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Q345R+S31603不锈钢复合板焊接工艺不锈钢复合板焊接工艺

不锈钢复合板因其优异的耐腐蚀性及经济性，在海洋工程中使用的比重不断

加大。但不锈钢复合板其基层金属和覆层金属的材料性质各异，差别巨大，在进

行焊接作业时有颇多困难。为得到较高质量的焊缝，文章从化学元素、焊材选择、

坡口设计、焊接顺序、焊接工艺参数和预热及层温6个关键因素进行分析研究，

制定出Q345R+S31603不锈钢金属复合板焊接工艺，并对现场施工过程中需要控

制的重点方面作出了明确要求。

标签：焊接工艺与设备；复合板；不锈钢；工艺

1复合板简述

金属复合板是指在不降低使用效果（防腐性能、机械强度等）的前提下，在

一层金属板上覆以另外一种金属板，两种板材间使用爆炸焊接的方式形成金属间

的键合，是一种固相结合。相比使用碳钢板材，不锈钢复合板耐腐蚀性能优于碳

钢板材，可延长设备在海洋环境中的服役年限；相比纯不锈钢板材，使用复合板

可大大降低成本费用。选用复合板作为主材实现了设计可靠性、安全性及节约资

源、降低成本的目的。

Q345R+S31603不锈钢金属复合板，基层使用Q345R板材（GB713-2008），

覆层使用S31603不锈钢板材（GB24511-2009），由复层保证耐蚀性能，基层保

证强度要求。见图1。

2制定焊接工艺

Q345R+S31603不锈钢金属复合板焊接，如果使用的焊接工艺不合理，容易

导致焊缝缺陷、降低焊缝的力学性能和抗腐蚀性能，为此作者对6个关键因素分

别进行了阐述，制定出了较为优化合理的工艺。

2.1化学元素分析

根据GB713-2008《锅炉和压力容器用钢板》和GB24511-2009《承压设备用

不锈钢钢板及钢带》规定，Q345R和S31603的化学成分差别较大，除常见的基

本原素C、Si、Mn、P、S外，022Cr17Ni12Mo2（S31603）还含有一定比例的

Ni和Cr元素，其中Cr是决定不锈钢属性的元素，促使其内部的矛盾运动向有

利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。Ni是钢中形成奥氏体的元素，加入Ni元素后，

不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能得到了改善。

2.2焊材选则

不锈钢复合板基层相焊，使用焊材应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母

材规定的限值；覆层钢材选用焊接材料应保证焊缝金属的耐腐蚀性能，当有力学

性能要求时，还应保证力学性能。覆层焊缝与基层焊缝以及覆层金属与基层钢材

的交界处宜采用过渡焊缝。

厚度为16mm的Q345R钢板的屈服强度大于345MPa，抗拉强度为

510-640MPa之间，零度V型冲击功大于34J。使用J507和H10Mn2+SJ101焊材

可以从力学性能方面满足基层金属要求，A042作为过渡焊缝焊材，Ni和Cr含

量比A022中高出一定比例，从而避免了Q345R和S31603直接相焊时的化学成直接相焊时的化学成

分稀释，A022作为覆层金属的焊材，保证了焊缝的耐腐蚀性。

2.3坡口设计

不锈钢复合板钢制压力容器坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率，且要

考虑到现场实际操作的可行性。文章推荐见图2所示的坡口，这种类型坡口有三

个优点：（1）坡口在基层金属的终止面预留1.5mm的台阶，可以有效的保证过

渡焊缝的熔深；（2）可以将覆层金属和基层金属隔离，避免在焊接基层时粘连覆

层；（3）起到警示作用，提醒焊接操作人员，此处到了基层和覆层的过渡段，应

使用过渡焊缝焊条，并在焊接时要保证熔深足够。

2.4焊接顺序

（1）基层焊接，用E5015焊条打底并填充一道，使用H10Mn2+SJ101的焊

材进行埋弧焊，焊接到基层金属终止处；（2）过渡层焊接，使用E309MoL-16E309MoL-16焊

材进行过渡层焊接，过渡层焊接要同时熔合基层焊缝、基层母材和覆层母材，且

应盖满基层焊缝和基层母材；（3）覆层焊接，使用E316L-16焊条填充盖面。需

保证过渡层焊缝余高达到0.5～1.5mm，过渡层熔深达到1.5～2.5mm。

2.5焊接工艺参数

焊接工艺参数是焊接工艺评定中的次要因素，只作为一个范围指导，具体要

视现场作业环境及人员等情况适时进行调整，表1是一个推荐的参数表。