双相不锈钢薄壁管的现场焊接|行业知识 -ag旗舰厅首页

近几年，在石油化工装置中一种新型钢材-双相不锈钢的应用越来越多。因为双相不锈钢的屈服强度是普通不锈钢的2倍，抗腐蚀性能（特别是在腐蚀性介质中）明显优于普通不锈钢，在石油化工装置施工中多用在很重要的位置。因此，一般双相不锈钢的焊缝要求100%rt检验，对其焊接接头的综合性能的要求也高于一般奥氏体不锈钢。所以，必须选派焊接经验丰富的奥氏体不锈钢焊工，经培训和考试合格后，才能持证上岗进行焊接作业。
1    焊接性分析
1.1    化学成分（见表1）
1.2    焊接时易出现的问题
双相不锈钢焊接时，焊接热影响区（haz） 存在高温区和低温区，低温区基本处于δ γ（铁素体 奥氏体）平衡组织，而高温区几乎为单相δ组织，因为焊缝根部和表面n的扩散，导致靠近焊缝表面的部位，由于n的损失，铁素体增加，从而促进氮化物的产生，使焊接接头性能恶化，焊接采用高线能量时，可以得到较多的γ相，铁素体含量低会促进δ相产生，所以容易产生δ相和粗晶组织；线能量较低时，得不到足够的γ相。如果焊接金属中δ相过多，n很容易与cγ形成化合物，而且析出二次γ变为针状和羽毛状，具有魏氏体组织特性，导致焊接接头力学性能和耐腐蚀性下降。双相钢一般不会产生δ相，但如果焊接线能量较高，导致使焊接头塑性大幅度下降。
2    焊接工艺
2.1    工艺参数及电特性（见表2）
2.2    焊接方法
双相不锈钢薄壁管全部采用gtaw焊接，直流正极性。
2.3    焊接设备
焊机采用高频引弧焊机，直流正极性，钨极直径φ2.5mm，钨极端头用磨光机磨出锥形，采用大喷嘴。
2.4    气体保护
焊接保护气体采用混合气体ar97.5% n2.5% 进行保护，保护气采用成品混合气，要求生产的成品混合比为ar97.5% n2.5%，由于混合气体中ar比n多，放置一段时间后将会产生分层，影响气体保护效果，现场所采用摇勺或加气体分配器进行配比，确保气体保护质量。
2.5    环境要求
双相不锈钢焊接要求环境清洁。无铁离子污染，预置工作将在室内进行，地面采用胶皮隔离、安装必须做好环境保护。采用防风防尘设施，环境温度70℃，相对温度≤90%，所有与双相钢焊接坡口相接触的，如：焊材、工具、手套等，都必须无铁锈污染。坡口均采用坡口机加工，坡口角度为单边30°±2.5°，钝边0~ 0.5mm，单面坡口（见附图），加工坡口不允许母材产生过烧变色；其两侧各50mm以内的内外表面要进行严格清理，清理程序是磨光机打磨、丙酮（或无水乙醇）清洗，清洗后不能直接进行焊接作业，待坡口端面晾干后方可焊接作业；焊丝也用沾丙酮（或无水乙醇）的海绵擦拭干净。对铁离子、水锈、油、灰尘、油漆、记号笔印都必须清理干净，防止其影响化学成份和机械性能。另外，还要注意坡口形状必须无凹凸和划痕，这样焊接时电弧在焊道的每一点上都能保证停留相同的时间，焊接线能量才能确保一致。
2.6    焊接措施
尽量采用多层焊，因为后续焊道对前层焊道有热处理作用，焊缝中的δ相进一步转化为γ相，使焊接接头的组织和性能显著改善，而最后一道焊缝处于非工作介质面，因为对焊接接头影响不大，保护气采用ar97.5% n2.5%。因为焊接根部保护气体中加氮气增加焊缝金属氮量，由于采用多层焊工艺，焊接材料中含n量与母材相当，而最后一道焊缝处于非工作介质面，因为对焊接接头影响不大，采用合适的线能量焊接，使焊接接头得到足够的γ相，使cγ、n1 和m有足够的时间扩散。
