某公司承建的排渣罐，其設計壓力為5.8MPa，焊接接頭係數為1，焊后必須熱處理。排渣罐的主體材質為(50+5)mm的16MnR+316L不鏽鋼複合鋼板，其復層316L不鏽鋼和工作介質相接觸，具有良好的耐腐蝕性能，特別是耐點腐蝕、裂隙腐蝕和抗應力腐蝕能力強，而強度主要靠基層材料16MnR鋼來保證，降低了綜合製造成本。
不鏽鋼複合鋼板16MnR+316L，復層316L是以鉬為基礎的奧氏體不鏽鋼，它與基層低合金鋼16MnR的物理性能差別較大，因此，複合鋼板在基層、過渡層和復層的多層多道焊接過程中，多次熱循環使焊接接頭內部產生很大的內應力。再者，在焊接時，加熱和冷卻的不均勻，使得沿基層厚度方向上產生很大的焊接殘餘應力，這種焊接應力在復層表面上形成拉伸應力，當復層焊接時表面容易產生裂紋。另外，基層和復層的含碳量和所含的合金成分也存在較大差異（見表1），因此，稀釋作用強烈，使得焊縫中奧氏體形成元素減少，含碳量增加，增大了結晶裂紋傾向；焊接熔合區則可能出現馬氏體組織而導致硬度和脆性增加；同時由於基層和復層的含鉻量差別大，促使碳向復層遷移擴散，而在其交界的焊縫金屬區域形成增碳層和脫碳層，加劇熔合區的脆化和另一側熱影響區的軟化。所以，焊接基層焊縫必須防止產生脆硬馬氏體，保證其力學性能；復層焊縫必須保證焊縫的合金成分，以確保其耐腐蝕性能。這是不銹複合鋼板焊接時的兩個關鍵問題。
表1 316L與16MnR的化學成分（質量分數，%）
C
Si
Mn
S
P
Ni
Cr
Mo
316L
0.022
0.70
1.80
0.020
0.030
14
17.6
2.6
16MnR
0.17
0.26
1.54
0.007
0.022
0.15
0.23
-
基層焊接方法採用埋弧自動焊，以提高焊接生產率。其焊接的關鍵是復層側基層焊縫的最後一道焊縫高度的控制，一定要低於複合界面約1.5～2.5mm。過渡層焊接方法使用焊條電弧焊。復層為5mm的316L是超低碳奧氏體不鏽鋼，比較薄，從生產成本考慮，選用焊條電弧焊。
基層焊接材料選擇焊絲H10Mn2配高錳高硅低氟的焊劑HJ431。過渡層選用焊條E309MoL-16（A042），復層選用與316L化學成分相近的焊條E316L-16（A022）。由於排渣罐的直徑大，其對接焊縫都可以採用雙面焊,因此選用的坡口形式。
因為基層16MnR的板材厚度為50mm，剛性較大，可能會產生焊接冷裂紋，所以焊前要進行預熱。按照SH/T3527-1999要求，選擇預熱溫度≥150℃，同時層間溫度控制在150～50℃。
因為基層的厚度較大，焊接殘餘應力較大，為消除焊接殘餘應力並改善接頭的組織和性能，焊后必須進行熱處理。為了保證復層的耐晶界腐蝕性能，按照HG20584-1998標準可適當降低熱處理溫度，為550℃，熱處理的恆溫板厚為不鏽鋼複合板的總厚度55mm，總計保溫時間≥125min。
焊接時，①先焊基層（埋弧自動焊）。先焊復層側基層1～3層，焊至低於複合界面1.5～2.5mm，焊縫磨平；背面碳弧氣刨，打磨露出金屬光澤后，再焊4～10道至要求，焊接過程中保持層間溫度為150～250℃；②焊過渡層。清理復層側基層焊縫及坡口的污物和鐵鏽等，採用焊條A042/Φ4焊接過渡層11、12道，控制層間溫度＜150℃，為了控制稀釋率，採用小電流、快速焊、不擺動的焊接工藝，焊至高於複合界面0.5～1.5mm；③最後焊復層。清理過渡層焊縫表面及坡口邊緣，控制層間溫度＜100℃，採用A022/Φ4焊復層共2層5道13～17，直至要求。
實際焊接：①根據焊接工藝評定和實際生產條件，編製合理的焊接工藝規程；②嚴格控制下料、坡口加工、滾圓、組對及單節筒體加固的質量；③焊接前坡口及兩側的油污、鐵鏽、氧化鐵清理乾淨，復層側坡口兩側各100mm範圍內塗白堊粉；④焊前焊條及焊劑要嚴格按規定烘乾，焊絲要除銹、油污等；⑤焊接時要嚴格執行焊接工藝規程，特別是T型接頭處焊縫的焊接，要求縱縫兩端約100mm的過渡層和復層焊縫必須在環向基層焊縫焊完后再焊接；⑥焊接前基層焊縫要預熱並保證層間溫度，焊后要按照要求進行熱處理。
焊后檢驗：焊縫外觀經自檢和專檢后，有幾處進行了補焊返修，絕大部分符合要求。按照JB/T4730-2005要求拍片和滲透檢測，一次拍片合格率達96.5%。此產品經監理和業主驗收，一次通過。
