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不銹鋼焊接盤管,S32205雙相不銹鋼焊接

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雙相不銹鋼是指金相組織具有鐵素體和奧氏體雙相組織的不銹鋼。 在固溶體組織中，鐵素體和奧氏體各占50%左右，一般少相的含量也為30%。 ％多于。

金相組織決定了鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼的性能介于鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼之間。 它兼有兩種不銹鋼的優點，不僅具有良好的塑性、韌性和耐蝕性和焊接性，而且比其他類型的不銹鋼具有更強的抗晶間腐蝕性能，因此在能源、化工、醫藥、造紙、海水淡化等領域。

中國電建沙特吉贊核電項目，面對業主方佛山市鑫澤昌不銹鋼有限公司的高標準、嚴要求，將雙相不銹鋼應用于公共給水、消防給水系統，使管道系統使用環境惡劣，耐腐蝕要求高的條件下可長期工作。

2.焊接工藝

根據工程施工要求，按照ASME IX和ASME B31.3的要求制定了雙相不銹鋼的焊接工藝。 用于工藝評估的焊接接頭尺寸如圖 1 所示。

圖1 雙相不銹鋼焊接接頭示意圖

注：a=70? b=3.91mm c=4.0mm d=0.8mm

(1)母材雙相不銹鋼在C含量較低的情況下，Cr含量為18%~28%，Ni含量為3%~10%。 有些鋼還含有合金元素，如Mo、Cu、Nb、Ti、N等。本文所述工藝采用UNS鋼管不銹鋼焊接盤管，厚度為3.91mm，管徑為2in(1in=25.4mm)。

根據ASTM A790，其化學成分和機械性能見表1和表2。 雙相不銹鋼的含碳量小于0.03%，屬于超低碳不銹鋼。 超低的碳含量可以提高材料的焊接性，減少碳化物在晶界析出的傾向，提高抗晶間腐蝕性能。

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添加氮可以提高金屬焊后的耐蝕性，提高焊縫的力學性能，促進雙相組織的形成，平衡兩相的比例。 高含量的鉻和鉬可以提高鋼的耐蝕性。

(2)焊材的選擇選擇合適的焊材，可以控制焊后組織中鐵素體和奧氏體的比例，使兩相的比例合理，獲得力學性能大于等于的焊接接頭基本金屬。 經比較，采用該公司的焊絲作為焊材，直徑為1.6~2.4mm。

選用的主要原因是鎳在焊絲化學成分中的含量相對高于母材，可以在焊后急冷過程中促進奧氏體的形成，穩定奧氏體的比例。兩個階段。 如果只選用與母材成分相同的焊接材料，則焊縫中的鐵素體含量較高。 焊材化學成分見表3。

(3) 預熱、熱輸入和層間溫度

雙相不銹鋼的性能取決于兩相的合理配比。 焊后鐵素體和奧氏體兩相應保持合理的比例。 焊接一般采用熱輸入小、焊接速度快的方法，很容易提高焊縫的冷卻速度。 太快，高溫鐵素體向奧氏體轉變時間太短，焊縫和熱影響區會產生過多的鐵素體組織，奧氏體組織的缺乏會降低雙相不銹鋼的耐蝕性和耐蝕性 焊縫處的韌性.

因此母材預熱溫度應≥10℃，在沙特吉贊項目常年高溫環境下，室溫足夠。 如果選擇大的熱輸入，冷卻速度過慢，會導致粗大的鐵素體晶粒和金屬間相，也會降低接頭的韌性和耐蝕性。

多道焊時應控制層間溫度。 層間溫度過高，熱量會積聚，受熱面積增大，熱影響區擴大。 同時會導致晶粒粗大，使強度和韌性降低。 需要控制焊縫層間溫度。 不超過 58°C。

(4)焊接工藝采用氣體保護鎢極氬弧焊(GTAW)，保護氣體采用98%Ar和2%N2的混合氣體，采用純氬氣保護焊絲將熔池中的氮元素熔化至形成氮氣逸出，上述氮元素可以增加奧氏體相含量，平衡鐵素體和奧氏體兩相比例，含1%~5%氮的混合保護氣體具有更好的工藝性，尤其是根部焊縫，氮氣保護尤為重要。

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當混合氣體中的氮含量超過5%時，鎢極易燃燒，導致電弧不穩定。 因此，選用98%Ar+2%N2混合保護氣體鎢極氬弧焊。 焊接時保持背部持續充滿保護氣體，背部充滿保護氣體后的氧含量應小于0.05%。

使用焊接電流70~110A，電弧電壓10~16V，焊接速度40~95mm/min，層間溫度<58℃進行焊接。 焊接接頭的根部焊道應采用φ2.4mm焊絲打底，填料和堆焊道采用φ1.6~φ2.4mm焊絲作為打底。

熱輸入應小，不得超過工藝規范中的熱輸入要求，填充和覆蓋時的熱輸入不應高于打底時的熱輸入。

焊接參數見表4，焊后焊接接頭如圖2所示。

圖2 焊接后的焊接接頭

(5) 焊縫組織和力學性能

不銹鋼焊后凝固過程中，鐵素體組織先凝固，然后隨溫度升高而降低。 部分鐵素體在晶界處開始轉變為奧氏體并長大為鐵素體晶粒。 焊后腐蝕試驗結構如圖3所示。

圖3 雙相不銹鋼焊縫腐蝕試驗結果的焊縫組織

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測試結果表明，鐵素體比例為42.5%±7%，組織比例符合要求。 焊縫及熱影響區各項力學性能試驗結果表明：最小抗拉強度，彎曲試驗結果合格，最大硬度265.2HBW，沖擊試驗-20℃焊縫處KV= 35~45J，熱影響區KV=48~55J，力學性能優于母材，符合標準。

3、無損檢測的特殊要求

(1)底漆完成后，需進行PT檢查不銹鋼焊接盤管，合格后進行填充層焊接(見圖4)。

(2)鐵素體含量應在完成焊縫中心的30%～60%范圍內測量(見圖5)。

(3)焊縫區和熱影響區的硬度試驗，焊后取全部焊縫的20%，硬度值不得超過。

圖5 鐵素體含量的測定

4。結論

雙相不銹鋼具有良好的焊接性和機械性能，可應用于電廠服役環境。 制定了合理的焊接工藝，對雙相不銹鋼焊接和施工過程中的無損檢測提出了特殊要求，保證了現場焊接施工質量。

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