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不锈钢复合板复层侧缺陷的堆焊修复工艺评定方法
作者: 发布于:2012-10-09 10:42:06 点击量:

在不锈钢复合板生产过程中,经常出现复层侧缺陷,采用堆焊法修复缺陷经济便利,但这种方法属于异种金属焊接,质量控制有一定的难度。与对接焊相比,堆焊的拘束度更大,更容易出现裂纹,焊接热过程对母材热影响区的性能也有影响。大多数不锈钢/钢复合板是用于制造炼油、化工等领域的耐压、防腐容器的设备的,这些设备的工作环境恶劣,对板材的质量要求很高。这就要求堆焊区也应满足复合板母材的力学性能及不锈钢复层特有的耐腐蚀性能等要求。因此,对堆焊修复工艺必须首先进行工艺评定。没有经过工艺评定的焊接工艺,堆焊的区域再小,也存在事故隐患。我们参照行业标准JB 4708-92,经过多年生产实践,总结出了用于修复不锈钢/钢复合板复层侧缺陷的工艺评定方法,现介绍如下:
1 拟定工艺评定文件
  拟定工艺评定文件,包括焊接工艺评定指导书,规定试件、试样的检验类别及合格指标几个方面。
  (1)拟定焊接工艺评定指导书。首先应根据相关的焊接技术资料、有关的标准规程选出焊接材料,确定其类型、牌号、焊材直径。焊接材料包括基层焊接材料、过渡层焊接材料及复层焊接材料。
  (2)选择焊接方法,确定焊接设备、焊接工艺参数。焊接工艺内容通常包括:是否有预热要求,焊接电源种类、极性,焊接电流、电压的选择范围,是否有其他技术及措施要求,是否需要特别保护,是否控制层(或道)间温度,是否有缓冷要求等。
  (3)确定焊后热处理、表面处理工艺。包括选用合理的热处理工艺,消除焊接应力,改善力学性能,改善复层堆焊区的组织状态,提高抗腐蚀能力,通过表面处理,使复层堆焊区表面光洁平滑,与母材平齐。
  (4)确定试件的无损检验项目。主要有表面着色渗透检测、超声检测和X射线透照检测。
  (5)根据复合板母材的性能要求及使用环境,确定试样的性能检验项目、试样数量、合格指标。其检验项目通常包括:堆焊区的拉伸强度,弯曲性能,复合界面的剪切强度,受堆焊热循环影响的基层材料冲击韧性,复层材料的耐腐蚀试验等。
2 试件制备准则
2.1 试件尺寸
  要合理选择试件尺寸,充分考虑试件的代表性和经济性。试件太小,不能反映出实际生产的焊接过程,不具有代表性;试件太大,则不经济。试件的单件尺寸通常应大于300 mm×300 mm。
  确定试件的厚度时,应考虑复合板的实际厚度,包括基层材料的厚度和复层材料的厚度。试件基层厚度T≥25 mm时,适用的复合板基层厚度δ应大于25 mm;当试件基层厚度T<25 mm时,适用的复合板基层厚度δ应满足:25 mm≥δ≥T。试件复层厚度(t)在2~6 mm之间时,适用的复合板复层厚度H应满足:6 mm≥H≥t。当焊件复层的厚度小于2 mm时,为保证耐腐蚀性能,堆焊过渡层与盖面层焊道的厚度必须严格控制,此时,操作难度加大,试件与复合板的复层厚度应保持一致。当复合板复层厚度H大于6 mm时,试件复层厚度t应大于6 mm。
2.2 坡口形式
  试件的坡口形式通常如图1所示。复合板未复合区的形状实际上并不规则。工艺评定试件的坡口制作应既能反映出实际生产的热循环特点,又要便于制取试样,坡口的宽度应大于或等于25 mm。
3 堆焊变形的控制
  由于在实际焊件上堆焊的拘束度大于对接焊的,在同样的条件下,堆焊区更容易出现裂纹缺陷。为更好地模拟实际堆焊情况,应将厚度小于30 mm的试件刚性固定在厚钢板上,以减小试件焊接变形,增大拘束度.
4 堆焊
  按工艺指导书的要求进行堆焊。应控制好过渡层的位置和厚度。道间温度有控制要求时,要严格控制。焊后要依照焊件的实际生产过程,修磨堆焊区,使其光洁平滑并与母材表面平齐。
5 焊后热处理
  某些情况下,需经过热处理才能使堆焊区符合复合板的各项性能要求。焊后热处理应根据工艺评定指导文件的规定进行。焊后热处理通常在无损检测后进行,有时与无损检测交替进行。
6 堆焊区的无损检测
  可根据复合板产品要求,按JB4730-94《压力容器无损检测》的规定对堆焊区进行无损检测,包括表面着色渗透检测、超声检测和X射线透照检测。
  (1)表面着色渗透检测。通常应对堆焊区表面进行100%着色渗透检测,堆焊区不得有裂纹、未熔合等缺陷。允许对单个气孔进行修补并重新着色探伤,但同一位置最多允许修补2次,否则应考虑选择的焊接方法或焊接材料是否合适。
  (2)超声检测。应对堆焊区进行100%超声检测,主要检查过渡层、盖面层的熔合情况是否完好,有无未熔合、剥离裂纹、夹渣等缺陷。焊缝质量通常应达到一级焊缝的要求。
  (3)X射线透照检测。必要时,应对堆焊区进行X射线透照检测,焊缝射线照相的质量应不低于AB级,焊缝质量应不低于Ⅱ级。
7 堆焊区的力学性能试验
  参照JB4708-92的规定从试件上截取力学性能试样。允许对试样进行冷校平,试样的类别和数量为:拉伸试样、外弯试样、内弯试样、侧弯试样、剪切试样各2个,受堆焊热循环影响的基层材料冲击试样6个。
7.1 拉伸试验
  截取、制作带肩板形拉伸试样,按GB 228-87测定拉伸强度。厚度较大(大于30 mm)的试样,可采用基层、复层同时减薄的方式将试样厚度减至30 mm,但不改变基、复层的厚度比。合格指标为:试件拉伸强度应不小于GB 8165-87标准中规定的复合板拉伸强度下限值。
7.2 弯曲试验
  弯曲试验分为内弯曲试验、外弯曲试验和侧弯曲试验。外弯曲试验时,复层受拉,基层受压。此试验能较严格地考察复层盖面焊道的塑性、致密性。内弯曲试验时,复层受压,基层受拉。内、外弯曲试样尺寸、弯曲试验条件及结果应符合GB 8165-87的规定。当试件厚度a>25mm、复层厚度H≤6mm时,从基层侧去除母材至试样厚度为25 mm。当试件复层厚度H>6mm时,可采用基层、复层同时减薄的方式将试样厚度减至30 mm。
  侧弯曲试验是对过渡层界面、盖面层界面塑性、致密性进行综合检验。侧弯试样尺寸如图3,当试件厚度小于38 mm时,采用全厚度侧弯试件,试样宽度等于试件厚度;当试件厚度大于38 mm,复层厚度小于8 mm时,试样从基层侧减薄至20 mm厚;复层大于8 mm时,先将复层厚度减薄至8 mm,再从基层侧减薄,使试样厚度为20 mm。侧弯曲试验按GB232-88进行。合格指标为:试件在弯曲部分的外侧不得产生裂纹,复合界面不允许分层。
 




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