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摘要：在不锈钢复合钢板制造常压塔的基础上，根据复合钢板制造压力容器的焊接工艺，从焊接材料的选用、坡口的选择与加工、焊接的工艺参数等方面对其焊接质量的控制进行分析和探讨，从而总结出一套采用复合钢板制造压力容器的焊接质量控制办法。
关键字：复合钢板；焊接工艺；质量控制
Abstract: in the stainless steel composite steel manufacturing atmospheric tower foundation, according to the composite steel manufacturing pressure vessel of the welding process, welding material from the selection, the choice of groove and processing and the welding parameters of the welding quality control analysis and discussion, thus summarized a set of pressure vessel using composite steel manufacturing welding quality of control measures.
Key word: composite steel plate; Welding technics; Quality control
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：
复合钢板凭借其优良的经济性和适用性在石油石化领域中得到了广泛的应用，而焊接作为复合钢板压力容器制造中一项重要的工序，其焊接的质量将直接关系到压力容器的强度、耐腐蚀性和使用寿命。
1压力容器的概况
在石油石化行业中，基于对工艺设备的在保证强度前提下，其使用环境对容器的抗腐蚀性提出了较高要求，因此经综合考虑，设计单位对石油石化压力容器设备通常采用不锈钢复合板进行制造。本文以如下图1所示的常压塔是石油石化行业在油田建设中的重要常见设备，以此为例对其焊接工艺及质量控制进行分析和探讨。
图1常压器的结构图
此设备的外尺寸为D5000mm×52974mm，总质量高达266.1t，外壳的主体部分从上至下的3部分分别由不同的材料组成，其中，第一部分D5000mm×12800mm×(24+3)mm，所用的材质为16MnR+316L；第二部分D5000mm×21100mm×(22+3)mm，所用的材质为16MnR+316L；第三部分D5000mm×13200mm×24mm，所用材质为16MnR。
而此设备的2只椭圆封头，其底部封头 5000mm×(24+3)mm，所用材质为16MnR+316L；其顶部封头为 5000mm×24mm，所用材质为16MnR。
2焊接质量的控制
2.1焊接材料的选用
对复合钢板制造容器进行焊接时，由于复合钢板中基层、复层所用的材料不同，性能也有差异。因此，对于焊接材料的使用，在遵循选材基本原则的同时也需要严谨考虑实际情况而推敲。值得一提的是焊接时，基层的焊缝对复层的焊缝具有一定的稀释作用，容易降低复层焊缝金属中合金元素的含量，如铬、镍等，因此，过渡层的焊接材料应采用高铬、镍等材料。
根据常压塔设计文件和施工单位自身加工和焊接水平以及施工地点天气等环境条件的实际情况，对选用的焊接材料如表1所示。
表1常压塔的焊接材料及其化学成分
2.2坡口型式与焊接方法的选择
根据GB985-88规定，焊条电弧焊常采用的坡口形式有不开坡口（I形坡口）、Y形坡口、双Y形坡口、U形坡口等。焊接时采取的焊接方法可根据压力容器的材质、坡口尺寸、接头厚度、现有施工设备能力以及施工条件等具体实际情况而确定，而通常采用的方法主要有二氧化碳保护焊、氩弧打底焊、手工电弧焊、埋弧自动焊等方法。
根据常压塔焊接制造现场条件，现场焊接全部采用手工电弧焊，其相对应的坡口型式表2所示，并在焊出第一条焊缝的同时焊出试板。
表2不锈钢复合钢板焊接的坡口型式與焊接方法
2.3焊接工艺参数的评定
焊接工艺的参数，根据焊接接头的具体尺寸、技术要求、焊接工艺的评定，经综合考虑方可确定焊接的电流、电压及速度值等焊接参数而编制出焊接工艺规程（工艺卡、作业指导书）。
在对复合钢板的过渡层进行焊接时，在保证过渡层熔合良好前提下，使基层原材料金属的熔入量尽量减少。为此可采用直径较小的焊条、使用较小的焊接线能量，并在窄道焊接中进行，其中过渡层的厚度保持在2mm以上。
在对复合钢板的基层和复层进行焊接时，则按常规的焊接工艺参数进行焊接即可。但在对耐腐蚀性要求较高进行焊接时，需要保持其焊道间的层间温度在100℃~150℃范围内，并且需要保持复层的焊缝与其表面的光洁、平整，焊缝余高控制在1.5mm以下。
