复合板焊接工艺评定浅谈
复合板SQR的焊接工艺评定
复合板S Q R的焊接工艺评定Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#复合板S11348+Q245R的焊接工艺评定摘要本文介绍S11348+Q245R复合板的焊接性试验和焊接工艺评定，提供了焊接工艺参数。
根据该焊接工艺评定制定的产品焊接工艺，其产品经焊后检测符合技术要求。
关键词：复合板S11348+Q245R；焊接工艺评定；焊接性能分析第一节前言1焊接工艺评定概念焊接工艺评定工作是整个焊接工作的前期准备。
焊接工艺评定工作是验证所拟定的焊件及有关产品的焊接工艺的正确性而进行的试验过程和结果评价。
它包括焊前准备、焊接、试验及其结果评价的过程。
焊接工艺评定也是生产实践中的一个重要过程，这个过程有前提、有目的、有结果、有限制范围。
所以焊接工艺评定要按照所拟定的焊接工艺方案进行焊前准备、焊接试件、检验试件、测定试件的焊接接头是否具有所要求的使用性能的各项技术指标，最后将全过程积累的各项焊接工艺因素、焊接数据和试验结果整理成具有结论性、推荐性的资料，形成“焊接工艺评定报告”。
2焊接工艺评定的意义焊接工艺评定是保证锅炉、压力容器和压力管道焊接质量的一个重要环节。
焊接工艺评定是锅炉、压力容器和压力管道焊接之前技术准备工作中一项不可缺少的重要内容，是国家质量技术监督机构进行工程审验中必检的项目，是保证焊接工艺正确和合理的必经途径，是保证焊件的质量，焊接接头的各项性能必须符合产品技术条件和相应的标准要求的重要保证，因此，必须通过相应的实验即焊接工艺评定加以验证焊接工艺正确性和合理性，焊接工艺评定和还能够在保证焊接接头质量的前提下尽可能提高焊接生产效率和最大限度的降低生产成本，获取最大的经济效益。
3焊接工艺评定的目的（1）是锅炉、压力容器和压力管道及设备制造、安装、检修等生产过程和焊工培训教学应遵循的技术文件。
（2）是焊接质量管理所要执行的关键环节或重要措施。
不锈复合板20R 316L的焊接工艺确定
22～26 22～26 22～26
焊速 mm /min
80～110
90～130 100～120 90～130
①焊前若发现不锈复合钢板有分层现象 , 不允 许进行焊接。如果在焊接坡口边缘有分层 ,会导致钢板 复层和基层之间焊合不良 。此时必须将不锈复合钢板 全部进行无损检测 , 如判断其分层范围很小 , 可以彻底 铲除分层进行焊补 (即堆焊) , 修复后才能进行正式焊 接。
④过渡层采用焊条电弧焊 , 在保证焊透的情况 下 , 为了减少合金元素的稀释 , 希望熔合比小一些 , 尽可能采用小的焊接电流 、快速焊 、焊条不允许做横 向摆动的焊接 , 复层被熔化的宽度和深度尽量保持 均匀一致 。焊接复层时 ,尽量选用低碳或超低碳的不
表 2 钢板力学性能
项目
牌号
σs M Pa
20R + 316L 300
σb M Pa 455
力学性能
δ5 % 31
τb M Pa 385
V型 o C Ak v 66
冷弯180 o d = 2a
外弯
内弯
合格
合格
3 不锈复合板的焊接工艺
(1) 焊接方法的选择 不锈复合钢板基层或复层的焊接方法与焊接不 锈钢和碳钢一样 ,可以采用手工电弧焊 、埋弧焊等方 法 。结合我厂具体情况 ,我们采用手工电弧焊进行焊 接 ,同时手工电弧焊比较容易控制焊缝的熔合比 ,有 利于过渡层的焊接 。 (2) 焊接材料的选择 不锈复合钢板的焊缝由过渡层 、基层和复层三 部分组成 ,各自的焊接材料选择如下 : ①过渡层的焊接材料 ( E309L) 不锈复合钢板焊接的关键问题在于处理好复层 与基层交界部位的焊接性 ,也就是过渡层的问题 。从
