1. 复合板试验设备（Test Equipment）
1.1 示波冲击试验机（Impact Testing Equipment）
| 名称（Equipment name） | 性能指标（Performance） |
|---|---|
| 最大冲击能量（Max. Impact Energy） | 750J |
| 试验能量范围（Test range） | 80%*750J |
| 适用标准（Standards） | ASTM/JIS/ISO/GB |
| 冲击速度（Impact speed） | 5.42 m/s |
| 表盘和光栅数据采集装置（Data acquisition device） | 分辨率（Resolution）: 360/10000 = 0.036° |
| 试样低温箱（Low temperature testing box） | 室温（Room temp）~ -196 ℃ |
1.2 剪切试验机（Shear Testing Equipment）
品牌：HUALONG；包含剪切试验机（Shear testing machine）与剪切试验装置（Shear testing rig），用于检测复合板界面剪切强度。
1.3 腐蚀试验设备（Corrosion Testing Equipment）
1.3.1 多通道恒电位仪（Multichannel potentiostat）
| 名称（Equipment name） | 性能指标（Performance） |
|---|---|
| 恒电位范围（Potential range） | ±10V |
| 恒电流范围（Current range） | 10nA~400mA |
| 通道数（Channel num） | 5 |
| 电流精度（Accuracy of current） | 0.5% |
1.3.2 点腐蚀仪（Pitting corrosion instrument）
| 名称（Equipment name） | 性能指标（Performance） |
|---|---|
| 扫描范围（Scanning range） | 120mm×90mm |
| 灵敏度（Sensitivity） | 1mV |
| 针步分辨率（Stitch resolution） | 0.5μm |
| 振动幅度（Amplitude） | 0~60μm |
1.3.3 晶间腐蚀装置（Intercrystalline corrosion test）
| 名称（Equipment name） | 性能指标（Performance） |
|---|---|
| 电炉功率（Power of electric furnace） | 1000W |
1.3.4 循环腐蚀试验箱（Cycle corrosion testing equipment）
品牌：SINGLETON
| 名称（Equipment name） | 性能指标（Performance） |
|---|---|
| 温度控制（Temperature range） | 室温（Room temp）~60 ℃ |
| 湿度控制（Humidity range） | 可达到饱和湿度（Saturated humidity: 100%） |
| 喷雾能力（Spray capacity） | 1-2ml/h |
2. 复合板的焊接（Welding Technology of Clad Plate）
2.1 适用场合及要求（Applied Situation and Requirement）
- 以工业结构用不锈钢复合板为主，复合板总厚度不小于 4mm。
- 不锈钢复合板基层与复层材料的化学成分与性能，应满足各自材料标准要求。
2.2 不锈钢复合板焊接性特点（Weldability Characteristics）
不锈钢复合板的焊接性核心需解决两大问题：
- 基层碳钢和复层不锈钢本身的焊接性差异。
- 基层与复层焊缝金属相互稀释，对焊接接头性能的影响。
解决方案：需在基层与复层之间焊接过渡层，并通过合理选择焊接材料与工艺，降低稀释作用，保证焊接质量。
2.2.1 基层与复层材料焊接性（Base and Cladding Plate Weldability）
基层材料：工业结构用不锈钢复合板基层多为低碳钢或低合金高强钢，焊接性较好。
复层材料焊接性特点：不同种类不锈钢复层的焊接性差异如下表所示。
| 种类（Kinds） | 典型钢种（Typical products） | 焊接性特点（Weldability characteristics） |
|---|---|---|
| A（奥氏体不锈钢） | 022Cr19Ni10(304L)、022Cr17Ni12Mo2(316L)、06Cr18Ni11Ti(321) | 1. 热裂纹敏感性较大；2. 接头晶间腐蚀及应力腐蚀倾向明显；3. 接头可能出现δ铁素体或σ相导致低温脆化；4. 整体焊接性良好。 |
