不锈钢焊接盘管,S32205双相不锈钢焊接

双相不锈钢是指金相组织具有铁素体和奥氏体双相组织的不锈钢。在固溶体组织中，铁素体和奥氏体各占50%左右，一般少相的含量也为30%。％多于。

金相组织决定了铁素体-奥氏体双相不锈钢的性能介于铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢之间。它兼有两种不锈钢的优点，不仅具有良好的塑性、韧性和耐蚀性和焊接性，而且比其他类型的不锈钢具有更强的抗晶间腐蚀性能，因此在能源、化工、医药、造纸、海水淡化等领域。

中国电建沙特吉赞核电项目，面对业主方佛山市鑫泽昌不锈钢有限公司的高标准、严要求，将双相不锈钢应用于公共给水、消防给水系统，使管道系统使用环境恶劣，耐腐蚀要求高的条件下可长期工作。

2.焊接工艺

根据工程施工要求，按照ASME IX和ASME B31.3的要求制定了双相不锈钢的焊接工艺。用于工艺评估的焊接接头尺寸如图 1 所示。

图1 双相不锈钢焊接接头示意图

注：a=70? b=3.91mm c=4.0mm d=0.8mm

(1)母材双相不锈钢在C含量较低的情况下，Cr含量为18%~28%，Ni含量为3%~10%。有些钢还含有合金元素，如Mo、Cu、Nb、Ti、N等。本文所述工艺采用UNS钢管不锈钢焊接盘管，厚度为3.91mm，管径为2in(1in=25.4mm)。

根据ASTM A790，其化学成分和机械性能见表1和表2。双相不锈钢的含碳量小于0.03%，属于超低碳不锈钢。超低的碳含量可以提高材料的焊接性，减少碳化物在晶界析出的倾向，提高抗晶间腐蚀性能。

添加氮可以提高金属焊后的耐蚀性，提高焊缝的力学性能，促进双相组织的形成，平衡两相的比例。高含量的铬和钼可以提高钢的耐蚀性。

(2)焊材的选择选择合适的焊材，可以控制焊后组织中铁素体和奥氏体的比例，使两相的比例合理，获得力学性能大于等于的焊接接头基本金属。经比较，采用该公司的焊丝作为焊材，直径为1.6~2.4mm。

选用的主要原因是镍在焊丝化学成分中的含量相对高于母材，可以在焊后急冷过程中促进奥氏体的形成，稳定奥氏体的比例。两个阶段。如果只选用与母材成分相同的焊接材料，则焊缝中的铁素体含量较高。焊材化学成分见表3。

(3) 预热、热输入和层间温度

双相不锈钢的性能取决于两相的合理配比。焊后铁素体和奥氏体两相应保持合理的比例。焊接一般采用热输入小、焊接速度快的方法，很容易提高焊缝的冷却速度。太快，高温铁素体向奥氏体转变时间太短，焊缝和热影响区会产生过多的铁素体组织，奥氏体组织的缺乏会降低双相不锈钢的耐蚀性和耐蚀性焊缝处的韧性.

因此母材预热温度应≥10℃，在沙特吉赞项目常年高温环境下，室温足够。如果选择大的热输入，冷却速度过慢，会导致粗大的铁素体晶粒和金属间相，也会降低接头的韧性和耐蚀性。

多道焊时应控制层间温度。层间温度过高，热量会积聚，受热面积增大，热影响区扩大。同时会导致晶粒粗大，使强度和韧性降低。需要控制焊缝层间温度。不超过 58°C。

(4)焊接工艺采用气体保护钨极氩弧焊(GTAW)，保护气体采用98%Ar和2%N2的混合气体，采用纯氩气保护焊丝将熔池中的氮元素熔化至形成氮气逸出，上述氮元素可以增加奥氏体相含量，平衡铁素体和奥氏体两相比例，含1%~5%氮的混合保护气体具有更好的工艺性，尤其是根部焊缝，氮气保护尤为重要。

当混合气体中的氮含量超过5%时，钨极易燃烧，导致电弧不稳定。因此，选用98%Ar+2%N2混合保护气体钨极氩弧焊。焊接时保持背部持续充满保护气体，背部充满保护气体后的氧含量应小于0.05%。

使用焊接电流70~110A，电弧电压10~16V，焊接速度40~95mm/min，层间温度<58℃进行焊接。焊接接头的根部焊道应采用φ2.4mm焊丝打底，填料和堆焊道采用φ1.6~φ2.4mm焊丝作为打底。

热输入应小，不得超过工艺规范中的热输入要求，填充和覆盖时的热输入不应高于打底时的热输入。

焊接参数见表4，焊后焊接接头如图2所示。

图2 焊接后的焊接接头

(5) 焊缝组织和力学性能

不锈钢焊后凝固过程中，铁素体组织先凝固，然后随温度升高而降低。部分铁素体在晶界处开始转变为奥氏体并长大为铁素体晶粒。焊后腐蚀试验结构如图3所示。

图3 双相不锈钢焊缝腐蚀试验结果的焊缝组织

测试结果表明，铁素体比例为42.5%±7%，组织比例符合要求。焊缝及热影响区各项力学性能试验结果表明：最小抗拉强度，弯曲试验结果合格，最大硬度265.2HBW，冲击试验-20℃焊缝处KV= 35~45J，热影响区KV=48~55J，力学性能优于母材，符合标准。

3、无损检测的特殊要求

(1)底漆完成后，需进行PT检查不锈钢焊接盘管，合格后进行填充层焊接(见图4)。

(2)铁素体含量应在完成焊缝中心的30%～60%范围内测量(见图5)。

(3)焊缝区和热影响区的硬度试验，焊后取全部焊缝的20%，硬度值不得超过。

图5 铁素体含量的测定

4。结论

双相不锈钢具有良好的焊接性和机械性能，可应用于电厂服役环境。制定了合理的焊接工艺，对双相不锈钢焊接和施工过程中的无损检测提出了特殊要求，保证了现场焊接施工质量。

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