本文在对常压塔进行焊接时，采集的现场焊接工艺参数如表3所示。
表3现场焊接工艺参数
将常压塔的试板焊接完成之后，并经过100%RT和PT检查合格后，对试板进行了拉伸、弯曲和冲击检验机械性能试验，其检查结果见表4、表5和表6所示。
表4试样的抗拉伸检验值
表5试样的弯曲度检验值（S：复合钢板的板厚/mm）
从上述各表的参数值可以得出，在对常压塔进行焊接时所选择的焊接工艺是合理的。
2.4焊接操作流程
对复合钢板进行焊接时，其焊接顺序为基层->过渡层->复层，并且在坡口表面及坡口两侧的50 mm范围内的不锈钢表面需要均匀涂上保护层，以防止焊接时金属飞溅沉积在复层上。
在对过渡层进行焊接前，需要将基层焊缝组织堆焊面打磨平整，不允许有凹槽和凸起，必须进行100%PT检查并合格，过渡层的熔焊金属在基层处的厚度宜为1～1.2 mm，在复层处的厚度宜为0.5 mm至复层厚度的一半且不宜大于1.8 mm。
对复层进行焊接时，必须彻底清除过渡层熔渣及其他表面附着物，层间温度控制在100℃以下,用10倍放大镜检查表面确无裂纹缺陷时，再焊下一层。
2.5焊接质量的检验
对焊接质量进行检验时，不仅在复层进行焊接的前后进行100%PT的检查，而且还要求整个焊缝按设计要求的探伤比例进行20%RT检查。
因为对每条焊缝焊接完毕，均进行20%RT检查，若存在超标缺陷，则需返修，其返修工艺不仅复杂，而且返修后的合格率不高。为此，在基层焊接完毕后可以先对基层进行RT的检查，如有超标缺陷则立即进行返修，使其探伤合格后，再将其复层侧的基层焊缝表面打磨平整，再进行100%PT检查，直到100%PT检查合格后，才能对过渡层和复层进行焊接，再对复层进行最后的100%检查。
3小结
对不锈钢复合钢板所制造的压力容器进行焊接时，其焊接材料、坡口型式、焊接方法的选择是保证焊接质量的前提，制定科学合理的焊接操作流程可有效降低焊接施工的难度，减少产品成型的缺陷，从而使其质量得到有效的提高；而焊接完成之后进行焊接质量的检验，则是实现焊接质量控制的有效保证。
参考文献：
[1]邹刚.论述应用复合钢板的压力容器制造工艺[J].科技向导.2012,(02).
[2]马海军,张同飞.不锈钢复合板压力容器焊接质量控制的探讨[J].现代焊接.2010,(12).
[3]侯贺虎.大型不锈钢复合钢板压力容器的制造质量控制[B].石油工程建设.2008:34(2).
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键字：复合钢板；焊接工艺；质量控制
Abstract: in the stainless steel composite steel manufacturing atmospheric tower foundation, according to the composite steel manufacturing pressure vessel of the welding process, welding material from the selection, the choice of groove and processing and the welding parameters of the welding quality control analysis and discussion, thus summarized a set of pressure vessel using composite steel manufacturing welding quality of control measures.
Key word: composite steel plate; Welding technics; Quality control
中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：
复合钢板凭借其优良的经济性和适用性在石油石化领域中得到了广泛的应用，而焊接作为复合钢板压力容器制造中一项重要的工序，其焊接的质量将直接关系到压力容器的强度、耐腐蚀性和使用寿命。
1压力容器的概况
在石油石化行业中，基于对工艺设备的在保证强度前提下，其使用环境对容器的抗腐蚀性提出了较高要求，因此经综合考虑，设计单位对石油石化压力容器设备通常采用不锈钢复合板进行制造。本文以如下图1所示的常压塔是石油石化行业在油田建设中的重要常见设备，以此为例对其焊接工艺及质量控制进行分析和探讨。
图1常压器的结构图
此设备的外尺寸为D5000mm×52974mm，总质量高达266.1t，外壳的主体部分从上至下的3部分分别由不同的材料组成，其中，第一部分D5000mm×12800mm×(24+3)mm，所用的材质为16MnR+316L；第二部分D5000mm×21100mm×(22+3)mm，所用的材质为16MnR+316L；第三部分D5000mm×13200mm×24mm，所用材质为16MnR。