表 1 20R + 316L 钢板化学成分 ( %)
复合板S11348+Q245R的焊接工艺评定
复合板S11348+Q245R的焊接工艺评定摘要本文介绍S11348+Q245R复合板的焊接性试验和焊接工艺评定，提供了焊接工艺参数。
根据该焊接工艺评定制定的产品焊接工艺，其产品经焊后检测符合技术要求。
关键词：复合板S11348+Q245R；焊接工艺评定；焊接性能分析第一节前言1焊接工艺评定概念焊接工艺评定工作是整个焊接工作的前期准备。
焊接工艺评定工作是验证所拟定的焊件及有关产品的焊接工艺的正确性而进行的试验过程和结果评价。
它包括焊前准备、焊接、试验及其结果评价的过程。
焊接工艺评定也是生产实践中的一个重要过程，这个过程有前提、有目的、有结果、有限制范围。
所以焊接工艺评定要按照所拟定的焊接工艺方案进行焊前准备、焊接试件、检验试件、测定试件的焊接接头是否具有所要求的使用性能的各项技术指标，最后将全过程积累的各项焊接工艺因素、焊接数据和试验结果整理成具有结论性、推荐性的资料，形成“焊接工艺评定报告”。
2焊接工艺评定的意义焊接工艺评定是保证锅炉、压力容器和压力管道焊接质量的一个重要环节。
焊接工艺评定是锅炉、压力容器和压力管道焊接之前技术准备工作中一项不可缺少的重要内容，是国家质量技术监督机构进行工程审验中必检的项目，是保证焊接工艺正确和合理的必经途径，是保证焊件的质量，焊接接头的各项性能必须符合产品技术条件和相应的标准要求的重要保证，因此，必须通过相应的实验即焊接工艺评定加以验证焊接工艺正确性和合理性，焊接工艺评定和还能够在保证焊接接头质量的前提下尽可能提高焊接生产效率和最大限度的降低生产成本，获取最大的经济效益。
3焊接工艺评定的目的（1）是锅炉、压力容器和压力管道及设备制造、安装、检修等生产过程和焊工培训教学应遵循的技术文件。
（2）是焊接质量管理所要执行的关键环节或重要措施。
（3）是反映一个单位施焊能力和技术水平高低的重要标志。
（4）是行业和国家相关的规程所做规定的必须进行的项目。
第二节S11348+Q245R复合板的焊接性试验和焊接工艺评定不锈钢复合板是由碳钢或低合金钢和不锈钢复合轧制而成的双层金属材料。
不锈钢复合板的焊接工艺(Q235A+304或310S)
不锈钢复合板的焊接工艺（Q235A+304或310S）Q235A+304或310S不锈钢复合板是一种以Q235A为基层，304或310S为复层，通过轧制、爆炸或爆炸轧制等方法，使之结合在一起的一种复合材料。
基层Q235A能满足压力容器材料强度要求．而复层304或310S是一种超低碳奥氏体不锈钢．具有良好的耐腐蚀性能。
复合后的材料不但能同时达到强度要求和耐腐蚀要求．而且它在市场上的价格要比304或310S的价格低得多。
所以越来越多复合钢板被用于石油、化工、食品、制药设备等行业。
但复合钢板的制造及焊接工艺比较复杂，特别是对过渡层及复层的焊接质量技术要求较高。
因此，对不锈钢复合钢板的焊接进行焊前分析、焊接工艺评定和合理选择焊接工艺参数是保证焊接质量的关键。
1．焊接性分析为保证复合钢板不因焊接而失去原有优良的综合性能，通常是分别对基层和复层进行焊接。
即把不锈复合板分为基层焊接、复层焊接和二者交界处的过渡层的焊接。
基层材料Q235A 是压力容器常用的低碳钢．其焊接性能良好．焊接时一般不需要采取特殊工艺措施．只有在低温情况下焊接结构刚性在的构件时才采取焊前预热和焊后缓冷的措施本例由于在常温下焊接，而且结构刚性不大，故无需采取预热等措施。
