不锈钢复合板焊接工艺的优化
化工设备常采用不锈钢复合板制造。不锈钢复合板是以碳素钢或合金钢为基层，采用轧制、爆炸、塞焊等方法制成的双金属复合钢板。一般由基层来保证复合板的强度，复合层来保证复合板的耐蚀性能。解决好复合板焊接接头的焊接质量问题，是保证不锈钢复合板化工设备制造质量的关键。
1 不锈钢复合板焊接接头分析
不锈钢复合板在焊接时，如焊接工艺设计不当，将造成微细裂纹和晶间腐蚀，严重影响产品质量。通常，不锈钢复合板的焊接，采用基层与复层分别进行焊接，基层和复合层交界处设置过渡层。基层材料采用碳素钢时，材料可焊性好，焊接工艺成熟，一般不会出现焊接质量问题；如采用合金钢，如15CrMoR 等，因具有淬硬胜的特点，焊接时，有冷裂纹、再热裂纹、回火脆化等倾向，应引起高度重视。复层一般为奥氏体不锈钢，如 316 、 316L 钢，通常冷裂纹倾向不大，主要是热裂纹倾向及晶间腐蚀倾向。过渡层属异种钢焊接，材料成分差异较大，基层材料中的碳容易扩散而导致裂纹产生，复层材料中的铬、镍元素被稀释而造成晶间腐蚀。
2 基层焊接工艺优化
不锈钢复合板基层采用合金钢如 15CrMoR 时，确定焊接接头的工艺时，应对冷淬倾向进行分析，避免出现焊缝冷裂纹。 1 ）焊接工艺性分析
15CrMoR钢是一种珠光体耐热钢，含有较多合金成分冷淬倾向大，在焊接应力的作用下易出现焊缝冷裂纹。根据材料的化学成分，利用国际焊接学会（ IIW ）推荐的碳当量公式，可近似判断钢的淬硬倾向。
C当量＝ C + Mn / 6 + ( Cr + Mo ＋V)/5 + ( Cu + Ni ) / 15 ( % ) C当量与材料焊接性的影响关系如下表。
一般情况下 15CrMoR 的C当量＞ 0 . 5 % ，有较明显的淬硬倾向。
如采用其它合金材料作基层材料，可根据上述公式计算出C当量量后，参照上表，选择适当工艺措施。另外，还应对结构刚度、焊后应力条件、施焊环境等综合分析，并进行焊接性试验来确定施焊工艺。 2 ）焊接工艺优化
一般来说，采用较小线能量有利于焊接组织结晶、降低回火脆化倾向。焊接材料应选择含碳量低的焊丝、高韧度的焊剂，或低氢焊条，并要保证接头与母材等的强度。视情况确定预热温度、后热温度（消氢处理）、焊后热处理温度。 如 15CrMOR 自动焊时焊丝直径为Φ 4 、焊接电流580~620A、焊接电压30～32V，直流反接、焊速24~26m/ h ；手工焊时焊条直径为Φ 3 . 2 ~ 4 、焊接电流 100 ～160A ，直流反接。
焊前预热温度一般不应低于120 ℃ ，通常预热温度为 150 ℃ 。其它淬硬倾向大的材料还应考虑后热处理（消氢处理）和焊后热处理。
3 过渡层焊接工艺优化
过渡层的焊接是保证接头焊接质量的关键。过渡层的目的是为了补偿由于渗透和稀释所引起的合金元素碳的增加或铬、镍等的降低，使复层焊缝的合金成分保持应有的水平。 1 ）焊接工艺性分析
利用舍夫勒图对过渡层进行分析，可以发现当基层金属熔入后，焊缝合金被冲淡，基层材料中碳向熔化态焊缝金属扩散，奥氏体对碳具有更强的亲和力，大量碳聚集在过渡层，区域性能恶化。随铬、镍合金含量的降低，焊缝容易出现马氏体，当过渡层中镍金含量低于 5 ％~ 6 ％时将产生马氏体组织。并且基层和奥氏体不锈钢的导热系数与线膨胀系数差别较大，在热应力作用，脆、硬的马氏体组织裂纹敏感性大大增强。
若焊缝有缺陷，焊缝返修相当于对焊缝区域进行一次局部加热，碳的渗透加强，铬、镍稀释加快，局部应力增大，产生更多的马氏体组织，更进一步加大了裂纹的敏感性。
2 ）焊接工艺优化
过渡层的焊接应使用合金含量高的焊材。小直径、小电流、多层多道焊、不摆动、快速焊，以减少基层金属的熔入量，减少焊缝金属的稀释与渗透。
焊前应打磨平整基层焊缝并认真清理，在坡口两侧各150mm 范围内刷涂防飞溅涂料。过渡层应完全熔合基层焊缝、基层与复层母材，并完全覆盖，但不宜过厚。尽量提高一次合格率，返修次数不得超过两次。预热温度为150 ℃ ，打底用 A307 或A302 焊条、焊条直径为Φ 3 . 2 、直流反接、电流 90 ~ 110A 、电压 22 ~ 26V ．焊速 80 ~ 110/min 。覆盖层用A307或Ni182焊条，焊条直径为Φ3 .2 ~4 、直流反接、电流90~ 140A 、电压 22 ~ 26V ，焊速 100 ~ 120mm / min。
4 复层焊接工艺优化
不锈钢复合板复层一般为奥氏体不锈钢，其焊接工艺较为成熟。 1 ）焊接工艺性分析
奥氏体不锈钢含 Ni 量较多时，焊接接头柱状结晶的方向性强，有利于杂质的偏析及晶界缺陷的聚集，加之其导热系数小，线膨胀系数大，收缩应力大，易出现焊接热裂纹。有些奥氏体不锈钢对铁素体含量作了严格限制，增大了热裂性倾向。如过渡层焊接处理不好，造成渗碳，或本身焊接工艺设计不合理，在敏化温度（ 500 ~ 850 ℃ ）停留时间过长，奥氏体中过饱和的碳迅速扩散到晶界，碳与铬有较强的亲和力，形成碳化物（ Cr23C6 ）析出，降低材料中铬的浓度，造成晶界周围严重贫铬，导致材料晶界腐蚀。 2 ）焊接工艺优化
奥氏体不锈钢可采用焊条电弧焊、气体保护焊焊接，现场施工多采用焊条电弧焊或钨极氩弧焊。施焊时尽可能采用小线能量多层多道、快速焊，选用低碳或超低碳焊材，选择添加了稳定化元素钛、妮、钽的焊材更好，如允许还可选择具有“ γ - δ ”双相组织的不锈钢焊材。
以氩弧焊为例，焊丝直径为Φ 3 、焊接电流150~200A、焊接速度 110 ~