鮑碧霞 王昌盛

摘? 要：通過對(duì)Q345R+NCu30復(fù)合鋼板的焊接工藝試驗(yàn)及焊接工藝評(píng)定，確定了合理的焊接工藝，并成功運(yùn)用于鎳復(fù)合鋼板容器的焊接制造中，取得了良好的效果，不僅保證了產(chǎn)品的各項(xiàng)力學(xué)性能及鎳合金復(fù)層的耐蝕性能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，還為同類產(chǎn)品的焊接積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鎳復(fù)合鋼板;耐蝕性;焊接工藝;工藝評(píng)定

中圖分類號(hào)：TG457? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）32-0099-04

Abstract： Through the welding process test and welding procedure evaluation of Q345R+NCu30 composite steel plate， a reasonable welding process was determined. It was successfully applied in the welding manufacturing of nickel composite steel plate container， which achieved good results and not only guaranteed the products. The mechanical properties and the corrosion resistance of the nickel alloy composite layer have reached the technical index， and have accumulated valuable experience for the welding of similar products.

Keywords： nickel composite steel plate; corrosion resistance; welding process; process evaluation

Q345R+NCu30是由鎳合金層NCu30和基層Q345R復(fù)合而成的。NCu30為蒙乃爾400合金，其內(nèi)部組織為單相固溶體，是一種高強(qiáng)度鎳基合金，對(duì)氫氟酸、氟氣、熱濃堿液、中性溶液、水、海水、大氣、有機(jī)化合物等介質(zhì)具有優(yōu)質(zhì)的耐蝕性。且該合金一般不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，加工工藝性能優(yōu)良。因此它是石油化工領(lǐng)域中最為常用的耐蝕合金之一。由于鎳基合金單價(jià)較高，為節(jié)約成本，一般采用爆炸焊復(fù)合工藝，將鎳基合金復(fù)合在碳鋼上，減少鎳合金用量。鎳復(fù)合板復(fù)層有鎳基合金的耐蝕性，基層保證材料的強(qiáng)度，因此，鎳復(fù)合板以其價(jià)格優(yōu)勢(shì)和良好的綜合性能，在石油化工等領(lǐng)域的應(yīng)用日益寬廣。鎳復(fù)合板焊接不僅僅是單一的鎳合金焊接或基層的焊接，而是混合的焊接技術(shù)，有其特點(diǎn)和難點(diǎn)。通過我公司制造的 Q345R+NCu30復(fù)合板設(shè)備（厚度3+16mm），進(jìn)行焊接技術(shù)分析。

1 Q345R+NCu30復(fù)合板的焊接特點(diǎn)

Q345R+NCu30復(fù)合板的強(qiáng)度主要由基層Q345R保證，耐蝕性能由復(fù)層NCu30保證，為保證焊后復(fù)合板能保有其原有的綜合性能，需對(duì)基層和覆層分別焊接。由于鋼和鎳的焊接性能不同，熱膨脹系數(shù)相差較大，焊接過程中出現(xiàn)較大的體積應(yīng)力，導(dǎo)致焊接過程中極易產(chǎn)生熱裂紋等缺陷。且NCu30中Cu含量較高，極易滲入鋼中，造成銅脆。為保證焊接工藝性，增加過渡層焊縫是必要的。因此確保Q345R+NCu30復(fù)合板焊接過程中不產(chǎn)生裂紋，且復(fù)層保有較好的耐腐蝕性能是一項(xiàng)焊接技術(shù)難點(diǎn)。

2 Q345R+NCu30鎳復(fù)合板的工藝評(píng)定

2.1 焊接方法的選擇

Q345R+NCu30復(fù)合板需對(duì)基層、復(fù)層分別進(jìn)行焊接，基層和復(fù)層可采用各自適應(yīng)的焊接方法。基層碳鋼Q345R焊接常用的方法有埋弧焊、手工焊條電弧焊、氬弧焊等;復(fù)層NCu30主要采用手工焊條電弧焊、氬弧焊。考慮本單位制造的設(shè)備直徑、長度、厚度不大，從提高生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)性、質(zhì)量穩(wěn)定綜合考慮，主體A、B類焊縫基層、過渡層、復(fù)層均采用手工焊條電弧焊。NCu30材料化學(xué)成分見表1，Q345R材料化學(xué)成分見表2。

2.2 焊接材料的選擇

Q345R+NCu30復(fù)合板的焊接材料按照NB/T47015-2011《壓力容器焊接規(guī)程》正文參考選用。Q345R基層采用J507（E5015）。為保證焊接工藝性，過渡層焊縫選用焊材尤為重要，需考慮以下幾點(diǎn)：

（1）過渡層需與基層Q345R、復(fù)層NCu30有較好的熔合性。

（2）對(duì)復(fù)層焊縫的金屬的稀釋率。

（3）控制銅滲入基層。

（4）在焊接過程中，鎳、銅元素有燒損，部分復(fù)層合金元素熔入基層被稀釋，會(huì)造成焊接接頭塑韌性下降，耐腐蝕性達(dá)不到要求。

（5）Ni與γ-Fe可無限固溶。

因此，為補(bǔ)償合金元素的燒損和保證焊接工藝性，過渡層選用鎳含量較高的Ni-Cr-Fe系列焊條Ni307B（ENi6182）。復(fù)層焊接時(shí)為達(dá)到耐蝕性，選用與母材合金系相同的鎳銅焊條Ni202（ENi4060）。

此外，鎳銅合金焊接時(shí)，硫、磷共晶物熔點(diǎn)很低，鎳-硫645℃，鎳-磷880℃，極易在晶界區(qū)殘留液態(tài)薄膜共晶物，在焊縫冷卻收縮應(yīng)力作用下產(chǎn)生熱裂紋。需嚴(yán)格控制焊接過渡層、復(fù)層的焊材S≤0.015，P≤0.03。同時(shí)選含碳量較低焊接材料，進(jìn)而保證焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。焊條J507的化學(xué)成分見表3，焊條Ni307B、Ni202的化學(xué)成分見表4。

2.3 坡口的設(shè)計(jì)

Q345R+NCu30鎳復(fù)合鋼板焊接接頭的坡口選擇原則為：（1）保證焊透;（2）操作過程易控制;（3）復(fù)層的化學(xué)成分達(dá)到耐蝕性;（4）節(jié)約鎳基焊材和減少焊接缺陷。