304或310S属于奥氏体不锈钢，如果在450oC～480~C范围内长时间停留，会析出碳化铬(Cr23C )。
铬主要来源于晶粒表面。
而内部铬来不及补充，使晶界的晶粒表层形成贫铬区．在强烈火腐蚀介质作用下贫铬区会形成晶间腐蚀．故焊接复层304或310S时应采用超低碳或含有钛铌等元素的不锈钢焊条，同时采用小工艺参数。
尽量减少热输入量，控制层间温度在60 以下。
过渡层的焊接性能主要取决于基层Q235A和复层304或310S材料的物理化学性能、接头的形式和填充金属等。
2焊接材料的选择2.1焊接材料选用原则2.1.1 复层材料的选用应保证熔敷金属的合金元素的含量不低于复层材料标准规定的下限值。
不锈复合钢板的焊接工艺
不锈复合钢板的焊接工艺不锈复合钢板是一种以碳钢为基体单面或双面整体连续地包覆0.1-20mm 不锈钢的两种金属高效节能资料。
其由较厚的珠光体钢（基层）和较薄的不锈钢（复层）复合轧制而成，基层多为碳钢或低合金钢，复层多为1CR18Ni9Ti 、Cr18Ni12Mo2Ti 、Cr23Ni28Mo3Cu3Ti 等奥氏体不锈钢，主要知足耐蚀性能等要求。
不锈钢复层往常是在容器里层，厚度一般只占总厚度的 10%～20%。
一、不锈复合钢板的焊接性不锈复合钢板基层和复层交界处的焊接属异种钢焊接，其焊接性主要取决于基层和复层的物理性能、化学成分、接头形式及填补金属种类。
焊接低碳钢（或低合金钢）与不锈钢的复合钢板时，简单产生高温结晶裂纹、延缓裂纹和脆化问题。
复合钢板焊接时，基层和复层应分开各自进行焊接，焊接中的主要问题在于基层与复层交接处的过渡层焊接。
1、奥氏系统复合钢板的焊接性（1）焊缝简单产生结晶裂纹：结晶裂纹是热裂纹的一种形式。
焊缝金属在结晶过程中冷却到固相线邻近的高温时，液态晶界在焊策应力作用下产生的裂纹。
（2）热影响区简单产生液化裂纹：复合钢焊接时，奥氏体钢热影响区因为受焊接热循环影响，低熔点杂质被融化，在焊策应力作用下产生液化裂纹。
2、铁素系统复合钢板的焊接性（1）焊缝简单产生结晶裂纹：焊接铁素体复合钢板时，焊缝金属产生结晶裂纹的原由、防备举措与焊接奥氏体复合钢板时同样。
（2）焊接接头易产生延缓裂纹：延缓裂纹是焊接接头冷却到室温并在一准时间后才出现的焊接冷裂纹，多产生在热影响区。
焊接铁素系统复合钢板产生延缓裂纹的影响要素有焊接接头区出现脆硬组织；焊缝金属中有显然的扩散氢齐集；焊接接头刚度大；有显然的焊接应力。
二、不锈复合钢板的焊接工艺规程（一）焊接资料的选择1、焊接资料采纳原则（1）复层资料的采纳应保证熔敷金属的合金元素的含量不低于复层资料标准规定的下限值。
（2）过渡层的焊条宜选择 25%Cr-13%Ni型或 25%Cr-20%Ni型以增补基层对复层的稀释，对复层含钼的不锈钢复合板应采纳25%-13%Ni-Mo型焊条。
复合钢板焊接工艺研究
复合钢板焊接工艺研究介绍了BFe30-l-l/Q345R复合钢板的焊接工艺，分析了BFe30-l-l/Q345R复合钢板的焊接接头进行焊接工艺评定试验，结果表明，焊接后的复层铜与基层钢熔合良好。
标签：：复合材料；焊接技术本文针对BFe30-l-l/Q345R复合材料的焊接接头进行研究。
研究表明，BFe30-l-l/Q345R复合材料焊接基层采用J507（E5015）焊条，过渡处采用纯镍焊条，复合层采用ECu2NiB焊条。
严格控制焊接工艺及BFe30-1-1材料的S，P，Pb等杂质的含量，BFe30-l-l/Q345R复合材料接头性能满足相应的技术要求。