| F（铁素体不锈钢） | 10Cr15(429)、10Cr17(430) | 1. 部分场合冷裂敏感性较高；2. 热影响区粗晶区存在粗晶脆化及σ相脆化；3. 敏化温度区间内，热影响区易因碳氮化物析出产生晶间腐蚀。 |
| M（马氏体不锈钢） | 12Cr13(410)、20Cr13/30Cr13(420) | 1. 淬硬倾向大，易产生冷裂纹；2. 调节碳含量可获得强韧性较好的低碳马氏体，改善焊接性；3. 适当焊后热处理可提升接头综合性能。 |
| PH（沉淀硬化不锈钢） | 05Cr17Ni4Cu4Nb(630)、07Cr17Ni7Al(631) | 1. 焊接性良好，无需焊前预热及后热；2. 焊后需进行与母材相同的析出硬化时效处理，保证接头强度与耐蚀性。 |
2.2.2 过渡层设计原则与焊接性（Transition Layer Design Principle）
设计原则：
- 避免焊缝化学成分失配导致马氏体组织及焊缝脆化。
- 弥补基层稀释造成的合金元素降低，保证接头耐蚀性。
- 具备良好塑性与韧性，防止结构应力开裂。
焊接性特点：
工业常用过渡层焊接材料为25Cr-13Ni(Mo)、25Cr-20Ni(Mo)型，其焊接性特点如下：
- 奥氏体焊缝热裂纹倾向明显。
- 需采取措施降低晶间腐蚀倾向。
- 保证成分平稳过渡的前提下，过渡层不宜过厚。
2.3 不锈钢复合板焊接材料选择（Consumables Selection）
选择原则：
- 基层焊材与基层碳钢等强匹配，保证焊缝强韧性。
- 过渡层焊材实现基层与复层化学成分平稳过渡。
- 复层焊材与同质不锈钢焊接一致，保证焊缝成分与母材匹配。
2.3.1 基层焊材推荐方案
| 基层材质（Base plate） | 手工电焊条（Electrode, AWS/GB型号） | 气体保护焊丝与气体（Gas shielded wire, AWS/GB型号+保护气体） | 埋弧焊丝与焊剂（Submerged arc wire+flux, AWS/GB型号） |
|---|---|---|---|
| Q235A~C、Q245R | E6013(E4303)、E6015(E4315)、E6016(E4316) | ER70S-6(ER50-6)、ER70S-G(ER50-G)；保护气体：Ar或CO₂ | F7A0-EL8、HJ431/SJ101-H08MnA |
| Q345A~C、Q345R | Q345A~C：E7015(E5015)；Q345R：E7016(E5016) | ER70S-6(ER50-6)、ER70S-G(ER50-G)；保护气体：Ar或CO₂ | Q345A~C：F7A2-EM12；Q345R：HJ431/SJ101-H10Mn2 |
| X52/X60、X65/X70 | E6010(E4310)、E8010(E5510)、E8018(E5518) | ER70S-6(ER50-6)、ER70S-G(ER50-G)、ER80S-G(ER55-G)；保护气体：纯CO₂或混合气体 | F8A2-EA1、HJ431/SJ101-H08Mn2MoA/H08Mn2SiA |
2.3.2 过渡层与复层焊材推荐方案
| 材质类型 | 材质牌号（Material Grade） | 手工电焊条（Electrode, AWS/GB型号） | 气体保护焊丝（Gas shielded wire, AWS/GB型号） | 保护气体（Shielding Gas） |
|---|---|---|---|---|
| 过渡层（Transition layer） | 304/304L/305/308、321 | E309L(E309L) | ER309L(ER309L)、ER309(ER309) | Ar或混合气体 |
| 309S/310S | E310(E310) | ER310(ER310) | ||
| 316/316L/317/317L、434/443 | E309LMo(E309LMo) | ER309LMo(ER309LMo) | ||
| 2205/2304 | E309LMo(E309MoL)、E2209(E2209) | E309LMo(E309MoL)、ER2209(ER2209) | ||
| 复层（Cladding plate） | 304/304L、305/308 | E308L(E308L) | ER308L(ER308L) | Ar或混合气体 |
| 316/316L | E316L(E316L) | ER316L(ER316L) | ||
| 2205 | E2209(E2209) | ER2209(ER2209) |