2.7    坡口的组对及点焊
坡口组对前应仔细检查坡口管径是否相同，错边应控制在0.5~1mm之间，并用磨光机打磨清理坡口及坡口正反面两侧50mm以内的表面，并用丙酮擦试干净，坡口打磨时不允许使母材产生过热变色。点焊时，应采用与正式的焊接工艺相同的参数，点焊长度为7~8mm，高度为2~ 3mm，点焊点应为过桥型式，不应焊透，以防内部氧化，点焊电流不宜过大，点焊点位置应在组对管子的上部及两侧，点固三点，从第四点起焊，当焊到点焊时，将点固点打磨清理干净，焊缝组对间隙应控制在2~2.5mm，间隙不应过大，并留有0~0.5mm的钝边。
2.8    双相不锈钢的焊接操作
双相不锈钢焊接时，应采用正反面气体保护焊，正面背面都应采用混合气体ar97.5% n2.5% 进行保护，焊接前不得在焊件表面引弧和试验电流，焊接时应按指定的焊接作业指导书进行施焊。在焊接前，管子两端用布或胶皮封好，并留有进气孔和排气孔，焊缝间隙用胶布贴好，并留有20~30mm的长度，使管子内部的空气能够排出，确保焊缝内部的气体保护效果。焊接时，焊枪不宜摆动，手法要稳，严格控制线能量，尽量采用小焊丝，严格控制电流，弧长尽量压低控制电压，尽量用大喷嘴，提高气体保护效果，降底o、h污染；引、收弧避开点焊点，防止产生二次γ和δ相，引弧点必须在焊道内进行，不能在母材表面引弧，防止f量超标；点焊点打磨后，封底焊焊接过程中通过观察焊道颜色来确定焊接气体保护效果，采用混合气体施焊时焊道最好为金黄色，稍差一些为黄铜色，尽量减少焊缝发蓝，杜绝焊道发灰和发黑，并严格控制层间温度，控制熔池在红热状态下停留时间。一般来讲，只要保证在5~15s时间内熔池由红转至常规颜色，就能达到要求。打底焊的层间温度≤100℃，可用远红外激光测温仪测量。当层间温度＜100℃时，才能进行下一层焊接，焊接电流不能超过打底焊的电流，焊第二层必须认真清理前一层焊道，除消除杂质外，连氧化色也需磨去，焊缝内部余高应控制在0.5 ~1mm；焊缝收弧时应将弧坑填满，多层焊的层间接头应相互错开，如果焊接作业时不慎出现夹钨时，应停止焊接作业，用磨光机消除钨点，钨极端部重新磨尖，达到要求后方可重新进行焊接作业，要求与开始焊接作业相同。
2.9    焊后清理和焊接检验
双相不锈钢的焊后清理也很重要，氧化色必须清除，因为氧化色下面就是贫铬层，若不去除将会导致耐蚀性能下降，去除氧化色可用专用不锈钢丝刷趁热擦刷；也可用酸或酸洗膏清洗。去除焊接飞溅，打磨收起弧点，去除咬边和粗毛刺。可用较细的砂轮片或抛光砂轮片研磨，杜绝粗糙打磨痕迹，否则易造成缝隙腐蚀；油污、着色剂、色笔印、灰尘均有可能成为孔腐蚀和缝隙腐蚀的起始点，可用硝酸 氢氟酸清洗，然后清水冲洗干净；焊工应对焊道表面进行清理，要求外观良好，宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜，角焊缝的焊脚高度符合设计规定外形平稳过渡，焊缝不允许咬边、裂纹、未焊透、气孔、夹杂存在。射线探伤方法按《压力容器无损检测》jb4730-g4执行，所有焊道必须进行硬度测定，测定母材-haz-焊道-haz-母材。
3    结束语
采用上述焊接工艺和焊接操作要领，在仪征化纤45万吨/年pta装置施工过程中进行双相不锈钢薄壁管现场施焊，取得了焊缝连续5个月rt100%合格，年度双相不锈钢焊接接头综合合格率达到99%以上的施焊业绩。