1、焊接性分析1.1 材料的化学成分BFe30-l-l及Q345R的化学成分见表1和表21.2 焊接性BFe30-1-1铜合金是以铜、镍为基的合金，由于含有较多的合金元素，与铅、铋等有害杂质在晶粒间可形成低熔点共晶体，从而易产生热裂纹，铅和铋的熔点很低（铅的熔点为327.4℃，铋的熔点为271℃），它们几乎不溶于铜，少量存在于铜液中就可形成低熔点共晶体Cu+Pb（熔点326℃）和Cu+Bi（熔点270℃），这些低熔点物质在结晶后期以液态形式分布于固态α铜晶粒边界，割断了晶粒之间的联系，使其高温强度降低，导致裂纹的产生，另外BFe30-1-1合金中含有约30%的Ni，Q345R及Ni基焊丝中都存在着P、S等杂质，镍与硫也能形成低熔点共晶，铜镍合金的收缩率较大，这些都增加了产生热裂纹的倾向。
对于气孔主要是由氢引起的，每100g液态铜在1100℃时可溶解16cm3的氢气，在凝固冷却过程中，当600℃时，溶解量仅为0.3cm3。
由于铜的导热性好，结晶速度快，氢往往来不及析出，而聚集于焊缝中形成气孔。
2、焊接工艺实验2.1工艺特点和材料选择BFe30-l-l/Q345R复合钢板是以Q345R为基层，通过爆炸焊接铁白铜BFe30-1-1制成复合板，首先焊接钢基层，即焊接Q345R，而后焊接过渡层，即焊接Q345R与BFe30-1-1复合连接部分，这部分是焊接复合材料的关键，最后焊接复合层BFe30-1-1。
浅谈焊接工艺评定
浅谈焊接工艺评定的主要目的在于证明其中一个焊接工艺是否能够获得符合要求的焊接接头，以判断该工艺的正确性、可行性，而不是评定焊接操作人员的技艺水平。
焊接工艺评定是保证制造质量的重要前提。
本文重点对比的是对接焊接接头（简称对接接头）力学性能试验方法的差异，包括取样差异，力学性能测试内容差异和评定依据的差异等，以供相关试验人员参考。
焊接工艺评定的程序焊接工艺评定试验通过对焊缝接头进行拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验，来得知金属材料焊接性的好坏，金属焊接工艺过程简单而且接头质量高、性能好时就称作焊接性好，反之，就称作焊接性差。
表1列出了各标准对工艺评定试验内容的要求。
焊接工艺评定中拉伸和弯曲都是必进行项目，但是对于冲击试验并不是全部都要求进行，一般要求碳钢是必做的，不锈钢一般不要求做冲击，除非设计有要求。
不同点首先是选用侧弯试样时所规定的最小板厚。
其中比较特殊的是NB/T 47014-2023，虽然给出厚度大于等于20mm 时进行侧弯试验，但是同时也给出说明厚度大于等于10mm时可以用侧弯代替面弯和背弯，尤其是当焊缝为不同焊接方法组合焊时更应该用侧弯；其次是硬度试验，EN ISO 15614-1：2004+A2:2023规定除了屈服强度小于275MPa的碳钢、奥氏体不锈钢以及镍基合金外都要求进行硬度试验，其他标准都是规定根据工程实际情况确定是否需要进行硬度试验。
表1各标准对检验项目和试样数量的规定试样制备1.拉伸试样各标准规定差异最大的是对试样平行段长度的要求，一种是长试样，另一种是短试样，短试样平行段基本就是焊缝和热影响区，着重考查的是焊缝区域的强度。
另一方面，试样平行段长度越小，平行段宽度越小，应力集中影响区域就越大，这会导致测得的抗拉强度偏高。
表2各标准对拉伸试样尺寸的规定2.弯曲试样当试板厚度非常大时，可以分层取样，每个试样的宽度在20mm～40mm之间，以能够覆盖整个试板厚度为原则。
另外弯曲中还有一种不常用弯曲方式为纵向弯曲，由于取样时平行于焊缝，占用试板的尺寸较大，只有当两种母材硬度差别较大时，推荐选用。