而此设备的2只椭圆封头，其底部封头 5000mm×(24+3)mm，所用材质为16MnR+316L；其顶部封头为 5000mm×24mm，所用材质为16MnR。
2焊接质量的控制
2.1焊接材料的选用
对复合钢板制造容器进行焊接时，由于复合钢板中基层、复层所用的材料不同，性能也有差异。因此，对于焊接材料的使用，在遵循选材基本原则的同时也需要严谨考虑实际情况而推敲。值得一提的是焊接时，基层的焊缝对复层的焊缝具有一定的稀释作用，容易降低复层焊缝金属中合金元素的含量，如铬、镍等，因此，过渡层的焊接材料应采用高铬、镍等材料。
根据常压塔设计文件和施工单位自身加工和焊接水平以及施工地点天气等环境条件的实际情况，对选用的焊接材料如表1所示。
表1常压塔的焊接材料及其化学成分
2.2坡口型式与焊接方法的选择
根据GB985-88规定，焊条电弧焊常采用的坡口形式有不开坡口（I形坡口）、Y形坡口、双Y形坡口、U形坡口等。焊接时采取的焊接方法可根据压力容器的材质、坡口尺寸、接头厚度、现有施工设备能力以及施工条件等具体实际情况而确定，而通常采用的方法主要有二氧化碳保护焊、氩弧打底焊、手工电弧焊、埋弧自动焊等方法。
根据常压塔焊接制造现场条件，现场焊接全部采用手工电弧焊，其相对应的坡口型式表2所示，并在焊出第一条焊缝的同时焊出试板。
表2不锈钢复合钢板焊接的坡口型式與焊接方法
2.3焊接工艺参数的评定
焊接工艺的参数，根据焊接接头的具体尺寸、技术要求、焊接工艺的评定，经综合考虑方可确定焊接的电流、电压及速度值等焊接参数而编制出焊接工艺规程（工艺卡、作业指导书）。
在对复合钢板的过渡层进行焊接时，在保证过渡层熔合良好前提下，使基层原材料金属的熔入量尽量减少。为此可采用直径较小的焊条、使用较小的焊接线能量，并在窄道焊接中进行，其中过渡层的厚度保持在2mm以上。
在对复合钢板的基层和复层进行焊接时，则按常规的焊接工艺参数进行焊接即可。但在对耐腐蚀性要求较高进行焊接时，需要保持其焊道间的层间温度在100℃~150℃范围内，并且需要保持复层的焊缝与其表面的光洁、平整，焊缝余高控制在1.5mm以下。
本文在对常压塔进行焊接时，采集的现场焊接工艺参数如表3所示。
表3现场焊接工艺参数
将常压塔的试板焊接完成之后，并经过100%RT和PT检查合格后，对试板进行了拉伸、弯曲和冲击检验机械性能试验，其检查结果见表4、表5和表6所示。
表4试样的抗拉伸检验值
表5试样的弯曲度检验值（S：复合钢板的板厚/mm）
从上述各表的参数值可以得出，在对常压塔进行焊接时所选择的焊接工艺是合理的。
2.4焊接操作流程
对复合钢板进行焊接时，其焊接顺序为基层->过渡层->复层，并且在坡口表面及坡口两侧的50 mm范围内的不锈钢表面需要均匀涂上保护层，以防止焊接时金属飞溅沉积在复层上。
在对过渡层进行焊接前，需要将基层焊缝组织堆焊面打磨平整，不允许有凹槽和凸起，必须进行100%PT检查并合格，过渡层的熔焊金属在基层处的厚度宜为1～1.2 mm，在复层处的厚度宜为0.5 mm至复层厚度的一半且不宜大于1.8 mm。
对复层进行焊接时，必须彻底清除过渡层熔渣及其他表面附着物，层间温度控制在100℃以下,用10倍放大镜检查表面确无裂纹缺陷时，再焊下一层。
2.5焊接质量的检验
对焊接质量进行检验时，不仅在复层进行焊接的前后进行100%PT的检查，而且还要求整个焊缝按设计要求的探伤比例进行20%RT检查。
因为对每条焊缝焊接完毕，均进行20%RT检查，若存在超标缺陷，则需返修，其返修工艺不仅复杂，而且返修后的合格率不高。为此，在基层焊接完毕后可以先对基层进行RT的检查，如有超标缺陷则立即进行返修，使其探伤合格后，再将其复层侧的基层焊缝表面打磨平整，再进行100%PT检查，直到100%PT检查合格后，才能对过渡层和复层进行焊接，再对复层进行最后的100%检查。
3小结
对不锈钢复合钢板所制造的压力容器进行焊接时，其焊接材料、坡口型式、焊接方法的选择是保证焊接质量的前提，制定科学合理的焊接操作流程可有效降低焊接施工的难度，减少产品成型的缺陷，从而使其质量得到有效的提高；而焊接完成之后进行焊接质量的检验，则是实现焊接质量控制的有效保证。
参考文献：
[1]邹刚.论述应用复合钢板的压力容器制造工艺[J].科技向导.2012,(02).
[2]马海军,张同飞.不锈钢复合板压力容器焊接质量控制的探讨[J].现代焊接.2010,(12).
[3]侯贺虎.大型不锈钢复合钢板压力容器的制造质量控制[B].石油工程建设.2008:34(2).
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。