雙相不銹鋼焊接接頭的力學(xué)功能和耐蝕性取決于接頭能否堅持恰當?shù)南喾蓊~，正確選用焊接材料，嚴格操控焊接熱輸入量以及擬定合理的焊接工藝，防止焊后消除應(yīng)力處理是雙相不銹鋼焊接的要害。本文經(jīng)過焊接工藝實驗、焊接工藝鑒定及產(chǎn)品的施焊證明，所選用的焊接辦法、焊接材料、焊接工藝標準正確合理。

雙相不銹鋼在室溫下固溶體中奧氏體和鐵素體約各占半且兼有兩相安排特征。它保存了鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)大、線膨脹系數(shù)小、耐點蝕，縫蝕及氯化物應(yīng)力腐蝕的功能特色（當然也存在475℃分出脆性的σ相，構(gòu)成脆化及加工硬化傾向大的缺陷）；又具有奧氏體不銹鋼耐性好、脆性改變溫度較低、抗晶間腐蝕、力學(xué)功能和焊接功能好的長處，廣泛使用于海上和陸地油氣、化工壓力容器、紙漿和造紙等職業(yè)。

高壓換熱器是加氫裂化設(shè)備除反應(yīng)器外的中心設(shè)備之一，因為螺紋鎖緊環(huán)式密封結(jié)構(gòu)換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、走漏點少、密封牢靠、占地面積小、節(jié)約材料,一旦運轉(zhuǎn)進程中呈現(xiàn)走漏，也不用泊車,只需緊固內(nèi)、外圈頂緊螺栓即可到達密封要求?，F(xiàn)在國內(nèi)外加氫裂化和重油加氫脫硫設(shè)備中遍及選用此結(jié)構(gòu)換熱器。年產(chǎn)180×104t/a加氫裂化設(shè)備中的熱高分氣/混氫換熱器，管程規(guī)劃溫度245℃，規(guī)劃壓力16.4MPa，換熱管原料為超級2507（UNS32750），標準φ25mm×2.5mm；介質(zhì)特性：易爆；管板原料為12Cr2Mo1R（H）Ⅳ+雙層堆焊（E309MoL+E2209），殼體原料為12Cr2Mo1R（H），規(guī)劃溫度225℃,規(guī)劃壓力17.9MPa，介質(zhì)特性：易爆,結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 1102414u8-0.gifalt="newmaker.com">其間管板原料為12Cr2Mo1R（H）Ⅳ鍛（低合金耐熱鋼），為了進步堆焊層與母材金屬之間的塑耐性、防止熔合區(qū)鄰近發(fā)作過多的馬氏體、操控堆焊金屬中因為母材稀釋而構(gòu)成的增碳現(xiàn)象以及焊后熱處理進程中因為碳搬遷發(fā)作的增碳帶，選用309MoL作為母材與堆焊金屬間的過渡層堆焊材料；以瑞典的SAF2205（UNS32750）為代表的第2代雙相鋼（我國鋼號為022-Cr22Ni5Mo3N），是在3RE60的基礎(chǔ)上,進步了Cr含量、下降了Si含量并添加了N。因為參加了作為強奧氏體構(gòu)成元素的氮，既進步奧氏體不銹鋼的強度，又不明顯損害鋼的塑耐性；還安穩(wěn)了奧氏體，防止了馬氏體的改變，乃至按捺碳化物分出和推遲σ相構(gòu)成，一起進步了鋼材的耐蝕性（特別是抗點蝕和氯化物應(yīng)力腐蝕），因而特別適合于H2S-H2-NH3-H2O并含有Cl-的環(huán)境的加氫裂化、加氫脫硫等二次加工設(shè)備中，這就是加氫設(shè)備中選用的雙層不銹鋼堆焊工藝（E309MoL+E2209）；U型換熱管原料為SAF2507，屬第3代雙相鋼（我國鋼號為022Cr25Ni7Mo4N）,是20世紀80年代后期瑞典開發(fā)的，也是耐氯化物應(yīng)力腐蝕、點腐蝕等的最好鋼種，廣泛使用于含H2S或Cl-（特別是海水）的設(shè)備。
雙相不銹鋼焊接接頭的力學(xué)功能和耐蝕性取決于接頭能否堅持恰當?shù)南喾蓊~，因而，雙相不銹鋼的焊接是環(huán)繞怎么確保其雙相安排而進行的。