制作钛钢复合板管箱的焊接工艺分析
过基层钢板加上复层处理的方式进行优化，如此不仅基本强度得到提高，同时抗腐蚀性也得到提高。
在此基础上对复层进行特殊处理，通过复层加盖板的形式，有效防止不锈钢层被介质腐蚀。
应用专用填充材料将盖板以及钛钢复合板之间进行充分填充，以此保证钛钢复合板焊接质量[2]。
作为金属元素，钛在液态时极易受到温度的影响，氢、氧和氮等气体均可被钛吸收，导致钛的性质出现变化。
氢、氧和氮等元素的吸入会影响到钛塑性，钛钢复合板焊接期间会出现韧性下降的情况。
碳钢基层焊接处理中，需要提前对接头位置进行复层剥离处理，如此可以避免焊接期间受到氧化影响导致碳钢基层焊接性能达不到理想要求[3]。
钛钢复合板管箱焊接期间，因为管箱设计要求，划分为A 、B 两种焊缝；管箱上开孔接管的焊缝，根据焊接规划，均采用焊接接头型式完成焊接处理，具体如图1和图2所示。
图1 焊接示意图 图2 焊接示意图焊接方法选择中，结合钛钢复合板电阻系数以及热容量等特点，加上其热导率相对较低，所以必须保证熔池尺寸以及焊接时候的温度。
尽量延长热影响区的停留时间，避免出现接头过热现象，同时还能有效规避晶粒粗大以及塑性低的情况[4]。
焊接方法选择，电流与焊接速度的控制，要求以小电流为主，加快焊接速度。
及时对钛钢复合板清根处理，防止出现铁离子污染现象，焊接方法以手工氩弧焊(如需)、手工焊、埋弧自动焊的综合焊接为主。
具体可参考NB/T 47015—2011《压力容器焊接规程》。
0 引言钛钢复合板管箱焊接工艺，因为钛合金本身具有超强耐腐蚀性，加上强度大等优势，不管是焊接性还是使用期间的韧性等，均为钛钢复合板管箱的应用创造更多空间。
当前航天行业、化工制造等行业均应用到钛合金材料。
尤其是化工行业，因为化学产品生产制造过程中均存在一定腐蚀性，加上应用材料特殊，所以需要应用钛合金材料的化工容器完成储备、反应等工作。
钛钢复合板管箱焊接操作工艺复杂，很多环节均要求能够一次焊接成型。
结合钛钢复合板管箱焊接工艺的应用进行优化分析，保证焊接工艺操作顺利完成。
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复合板焊接工艺评定解析
1. 概念的统一
规定“复合层”、“复层”、“覆层”在复合材料评定标准中为相同概念，都表示为复合金属材料中耐腐蚀层和耐磨层的金属板材或堆焊层，以及连接它们的焊缝堆焊层（包括过渡层焊接）。
本标准中的复合材料焊接工艺评定是指耐腐蚀复合金属材料的焊接工艺评定。
2. 复合金属材料焊接工艺评定中的焊接工艺数量
在复合材料焊接接头中，工艺评定时对每种焊接工艺都应考虑，包含以下几个焊接工艺：
①基层与基层之间的焊接工艺
②复层与复层之间的焊接工艺（包括过渡层焊接工艺）
③基层与其他零件的焊接工艺
④复层与其他零件的焊接工艺
3. 复合层之间焊接的本质
从ASME第IX卷相关内容和47014-2011的C.2.3和C.3.2条的规定，都表明了复合材料对接接头的评定包括基材焊缝的力学性能评定和复合层的化学成分分析评定，当复合层计入强度计算时，应使用复合材料试件对焊缝（包括复合层焊缝）的力学性能进行评定，当复合层材料不计入强度计算时，可以不使用复合材料试件，只需要对基层焊缝进行力学性能评定。
复合层与复合层之间的焊接，本质上就是耐蚀堆焊焊接工艺，但细节上又不完全等同47014-2011中的“耐蚀堆焊工艺评定”，“耐蚀堆焊工艺评定”中的耐蚀堆焊是在母材表面上实施焊接，而复层焊接是在基材焊缝表面上实施堆焊，因此，基材的焊缝金属才是影响复层化学分析评定的因素。
