一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法与流程

1.本发明涉及不锈钢复合板金属焊接技术领域，尤其涉及一种不锈钢复合板(304+q235+304)设备筒体焊接方法。


背景技术：

2.随着石化产品的需求日益增大，其产量也在逐年增加，液态石化产品的生产、运输、反应、储存等问题变得尤为突出。传统的单层碳钢设备筒体的防腐技术在耐蚀可靠性、经济性指标上都已难以满足需要，如添加缓蚀剂、采用塑料内涂层及使用非金属管材等。为解决石化产品对设备筒体的腐蚀问题，不锈钢复合板因其具有优良的防腐性能和加工工艺性能在石油、化工等腐蚀性环境中被大量应用。但采用纯不锈钢钢板的成本较高，特别是作为设备筒体使用时这个问题尤为突出。原有单一材质钢板的焊接工艺相对简单，焊接质量好控制。但复合钢板的焊接为异种钢的焊接，焊接工艺相对复杂，焊接质量不好控制。
3.原有焊接工艺由于基层与复层之间的化学成分及理化性能差异较大，在焊接过程中易出现复层焊缝被稀释产生偏析或者出现其他焊接缺陷等，导致难以获得高质量的焊接接头。原有的焊接工艺如图4所示，全氩焊接分为六层：1)筒体内壁封底焊，2)复层焊接，3)过渡层焊接，4)基层焊接，5)过渡层焊接，6)表层封面焊接。一道厚为10mm的复合板焊接缝需全氩焊接六层完成，工序极其繁琐。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，不仅可以提高焊接效率，而且焊缝质量优异，易于达到图纸和规范的相关要求。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
6.一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，包括如下步骤：
7.1)复合板中间基层为碳钢层，两侧复层为不锈钢层；将卷制好的复合板设备筒体用等离子切割出v型坡口角度，预留钝边，钝边高度为复层厚度，并用角磨机将坡口打磨光亮，将设备筒体复合板对接；
8.2)复合板组对时，预留焊缝间隙进行点焊，点焊采用氩弧焊双枪对焊，设备筒体成型后焊缝内壁加若干块弧板防止焊接变形，将点焊焊肉表面全部打磨，清除表面氧化层，并将焊点左右两端打磨成斜角，以便于在满焊过程中与点焊焊肉连接良好；
9.3)纵口焊接：焊缝采用三层焊接，第一层为打底层为不锈钢层与碳钢层异种钢焊接，选用不锈钢氩弧焊丝，利用氩弧焊双枪对焊一次完成；中间层为碳钢基层焊接，采用碳钢焊条，利用手工电弧焊一次填充完成；第三层为面层为碳钢层与不锈钢层异种钢焊接，采用不锈钢焊条，利用手工电弧焊一次填充，完成设备筒体的纵向焊缝焊接；
10.4)横口焊接：焊缝采用三层焊接，第一层为打底层为不锈钢层与碳钢层异种钢焊接，选用不锈钢氩弧焊丝，利用氩弧焊双枪对焊一次完成；中间层为碳钢基层焊接，选用碳钢焊条利用手工电弧焊一次完成焊缝填充；第三层为面层为碳钢层与不锈钢层异种钢焊
接，采用不锈钢焊条，利用手工电弧焊，进行多道焊接封面。
11.钢板复层厚度为1-2mm，中间基层厚度为8-12mm。
12.所述v型坡口单边角度为30
°
，焊缝间隙为3～4mm。
13.所述复合板材质为304+q235+304。
14.上述步骤3)的纵口焊接中，打底层焊接使用er309氩弧焊丝，焊丝直径为2mm，双枪对焊筒外为主焊枪，筒内为副焊枪，主焊枪电流设为50～70a，副焊枪电流较主焊电流低10a；中间层焊接使用j422碳钢焊条，焊条直径为4mm，焊接电流为105～120a；面层焊接使用a302不锈钢焊条，焊条直径为4mm，焊接电流100～110a。
15.上述步骤4)的横口焊缝中，打底层焊接使用er309氩弧焊丝，焊丝直径为2mm，双枪对焊筒外为主焊枪，筒内为副焊枪，主焊枪电流设为80～100a，副焊枪电流较主焊电流低10a；中间层焊接对应使用j422碳钢焊条，焊条直径为4mm，焊接电流为110～130a；面层焊接使用a302不锈钢焊条，焊条直径为4mm，焊接电流120～130a。
16.焊接前将焊条在230-250℃下烘干并保温1小时。
17.电焊组对前，用丙酮或酒精消除坡口两侧20cm范围内的油污及其它污物。氩弧焊氩气纯度需达98％以上。
18.与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