1雙相不銹鋼的焊接特色

1.1焊接進程對相安排的影響

關(guān)于雙相不銹鋼焊縫金屬而言，是以單相δ凝結(jié)結(jié)晶，跟著溫度的下降，從凝結(jié)→冷卻這是一個速度較快的從δ→γ安排改變的不平衡進程。若冷卻速度較快，即焊接熱輸入量較低時，則δ→γ改變的較少，使δ相較多而γ相較少；若熱輸入量高，即冷卻速度慢，雖然會促進較多的δ→γ改變，能夠得到滿意數(shù)量的奧氏體，但也會使晶粒粗大，σ相和二次奧氏體（γ2）分出，然后下降焊縫的耐腐蝕功能，耐性下降。因而，要選用適宜的滿意高的熱輸入量和層間溫度以確保冷卻速度適中，能夠得到滿意數(shù)量的奧氏體相，而又不致下降耐腐蝕功能。

圖2為雙相不銹鋼的凝結(jié)進程，從圖中能夠看出，雙相不銹鋼從液相凝結(jié)后是徹底的鐵素體安排，且保存至鐵素體溶解度曲線的溫度。只要在更低的溫度下部分鐵素體才改變成奧氏體，構(gòu)成鐵素體加奧氏體雙相安排；化學(xué)成分Ni、N為激烈的奧氏體構(gòu)成元素，Cr、Mo為激烈的鐵素體構(gòu)成元素；焊接熱循環(huán)的參數(shù)（加熱速度、冷卻速度等）也會影響相份額安排的改變。<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 110241jw-1.jpgalt="newmaker.com">1.2焊接進程或許呈現(xiàn)的分出相

雙相鋼焊接時，焊縫有或許發(fā)作三種類型的分出相，它們都會下降耐腐蝕功能和耐性，這三種分出相別離是：

1.2.1氮化物（Cr2N、CrN）的分出（見圖3）

在高溫時，氮在鐵素體中溶解度添加，在快速冷卻時溶解度又開端下降；尤其在接近焊縫外表的部位，因為鐵素體量較多，氮化物更易分出，這對焊縫金屬的耐腐蝕性有直接影響。若焊縫金屬有適宜的相份額，則氮化物的分出量很少。為了防止氮化物的分出，應(yīng)在填充金屬中進步Ni和N元素的含量，以添加焊縫金屬的奧氏體數(shù)量。別的應(yīng)防止選用過低的熱輸入量（特別是厚壁件焊接時），以防止因冷卻速度過快而生成純鐵素體晶粒,引起氮化物的分出。

1.2.2二次奧氏體的分出（γ2）（見圖4）<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 1102411k5-2.jpgalt="newmaker.com">在含N量高（N為0.3%）的超級雙相鋼（如SAF2507）多層焊時有或許分出二次奧氏體。這是因為當時一道焊道焊接時若熱輸入較低時，δ→γ改變的極不充沛，而當后續(xù)焊道又選用較高的熱輸入時，部分鐵素體就會改變?yōu)榧毼o散的二次奧氏體（γ2）,它的Cr，Mo，N含量都比一次奧氏體低，尤其是N含量低許多，它也和氮化物相同會下降焊縫的耐腐蝕功能。按捺γ2的分出，首要考慮添加填充金屬的奧氏體構(gòu)成元素的含量，以操控焊縫金屬的鐵素體量；挑選適宜的熱輸入量，防止根部焊道選用小熱輸入量焊接。

1.2.3金屬間脆化相的分出（σ相）（見圖5）

當焊接熱輸入量過大時，冷卻速度就會變慢，這樣雖有利于奧氏體的改變，使δ和γ相份額比較滿意，但也構(gòu)成金屬間脆化相（σ相）的分出。尤其是含W，Cu的超級雙相不銹鋼對高的熱輸入量靈敏。

1.3475℃脆化現(xiàn)象

因為雙相不銹鋼中有較高的鐵素體，當接頭在300~550℃規(guī)模內(nèi)停留時間過長，會發(fā)作475℃脆化。因而，應(yīng)盡量縮短雙相不銹鋼焊接接頭在這個溫度區(qū)間的停留時間。

1.4熱處理的影響

在300~550℃低溫加熱時或許發(fā)作475℃脆性，在600~900℃中溫加熱時會呈現(xiàn)脆性的σ相。因而，應(yīng)防止焊后消除應(yīng)力處理，最好的熱處理辦法為進行固溶化熱處理。但過高的固溶化熱處理溫度，會使單相鐵素體晶粒粗大，耐應(yīng)力腐蝕功能下降。