根据耐蚀堆焊工艺评定规定，当母材类别改变时应重新评定，所以如何建立焊缝金属（即焊接材料）的化学成分分类成为关键。
由于我国对焊材按化学成分分类没有完整的分类体系，所以以焊材化学成分分类来建立复合层堆焊的评定标准暂不可行。
但在NB/T 47014-2011中焊材的分类方法与母材的分类方法基本相同，其化学成分和性能基本上与母材相匹配，所以可以规定具有相同数字代号的母材类别和焊材类别属于相同材料类别。
在实际焊接中是有可能出现基材类别和基材焊缝金属类别不相同的情况的，这时用基材的耐蚀堆焊评定是不能验证在焊缝金属上的堆焊，同时在这种情况下，如果复合比很大或无法预先开坡口，堆焊过程可能同时在基材焊缝和基材母材上实施，则可能需要两个耐蚀堆焊评定来分别满足焊缝金属和基层母材。
基层和复层的焊接次序改变应该重新评定,这应该是没有争议的结论。
先焊基材情况下，如果完成基层焊接的最后一道焊缝的焊接材料类别与过渡层或耐蚀层焊材类别相同，则化学成分分析评定可以免做。
特殊情况时，这种焊接方法是可能存在的。
4. 基层母材的评定范围和复层化学成分分析
当复合层厚度计入强度计算时，ASME第IX卷QW-217中规定“工艺评定试验，在基层P-No. 、复层材料、焊接方法以及与之相匹配的填充金属等方面，应和产品焊接所采用的一样”，即：产品基材和试件基材应是同一类别材料、产品复层材料和试件复层材料应是相同材料、填充材料也应是相同材料。
ASME对基层材料限制为相同类别以及限制复层材料和焊接材料为相同，是跟“耐蚀堆焊工艺评定”中的基材评定规则相一致的，这也是要求使用同
一试件对基层和复层进行力学性能评定的必然结果。
而堆焊层的化学成分分析评定，则可以由一个合格的耐蚀堆焊工艺评定来保证，也可以在复合材料试件上进行。
原JB4708-2000中对化学成分分析没有要求，47014-2011中C.2.3对化学成分分析做出要求，而且无论复层是否参与强度计算都是强制要求。
5. 复合金属材料焊接工艺评定附加要求
表1是复合金属材料焊接工艺评定和焊接工艺中应考虑的、但标准中又未明确的内容，仅供讨论。
复合金属材料焊接评定附加要求（仅供参考）表1
6. 一个合格的复合材料焊接工艺评定的形成（PQR）
一个合格的复合材料PQR应是仅指使用复合材料试件进行力学性能和化学成分分析评定的PQR,其中化学成分分析可以在复合材料试件上进行，也可以由一个合格的耐蚀堆焊PQR进行验证，所以一个合格的复合材料PQR 还应包含一个化学成分分析报告或一个耐蚀堆焊的PQR。
对于使用非复合材料试件的对接焊缝评定和耐蚀堆焊评定组合而成的复合材料焊接工艺，属于编制焊接工艺规程，不形成有效地PQR。
7. 一个合格的复合材料产品焊接工艺规程的形成（WPS或焊接工艺卡）
7.1 复层不参与强度计算时：
1）基材力学性能评定：可由一个对接焊缝PQR验证或由一个复合材料试件的PQR验证。
2）化学成分分析评定：可由一个耐蚀堆焊PQR验证或由一个复合材料试件的PQR验证。
3）厚度范围：按表1中的要求。
7.2 复层参与强度计算时：
1）基材和复合层力学性能评定：只能由一个复合材料试件的PQR进行验证。
2）化学成分分析评定：可由一个耐蚀堆焊PQR验证或由一个复合材料试件的PQR验证。
3）厚度范围：按表1中的要求。
8 总结
文中观点和认识难免有认识上的误区，仅供探讨和参考，实际执行标准时应按标准原文或标准释义。
参考文献
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通讯地址：江苏省南京市草场门大街107号龙江大厦9楼江苏省特检院
邮编。