2.4 焊接工艺（Welding Procedure）
2.4.1 焊接方法选择（Welding Process Selection）
- 基层与复层焊接：可采用手工焊条电弧焊（SMAW）、钨极氩弧焊（TIG）、熔化极气体保护焊（GMAW）、埋弧焊（SAW）。
- 过渡层焊接：一般不采用埋弧焊（SAW）。
2.4.2 下料与焊接坡口型式（Blanking and Bevel Type）
下料：优先采用机械切割，保证切割面平整光滑。
主要坡口型式：对接与角接，具体尺寸根据复合板厚度调整，如下表所示。
| 应用条件（Applied condition） | 焊接坡口形式与尺寸（Welding bevel type and dimension） |
|---|---|
| 复合板厚度 < 18mm | 坡口角度 65°±5°，钝边 2±1mm，间隙 1±1mm |
| 复合板厚度 18~32mm | 坡口角度 65°±5°，钝边 2±1mm（1±1mm），附加 5°±1°或 10°±2°辅助坡口，圆弧 R6~R8（R10） |
| 复合板厚度 > 28mm | 坡口角度 65°±5°，钝边 2±1mm（1±1mm），附加 5°±1°或 10°±2°辅助坡口，圆弧 R6~R8 |
| 不锈钢复层在内侧的角接头 | 坡口角度 60°±5°，钝边 2±1mm |
| 不锈钢复层在外侧的角接头 | 坡口角度 60°±5°，附加 10°±2°辅助坡口 |
2.4.3 焊前准备与装配（Preparation and Assembling）
- 资质审核：焊接设备、焊材、操作人员资质需符合要求。
- 焊件清理：用机械或有机溶剂清理坡口及两侧20mm范围，去除水分、锈蚀、油污。
- 组装要求：同厚度焊件以复层表面为基准，错边量≤复层厚度1/2且≤2mm；不同厚度按设计要求执行。
- 定位焊：仅在基层坡口面进行。
2.4.4 焊接工艺要求（Welding Procedure Requirement）
焊接顺序：
基层碳钢 → 过渡层 → 复层不锈钢；特殊情况按设计要求执行。
关键工艺参数：
- 基层焊接：不得熔化复层不锈钢。
- 过渡层焊接：碳钢焊缝距复合界面1.5~2.5mm；焊缝厚度2~4mm（覆盖基层焊缝及母材）；采用小热输入。
- 复层焊接：在过渡层上施焊，采用小热输入。
- 工艺评定：需进行焊接工艺评定，按合格评定编制焊接工艺规程（WPS）并严格执行。
2.4.5 焊后清理与热处理（Post-weld Cleaning and Heat Treatment）
- 焊后清理：清除焊缝及两侧焊渣、焊瘤、飞溅物，保证焊缝美观。
- 热处理：大厚度复合板结构件，需进行适当焊后热处理，消除焊接残余应力，提升接头抗应力腐蚀能力。
2.5 焊接质量检验（Welding Quality Inspection）
检验人员：需经专业培训并持有资质证书。
检验分类：
- 工序检验：经现场质检认可后方可进入下一道工序。
- 成品检验：包括外观检验、无损检验（超声、磁粉、渗透等）、压力与密封性试验、接头力学性能试验、接头耐蚀性试验。
2.6 典型不锈钢复合板焊接与接头性能评估
以6+2mm Q345+304L不锈钢复合板制管焊接为例：
- 焊接方法：全焊道手工TIG焊。
- 接头性能：横向抗拉强度557MPa（试样断于母材）；D=4a条件下正弯、背弯无开裂。
- 耐蚀性：焊态复层焊缝晶间腐蚀倾向明显；经1050℃/30min固溶处理后，晶间腐蚀基本消除。
3. 复合板的运输、存储与切割（Transportation, Storage & Cutting）
3.1 运输与存储（Transportation and Storage）
3.1.1 运输要求：
- 防划伤：使用橡胶或枕木铺垫，优先采用不锈钢保护专用材料。
- 防污染：操作人员需戴手套，避免指纹污染表面。
- 吊装：推荐使用专用吊具；避免仅用钢丝绳（易滑动、压伤/划伤复层）。
3.1.2 存储要求：
- 存储环境：优先室内存储；室外存储需覆盖雨布，监控温湿度，避免“结露”。
- 防腐蚀：避免与水分、灰尘、油、润滑油直接接触，防止生锈或焊接不良。
- 贴膜保护：贴膜与基体间不得侵入水分（否则腐蚀速度加快）；避免阳光直射，贴膜需定期检查（寿命6个月），变质及时更换。
- 仓库管理：存放于干净、干燥、通风处，保持原包装；垫纸浸湿后需立即去除，防止表面腐蚀。
3.2 复合板的切割（Cutting）
可采用的切割方法：
- 等离子切割（Plasma cutting）
- 机械式剪力切割（Mechanical shearing）
4. 复合板典型产品介绍（Typical Products）
4.1 核电安注箱复合板（SA-240 Type304L+SA-533TypeB Cl.1）
背景：