19.1、本发明对复合钢板采用3层焊接形式，底层采用氩弧焊打底，基层和面层采用手工电弧焊的方法。具有工艺性能稳定，综合力学性能优良，耐腐蚀性能良好等特点。
20.2、本发明不易出现复层焊缝被稀释产生偏析或者出现其他焊接缺陷等，可以获得高质量的焊接接头。
附图说明
21.图1是本发明的不锈钢复合板示意图；
22.图2是本发明的不锈钢复合板纵向焊缝组对焊接工艺示意图；
23.图3是本发明的不锈钢复合板设备筒体与设备筒体横向焊缝组对焊接工艺示意图；
24.图4是不锈钢复合板(304+q235+304)原有焊接工艺示意图。
25.图中：1-打底层、2-中间层、3-面层、4-第一道焊、5-第二道焊、6-第三道焊、7-基层、8-复层、9-焊缝间隙、10-内壁焊缝、11-复层焊、12-过程层焊、13-基层焊。
具体实施方式
26.下面对本发明做详细说明，但本发明的实施范围不仅仅限于下述的实施方式。
27.实施例：
28.本实施例中，以山东莱钢新型转炉工程中煤气冷却器的组对、焊接、安装为例，煤气冷却器的尺寸为直径5.02m、高21m，分7层进行现场散件组对焊接。煤气冷却器筒体材料为双面不锈钢(304+q235+304)复合板，复合板厚度为10mm，其中复层304不锈钢板厚度为1mm，基层q235碳钢板厚度为8mm，如图1所示。
29.转炉炉体安装时具体按以下步骤操作：
30.1)见图1，复合板中间基层7为碳钢层(q235、δ＝8mm)，两侧复层8为不锈钢层(304、
δ＝1mm)；见图2、图3，将卷制好的复合板设备筒体用等离子切割出v型坡口角度，v型坡口单边角度为30
°
，则v坡口组合角度为60
°
，预留1mm钝边，并用角磨机将坡口打磨光亮，将设备筒体复合板对接；
31.将a302不锈钢焊条(φ4mm)在230℃烘干，并保温1小时；将j422碳钢焊条(φ4.0mm)在230℃烘干，并保温1小时。
32.用丙酮或酒精消除坡口两侧20cm范围内的油污及其它污物。准备er309(φ2.0mm)氩弧焊丝，氩气纯度需达98％以上。
33.2)复合板组对时，预留焊缝间隙进行点焊，焊缝间隙为3～4mm，点焊采用氩弧焊双枪对焊，设备筒体成型后将每一道焊缝内壁加4块弧板(沿焊缝长度均布)防止焊接变形，弧板与焊缝垂直设置，并将弧板的两端与筒体内壁焊接固定；将点焊焊肉表面全部打磨，清除表面氧化层，并将焊点左右两端打磨成斜角，以便于在满焊过程中与点焊焊肉连接良好。
34.3)纵口焊接：见图2，焊缝采用三层焊接，第一层为打底层1(设备筒体内壁焊缝)为不锈钢层(304)与碳钢层(q235)异种钢焊接，选用不锈钢氩弧焊丝，利用氩弧焊双枪对焊一次完成；中间层2为碳钢基层(q235)焊接，采用碳钢焊条，利用手工电弧焊一次填充完成；第三层为面层3为碳钢层(q235)与不锈钢层(304)异种钢焊接，采用不锈钢焊条，利用手工电弧焊一次填充，完成设备筒体的纵向焊缝焊接；
35.纵口焊接中，打底层1焊接使用er309氩弧焊丝(φ2.0mm)，氩气流量可根据室外环境调解，主焊枪电流设为50～70a，副焊枪电流较主焊电流低10a；中间层2焊接使用j422碳钢焊条(φ4.0mm)，焊接电流为105～120a；面层3焊接使用a302不锈钢焊条(φ4.0mm)，焊接电流100～110a。
36.4)横口焊接：见图3，焊缝采用三层焊接，第一层为打底层1(设备筒体内壁焊缝)为不锈钢层(304)与碳钢层(q235)异种钢焊接，选用不锈钢氩弧焊丝，利用氩弧焊双枪对焊一次完成；中间层2为碳钢基层(q235)焊接，选用碳钢焊条利用手工电弧焊一次完成焊缝填充；第三层为面层3为碳钢层(q235)与不锈钢层(304)异种钢焊接，采用不锈钢焊条，利用手工电弧焊，进行3道焊接封面。
37.横口焊缝中，打底层1焊接使用er309氩弧焊丝(φ2.0mm)，氩气流量可根据室外环境调解，主焊枪电流设为80～100a，副焊枪电流较主焊电流低10a；中间层2焊接对应使用j422碳钢焊条(φ4.0mm)，焊接电流为110～130a；面层3焊接使用a302不锈钢焊条(φ4.0mm)，焊条直径为4mm，焊接电流120～130a。
38.在实施本发明的改进双面不锈钢复合板氩弧焊和手工电弧焊联焊焊接工艺时，需注意以下几点：
39.1)不得使用碳钢焊材在复层母材上进行焊接。
40.2)填充层焊接完成后，须消渣干净再封面焊接，以免影响焊接质量。
