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0Crl8Ni9+Q2358电除尘器灰斗复合钢板焊接

电除尘器灰斗用于电场振打清灰后的装灰，在运行中承载灰量大，长期在有腐蚀性的粉尘冲刷下运行，要求其必须具有足够的强度耐腐蚀性和耐磨性。为防止灰斗壁板(复层)积灰，需通过其仓振电机周期振打清灰，因此，要求焊缝的疲劳强度应满足灰斗的运我们有望把尖真个研究和设计更快推向市场行要求。

目前，灰斗复合采访机钢板在电除尘器中应用较广泛，其在除尘设备中要求达到的使用年限达30年以上，且工作面处于灰斗．内部，维护时需停电、停机，从灰斗人孔门进入灰斗，清除表而粉尘后检修，检修不方便。为了保证灰斗的强度、韧性及耐磨、耐腐蚀性能，避免后续运行过程中的维修，必须制订符合工况运行的焊接工艺。

选用的不锈钢复合钢板型号为：OCrl8Ni9+Q2358。复合钢板中的不锈钢厚度为2mm，基层低碳钢厚度为6 mm。设计中的复层可以满足不锈钢的各项技术要求，基层低碳钢能满足强度和刚性要求，因此复合钢板在制造及安装中焊接接头的质量是保证设备运行安全的关键。

(4)焊缝化学成分的控制。焊接时，Q23 5B中的碳会通过熔合线向不锈钢侧移动，形成增碳

1 过渡层焊接性分析

(1)基层与复层交界处的“过渡层''，是两种不同类钢种的焊接，再加上焊材的熔入，使“过渡层’’的合金元素交混复杂，在热影响的过热区：易产生液化的热裂纹，即焊接时被加热到Ac3以上(100℃-200℃)至固相线温度区的区域，奥氏体晶粒急剧长大，冷却后会产生晶粒粗大的过热组织，使其塑性及韧性很低，同时晶间低熔点杂质发生熔化，产生过热液化裂纹。

(2)复层的导热率约为基层的三分之一，线膨胀系数比基层高约50％，其焊接应力和焊接变形较大，导致焊接接头产生的应力大，在熔合区：形成的热应力使残余应力分布不均匀，易产生应力腐蚀开裂。

(3)成分及性能差异。从表l及表2中可以看出，Q2358与0Crl8Ni9在物理性能、化学成分方面差异较大，在制订焊接工艺时应同时满足二种材料的综合性能一层，焊缝金属严重稀释。在熔合线的碳钢侧形成脱碳层。从而降低熔合线不锈钢侧塑性、韧性、抗裂性，熔合紧急停机：设有急停开关线碳钢侧形成脱碳软化层，降低强度。熔合线两侧因“碳迁移’’使硬度出现突变。为了控制好过渡层的化学成分，利用舍大勒图(见图1)确定其焊缝成分。

图中a点为两种金属同比例混合的成分，可认为过渡层待焊母材，其与f或f'的焊条金属相熔合后，构成的焊缝金属成分在a-f或a-f’，的连线上，并取决于熔合比大小。采用焊条金属f，成分为单相奥氏体，单相奥氏体焊缝易形成方向性强的粗大柱状组织，有利于上S、P杂质和Al、Si、Ti等元素的偏析，形成连续的晶间液态夹层，故其抗热裂性能差。采用焊条金属为f，可获得A+F双相组织，但熔合比在O.3以下(图示d为临界点)。由此可知，为确保焊缝成分合理，即保证塑性、韧性及抗裂性，必须选择高合金化的焊接材料，并控制好稀释率，A+F双相组织，晶间夹层分散、不连续，且铁素体中铬的质量分数远高于奥氏体，碳化铬等化合物优先在铁素体的边缘以内析山，因而不致在晶界形成贫铬区，故其抗裂性能好，其耐应力腐蚀及耐疲劳腐蚀能力、耐磨损均比复层优异，且线膨胀系数与基层接近下空间可以满足所有材料的压力实验，

2 焊接工艺评定对比分析

2．1基层Q2358的对接

采用C02半自动气体保护焊，基材坡口为单面双边V型坡口(见图2)，坡口角度3 5°土5°，非坡口侧采用角向磨光机清根后焊接。

焊接工艺参数为：焊材为φ1．2 mmH08Mn2SiA焊丝，焊接电流1 50～1 60 A，电弧电压21～22 V，气体流量为1 5～16 1／min。对接焊缝熔深为4．5～5mm，焊后焊缝表面清理干净。

2．2过渡层及复合层焊接

过渡层厚度为l．O～1．5 mm(见图3)，将其与复层合并为单一复层焊接。为了验证A302、A402焊条焊后焊缝的力学性能，分别进行焊接工艺评定。

2.2.1对接焊缝焊接

复合钢板对按焊缝见图3，直流反接，直线与基层连接时，拉应力小。动载下，具有更高的能量吸收能力，抗疲劳强度好。

A+F双相组织含有一定量的铁素体，宜选用焊接工艺性能好的钛钙型药皮焊条，且由于其综合性能优于复层，选用高合金A302、A402焊条(熔敷金属化学成分见表3)时，只需对两种焊缝的综合力学性能作对比试验。运条，小电流、快速焊，减少热输入。分别采用

ok3．2 mmA302、ok3．2 mmA402焊条，焊条经1 50℃～250℃烘干1 h，保温筒保存，随用随取。焊接电流均为80～90 A，焊速260～280 mm／min，熔池宽度8～9 mm。