用于CAP1400核电站安注箱（国核压水堆示范工程），对结合面剪切强度、探伤要求高，生产难度大。
工作条件：
安注箱为核电站应急安全设备，反应堆压力降至中压时，快速注入硼酸液防止燃料棒熔化，质保要求严格。
性能实绩：
| 牌号（Steel grade） | 厚度（mm） | 下屈服强度（ReL, MPa） | 抗拉强度（Rm, MPa） | 伸长率（A, %） | 冲击试验（0℃, J） | 剪切强度（MPa） | 弯曲试验（横向） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SA533CL1+304L | 62+7 | 555 | 661 | 25 | 230（标准≥210） | 393 | 180°，弯曲直径3.5a |
供货规格：厚度62+7mm，宽度2000-2600mm，长度4000-7000mm，共21张，总重149.6t；供货日期2015.3。
4.2 高酸性环境烟气管道复合板（S31254+Q345B）
背景：
S31254为超级奥氏体不锈钢（Cr、Ni、Mo含量高，耐蚀性极佳），此前该复合板多依赖进口或国内爆炸复合生产。
工作条件：
服役于高温（>50℃）、强酸性（PH=2-3）的严苛腐蚀环境。
性能实绩：
| 牌号（Steel grade） | 厚度（mm） | 下屈服强度（ReL, MPa） | 抗拉强度（Rm, MPa） | 伸长率（A, %） | 冲击试验（0℃, J） | 剪切强度（MPa） | 弯曲试验（横向） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S31254+Q345B | 8-20 | 450 | 650 | 30 | 300（标准≥210） | 460 | 180°，弯曲直径2a |
4.3 镍基合金复合板（825+X65）
背景：
油气田介质含硫化氢、氯离子等，酸性强；825镍基合金复合板兼具碳钢强度韧性与镍基合金耐蚀性。
工作条件：
适用于石油化工高酸性介质环境，如油气运输管道、储罐，保证高硫高酸环境下的安全性与长寿命。
性能实绩：
| 牌号（Steel grade） | 厚度（mm） | 下屈服强度（ReL, MPa） | 抗拉强度（Rm, MPa） | 伸长率（A, %） | 冲击试验（-20℃, J） | 剪切强度（MPa） | DWTT温度（℃） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 825+X65 | 3+22 | 500 | 594 | 46 | 339（标准≥250） | 397 | -10（剪切面积分数100%） |
供货进展：与中石油联合评定，成功试制Φ610mm复合管，性能满足要求。
4.4 电梯轿厢装饰用冷轧复合板（304L+BDT01+304L）
背景：
以碳钢为基体，双面连续包覆304L不锈钢，兼具不锈钢耐蚀性与碳钢力学性能，节约镍铬贵金属，降低成本。
工作条件：
适用于大气腐蚀环境下的装饰领域（如电梯轿厢面板），要求良好表面装饰性、成形性及304级耐蚀性。
性能实绩：
| 牌号（Steel grade） | 屈服强度（Rp0.2, MPa） | 抗拉强度（Rm, MPa） | 伸长率（A50, %） | 基层硬度（Hv） | 杯突值（IE, mm） | 深拉延（LDR） | 冷弯（180°, 4d） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 304L+BDT01+304L | 395 | 540 | 32 | 158 | 11.5 | 2.2 | 合格 |
供货规格：容器包覆面板（0.89、1.2、1.4、1.8*1219*C）；电梯面板/金属门板（1.2*1219*C）。
4.5 模台专用铁素体不锈钢复合板
适用于混凝土预制件模台，兼具碳钢强度与铁素体不锈钢耐蚀性、磁性；厚度10mm，宽度3000~4000mm，长度12000mm；0℃冲击值131J，盐雾试验240h合格。
4.6 双相不锈钢复合板（S32205+Q345C）
适用于含氯离子腐蚀环境（如水电站涵洞、石化管道）；厚度4+20mm，抗拉强度638MPa，0℃冲击值296J，剪切强度400MPa，粘结强度414MPa。
4.7 耐磨管道复合钢板（30Cr13+Q235B）
30Cr13马氏体不锈钢复层，耐磨耐蚀；厚度10-50mm，复层硬度57HRC，0℃冲击值50J，剪切强度25MPa；2015.9供货，规格6+8mm，总重300t。
4.8 耐蚀管道复合钢板（316L+Q345B）
适用于≤50℃、PH=5-6、氯离子100-1000ppm环境；厚度8-20mm，抗拉强度580MPa，0℃冲击值300J，剪切强度450MPa；2015.9供货，规格3+10mm，总重160t。