綜上所述，堅持相平衡，得到滿意的相份額安排，盡量削減分出相，是雙相不銹鋼焊接的要害，要想達此意圖，有必要嚴格操控焊接熱輸入量；進步焊接資猜中的Ni含量，一般焊材中Ni含量要比母材高2%~4%，再參加與母材含量恰當?shù)腘（為0.1%~0.2%）；應(yīng)防止焊后消除應(yīng)力處理。

2焊接工藝鑒定的擬定

結(jié)合雙相不銹鋼的焊接特色及高壓換熱器的結(jié)構(gòu)特色，管板的堆焊選用埋弧帶極堆焊、管板與換熱管的焊接選用主動鎢極氬弧焊，并別離進行了焊接工藝鑒定。

2.1管板埋弧帶極堆焊焊接工藝鑒定

雙相不銹鋼的帶極堆焊，首要考慮堆焊層的厚度、化學(xué)成分的規(guī)模、雙相安排的相份額、耐蝕性及其有關(guān)特性。要到達上述要求，需求操控的要素如圖6所示。<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 1102415c0-3.jpgalt="newmaker.com">由圖6能夠看出，堆焊層厚度、堆焊層成分和安排受幾種彼此相關(guān)要素的影響。經(jīng)屢次焊接實驗之后，在厚度為δ=60mm的12Cr2Mo1R鋼進步行了（E309MoL+E2209）帶極堆焊工藝鑒定，焊接材料及焊接工藝標準參數(shù)見表1，焊接進程及實驗成果如下。

2.1.112Cr2Mo1R鋼進步行了（E309-MoL+E2209）帶極堆焊

12Cr2Mo1R試板外表100％磁粉（MT）檢測→預(yù)熱（預(yù)熱溫度≥150℃）→堆焊過渡層（道間溫度150~250℃）→后熱（250~300℃×2h）→堆焊層100％（PT）查看→690℃×8（P-WHT）消除應(yīng)力處理→堆焊表層（道間溫度≤100℃）→堆焊層100％上色（UT、PT）檢測。<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 1102413613-4.gifalt="newmaker.com">2.1.2焊接工藝鑒定實驗成果

根據(jù)我國石化工程建設(shè)公司BCEQ-9338/A1《壓力容器內(nèi)部雙層堆焊（E-309MoL+E2209型）技能條件》的要求,別離進行了化學(xué)成分、曲折、鐵素體含量、硬度及耐蝕性的檢測。實驗成果別離見表2、表3、表4、表5和表6。

表2、表3、表4、表5和表6實驗成果標明，堆焊層化學(xué)成分、堆焊層曲折實驗、硬度丈量、鐵素體丈量及腐蝕實驗均滿意要求，證明所選用的焊接工藝以及焊接材料正確合理。

2.2管板與換熱管的焊接選用主動鎢極氬弧焊工藝鑒定

用堆焊合格的12Cr2Mo1R+（E309-MoL+E2209）試板，進行了管板與換熱管的主動鎢極氬弧焊工藝鑒定，焊絲選用25.10.4.L，標準φ0.8mm，純氬氣維護，并根據(jù)我國石化工程建設(shè)公司BCEQ-9333/A1《超級雙相不銹鋼冷換熱管制制作技能條件》和GB151-1999《管殼式換熱器》附錄B的要求，別離進行了化學(xué)成分、曲折、鐵素體含量、硬度、耐蝕性的檢測及拉脫力實驗。實驗成果均滿意制作技能條件要求。

3產(chǎn)品焊接

在工藝實驗及工藝鑒定的基礎(chǔ)上,進行了管板的雙相不銹鋼的堆焊、管板與換熱管的主動鎢極氬弧焊的焊接,現(xiàn)實標明，堆焊層與管接頭角焊縫成形漂亮，無損檢測合格率高，各項技能指標均滿意要求。

4結(jié)束語

雙相不銹鋼焊接接頭的力學(xué)功能和耐蝕性取決于接頭能否堅持恰當?shù)南喾蓊~，正確選用焊接材料、嚴格操控焊接熱輸入量以及擬定合理的焊接工藝是雙相不銹鋼焊接的要害，本文經(jīng)過焊接工藝實驗、焊接工藝鑒定及產(chǎn)品的施焊證明，所選用的焊接辦法、焊接材料、焊接工藝標準正確合理。