41.3)控制不锈钢焊材的晶间腐蚀，层间温度应不高于100℃(完成一层，再焊接下一层时，焊肉的温度不应大于100℃)。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：1)复合板中间基层为碳钢层，两侧复层为不锈钢层；将卷制好的复合板设备筒体切割出v型坡口，预留钝边，钝边高度为复层厚度，将设备筒体复合板对接；2)复合板组对时，预留焊缝间进行点焊，点焊采用氩弧焊双枪对焊，设备筒体成型后焊缝内壁加弧板，弧板垂直焊缝设置，弧板两端焊接在内壁上；3)纵口焊接：焊缝采用三层焊接，第一层为打底层为不锈钢层与碳钢层异种钢焊接，选用不锈钢氩弧焊丝，利用氩弧焊双枪对焊一次完成；中间层为碳钢基层焊接，采用碳钢焊条，利用手工电弧焊一次填充完成；第三层为面层为碳钢层与不锈钢层异种钢焊接，采用不锈钢焊条，利用手工电弧焊一次填充，完成设备筒体的纵向焊缝焊接；4)横口焊接：焊缝采用三层焊接，第一层为打底层为不锈钢层与碳钢层异种钢焊接，选用不锈钢氩弧焊丝，利用氩弧焊双枪对焊一次完成；中间层为碳钢基层焊接，选用碳钢焊条，利用手工电弧焊一次完成焊缝填充；第三层为面层为碳钢层与不锈钢层异种钢焊接，采用不锈钢焊条，利用手工电弧焊，进行多道焊接封面。2.根据权利要求1所述的一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，其特征在于，钢板复层厚度为1-2mm，中间基层厚度为8-12mm。3.根据权利要求1或2所述的一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，其特征在于，所述v型坡口单边角度为30
°
，焊缝间隙为3～4mm。4.根据权利要求1所述的一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，其特征在于，所述复合板材质为304+q235+304。5.根据权利要求1所述的一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，其特征在于，上述步骤3)的纵口焊接中，打底层焊接使用er309氩弧焊丝，焊丝直径为2mm，双枪对焊筒外为主焊枪，筒内为副焊枪，主焊枪电流设为50～70a，副焊枪电流较主焊电流低10a；中间层焊接使用j422碳钢焊条，焊条直径为4mm，焊接电流为105～120a；面层焊接使用a302不锈钢焊条，焊条直径为4mm，焊接电流100～110a。6.根据权利要求1所述的一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，其特征在于，上述步骤4)的横口焊缝中，打底层焊接使用er309氩弧焊丝，焊丝直径为2mm，双枪对焊筒外为主焊枪，筒内为副焊枪，主焊枪电流设为80～100a，副焊枪电流较主焊电流低10a；中间层焊接对应使用j422碳钢焊条，焊条直径为4mm，焊接电流为110～130a；面层焊接使用a302不锈钢焊条，焊条直径为4mm，焊接电流120～130a。7.根据权利要求1、5、6其中任意一项所述的一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，其特征在于，焊接前将焊条在230-250℃下烘干并保温1小时。8.根据权利要求1所述的一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，其特征在于，焊接组对前，用丙酮或酒精消除坡口两侧20cm范围内的油污及其它污物。

技术总结
本发明涉及一种不锈钢复合板设备筒体焊接方法，包括：1)将筒体切割出V型坡口；2)预留焊缝间隙点焊组对，采用氩弧焊双枪对焊；3)纵口焊接采用三层焊接，第一层利用氩弧焊双枪对焊一次完成；中间层利用手工电弧焊一次填充完成；第三层利用手工电弧焊一次填充完成；4)横口焊接采用三层焊接，第一层利用氩弧焊双枪对焊一次完成；中间层利用手工电弧焊一次完成焊缝填充；第三层利用手工电弧焊，进行多道焊接封面。本发明不仅可以提高焊接效率，而且焊缝质量优异，易于达到图纸和规范的相关要求。易于达到图纸和规范的相关要求。易于达到图纸和规范的相关要求。


技术研发人员：吕成刚 白洪帅 张威 张世宇 王宏 张国立
受保护的技术使用者：中国三冶集团有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/7/25