15CrMoR(H)+SUS321不锈复合钢板的焊接
某石化公司催化干气吸附氢联合装置的一台核心设备，主体材质为15CrMoR(H)+SUS321，其中基层15CrMoR(H)是在15CrMoR钢板基础上研制开发的临氢设备用耐热钢。该材料焊接冷裂纹敏感性较高，焊接过程易产生冷裂纹，因此必须对基层和堆焊层的焊接选择合适的焊材，制定合理的焊接工艺，才能成功进行15CrMoR(H)+SUS321复合材料的焊接。
15CrMoR(H)+SUS321不锈复合钢板由化学成分和物理性能都不同的异种钢板复合而成。复层钢和基层钢相比较，复层钢有较高的Cr、Ni含量，且其含C量低（ω（C）≤0.10%），化学成分见表1。
表1 15CrMoR(H)与SUS321的化学成分（质量分数，%）
|
材料
|
C
|
Si
|
Mn
|
S
|
P
|
Cr
|
|
SUS321
|
0.06
|
0.42
|
1.13
|
0.010
|
0.030
|
17.423
|
|
15CrMoR(H)
|
0.13
|
0.28
|
0.56
|
0.002
|
0.008
|
1.380
|
|
材料
|
Ni
|
Mo
|
Al
|
Cu
|
Ti
|
Fe
|
|
SUS321
|
9.191
|
0.04
|
-
|
0.09
|
0.122
|
余量
|
|
15CrMoR(H)
|
0.120
|
0.56
|
0.024
|
0.08
|
0.003
|
余量
|
基层钢15CrMoR(H)是珠光体耐热钢，其焊接性能较差，在冷却速度较大的条件下，有淬硬倾向。热影响区是焊接接头的薄弱环节，焊接时由于加热极不均匀，使热影响区不断改变温度、应力和应变状态。焊接热过程使热影响区的晶粒变粗，组织不均匀，导致性能恶化。热影响区的关键部位是接近熔合线的粗晶区，该区晶粒粗大，性能最易变坏，是产生各种焊接裂纹的最敏感区域。
在焊缝堆焊层焊接中，直接用E347-16（A132）焊条施焊时，会熔化部分基层，使堆焊层焊缝的合金元素稀释，导致此处焊缝金属的碳含量增高，降低了耐腐蚀性能，同时此处焊缝还会形成淬硬的马氏体组织，易产生裂纹。因此，在基层和复层交界面上增加一层过渡层，该层选用高CrNi型焊条E309L-16（A062），其焊缝金属被基层稀释后，合金成分会降低，但仍可保证结合区具有良好的塑性。
复层钢SUS321和基层钢15CrMoR(H)的热导率和线膨胀系数存在很大差异，材料在加热和冷却时会产生很大的应力。同时，在施焊过程中，由于加热和冷却不均匀，在基层的厚度方向会产生很大的残余应力，这种残余应力在复层不锈钢表面形成拉伸应力，这两种应力的叠加是不锈复合钢板焊接产生裂纹的主要原因。
可见，对于15CrMoR(H)+SUS321不锈复合钢板的焊接，为保证焊接质量，必须选择适当的焊接材料、坡口型式、合理的焊接、热处理工艺。采取相应措施后，所有焊缝的一次探伤合格率超过98%，一次返修合格率为100%，符合设计要求，为今后焊接此类复合板积累了宝贵经验。（余冶）
现货资源
| 品名 | 规格 | 材质 | 厂家 | 地区仓库 | 价格 | 现货 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 螺纹钢 | 12*9 | HRB400E | 山东新石特工程材料有限公司 | 石横(厂提) | 3380 | 详情 |
| 热轧卷板 | 3.75*1500 | Q235B | 苏州鑫昊欣金属科技有限公司 | 沙钢(玖隆物流) | 3630 | 详情 |
| 普碳中板 | 12*2200*118000 | Q550D | 上海衷奇供应链管理有限公司 | 湘钢(好放库) | 0 | 详情 |
| 低合金板 | 210 | Q355NB | 舞钢市坤钰供应链管理有限公司 | 舞钢(产业集聚区) | 0 | 详情 |
| 无缝管 | 76*35 | 45# | 山东东银金属材料有限公司 | 聊城(东银库) | 4230 | 详情 |
| 圆钢 | 22*9380 | 25CrMoA | 山东大万实业有限公司 | 宣钢(河北宣化) | 0 | 详情 |
| 热轧卷 | 3.0*1800*C | Q235B | 上海盛钢联供应链管理有限公司 | 宝钢(泉安/津澜) | 0 | 详情 |
| 高线 | Φ20*C | Q355D | 上海北铭高强度钢材有限公司 | 韶钢(川流富锦库) | 5540 | 详情 |
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