2．2．2复合钢板板间塞焊

复合钢板对接焊缝焊完后，采用手电钻从不锈钢侧钻孔，孔径为φ10 mm，孔深3～3．5 mm，见图4。钻孔后去除毛刺、钻屑。相邻点焊间距300 mm，分布见图5，焊接工艺参数同于2．2．1。

2．4过渡层焊接试样冲击吸收功试验

采用A302、A402焊条过渡层焊接完成后，在25℃室温下分别做焊缝区：及热影响区：的V型缺口冲击韧性试验，试验结果见表5。

对表5中的冲击韧性值对比分析，不论是V型缺口处于焊缝区：还是热影响区：，采用A402焊条的冲击韧性值均比采用A302焊条的平均高约1 0 J，说明采用A402焊条的过渡导柱层，抗冲击性能更优。

2．5熔合线两侧硬度值检测

对焊缝熔合线的碳铡及l 锈铡侧分别进行随机不同点硬度检测，检测结果见表6。由表6可知，采用A402焊条的HBW最大差值为8，硬度分布均匀；采用A302焊条的HBW最大差值为50，焊接工艺评定

复合钢板对接焊后，经外观检查不存在焊接缺陷，再经X射线无损探伤，按JB／T4730．2—2005

《承压设备无损检测》评定，焊缝质量达到II级。其拉力、弯曲力学性能指标合格，见表4。

穿墙套管2．6力学性能试验后试样裂纹检查

分别对拉力、弯曲试验后的试样采用l0倍放大镜检查，发现采用A302焊条的试样经力学性能试验后，有裂纹存在，采用A402焊条的试样经力学性能试验后，未发现裂纹。

2．7焊接工艺评定对比结论

虽然两种焊材的力学性能评定均合格，但采用A402焊条的过渡层V型缺口冲击韧性值平均高10 J，且其熔合线两侧硬度分布均匀，经拉力及弯曲试验后试样无裂纹，说明其综合力学性能更优越。

综合考虑设备的运行工况及环境，采用A402焊条，焊缝综合力学性能更加安全、可靠。

3 焊接工艺确定

(1)基层坡口角度为35。土5。(如图2所示)，采用铣边机制备，铣边后去除飞边及毛刺，坡口朝上在水平平台上点焊装配，点焊时焊缝高度≤3 mm，保证“过渡层’’厚度为1～1．5 mm。

(2)接顺序为：先焊基层对接的坡口侧，再反而清根施焊非坡口侧，焊接工艺参数参见2．1，焊后校正基层焊接变形。清理“过渡层’’焊缝20 mm范围内的杂质，采用φ3．2 mmA402焊条焊接“过渡层’’与复层，由于“过渡层’’厚度仅为l～1．5 mm，可将“过渡层’’与复层合并为单一复层处理，见图2所示。焊接工艺参数见2．2．1。

(3)基层与复层间的钻孔、塞焊时，应压紧基层与复层，两者间隙≤O_3 mm，使塞焊焊缝复合钢板紧贴，形成整体，焊接工艺参数见2．2．1。

(4)由于A402焊条中含有的Cr、Ni等与氧有较大的亲和力，为防止合金元素烧损，在焊接时应采用短弧、直线焊接，电弧长度为1．6～2_3mm。同时，为避免Cr的碳化物相沉淀，应尽量使焊接接头尽快泠却，采用快速焊，焊速为2602R0 mm／min．

(5)为了控制熔合比，尽可能减少基材对过渡层的稀释，焊接时应严格按照2．2．1的焊接工艺参数施焊。

(6)搬运不锈钢时注意保护板而氧化膜保护层，防止划伤工件表面，应在坡口内及塞焊孔内引弧，不可在工件表面引弧，为便于清理飞溅，可以在复层表面涂上白垩粉。防止复层表面划伤产生应力腐蚀开裂。

(7)施工焊工需经过专业培训考试合格后持证上岗。

4 产品验证

不锈钢复合钢板经过焊接性分析、焊接工艺评定、焊材选用综合对比分析、过渡层V型缺口冲击试验、熔合区两侧硬度差值对比，力学性能试验后的焊缝检查，确定了焊接工艺。

经过对多个项目跟踪回访，复合钢板灰斗从2002年6虽然行车桥采取FRP桥面的造价比传统材料要高出1倍月投入运行近9年时间，在粉尘的冲刷及仓振电机的周期振打作用下运行，对复层清灰后检查，焊缝表而未见磨损、复层与基层贴合紧密且不变形、焊缝未见裂纹等缺陷，说明焊缝质量稳定，其强度、韧性、耐腐蚀性能及耐磨性能好，抗疲劳强度高，灰斗复合钢板整体性能安全、可靠

5 结论

(1)不锈钢复合钢板比单纯采用叫、=锈钢制作综合性价比高，但对焊缝质量的要求也更高。

(2)不锈钢复合钢板先焊基层，再焊复层，在焊接过程中基层焊缝熔深为4．5～5 mm，过渡层厚度1．O～1．5 mm。

(3)该工艺运用于电除尘器灰斗不锈钢复合钢板的焊接后，经回访，各项性能指标达到设计标准，设备运行安全、可靠。