 合板并取得良好成效。2.1 钛钢复合板的分类及性能 目前，生产钛钢复合板最适宜的方法是爆炸成形。也有同时采纳两种工艺来生产钛 钢复合板的：先爆炸成形，然后再进行轧制。在真空条件下轧制钛钢复合板比最初采纳的 真空钎焊工艺更廉价。钛钢复合板和钛不锈钢复合板用于制造在腐蚀环境中承担一定压力、温度的塔、罐、 槽等工程结构。钛钢复合板的分类见表5。钛钢复合板的力学和工艺性能见表6。钛不 锈钢复合板的分类见表 7。钛不锈钢复合板的力学和工艺性能见表 8。表 5 钛钢复合板的分类种类代号0类B00类：用于过渡接头、

13、法兰等高结合强度且不承诺不结合区爆炸钛一钢复合板1类B1存在的复合板2类B21类：将钛材作为强度设计或专门用途的复合板，如管板等爆炸一轧制钛一钢复合板1类BR12类：将钛材作为耐蚀设计，而不考虑强度的复合板，如筒2类BE2体等注：爆炸钛钢复合板以“爆”字汉语拼音第一个字母 B 表示，爆炸轧制钛钢复合 板以 BR 表示。表 6 钛钢复合板的力学和工艺性能拉伸试验剪切强度t b/MPa弯曲试验抗拉强度 t /MPa伸长率5/%0类复合 板其他类复合板弯曲角a/()弯曲直径d/mm OB大于基层或复 合材料标准中 较低一方的规 定值196138内弯180，外弯由复 合材料标准规定内弯时按基层标准，不够2倍时取2倍，外弯时为复合板厚度的3倍注：复合钢板抗拉强度OB按式(7-1)运算。B表 7 钛不锈钢复合板的分类种类代号用途分类爆炸钛一不锈钢复合板0类B0用于过渡接头、法兰等高结合强度且不承诺不结合区存在的某些专门用途1类B1钛材参与强度设计的复合板，或复合板需进行严格加工的结构件，如管板等2B2将钛材作为耐蚀设计，不参与强度设计的复合板，如筒体等注：爆炸钛一钢复合板以“爆”字汉语拼音第一个字母B表示。表8钛不锈钢复合板