双相不锈钢设备制造工艺要点

双相不锈钢设备制造工艺要点

一．双相不锈钢的材料选用 1．温度限制

GB150-2011《压力容器》和HG/T20581-2011《钢制化工容器材料选用规定》标准中为：－20～300℃ 2．使用场合

双相不锈钢主要有耐腐蚀的特点，双相不锈钢的选用应考虑腐蚀介质的浓度、温度、氯离子含量、硫化氢分压和PH值等情况。

特别适合于耐氯化物应力腐蚀、点腐蚀等，广泛应用于含H2S或Cl-（特别是海水）的设备。

3．采购标准及规定

双相不锈钢的选用应符合相应标准，相关主要规定如下： ? 化学成分

? 力学性能：通常包括抗拉强度（Rm/MPa）、规定非比例延伸强度(RP0.2/MPa)、断后伸长率(A/%)、硬度(HBW/HRC)，以及冲击功（AKV/J）

? 供货热处理状态：固溶

? 金相组织：铁素体含量范围在35%～60%，并且不允许有δ相、χ相和α相等有害相析出

? 腐蚀试验：按照设计图样和相关技术条件确定需进行的腐蚀试验，一般包括： a. 晶间腐蚀试验：标准 b. 抗孔蚀（点蚀）试验： c. 应力腐蚀试验： d. 缝隙腐蚀试验: 标准

二. 2205型双相不锈钢设备的制造工艺要点 1. 材料复验

双相不锈钢材料必须严格按标准和材料选用技术要求的规定进行复验，其化学成分、力学性能、金相组织、铁素体测定必须按炉批号进行复验。 2. 冷加工成型

冷成型的变形率控制在10～15%能获得良好的综合性能，超过20%会导致弯曲性能变坏。

冷成型后变形率超过10％的筒体、封头以及拼板后成型的封头，成型后应对其进行固溶处理。2205型双相不锈钢固溶处理的温度为1040℃～1100℃。

固溶处理后再进行金相检验，测定铁素体含量应符合要求。

设备筒节冷卷圆时，变形量小，往复滚圆次数较18-8型奥氏体不锈钢多0.5倍左右。

3. 热加工成型

热加工成型要控制好始压温度和终压温度，避免产生脆化现象。热加工的温度范围为1150℃～950℃，允许变形量为40～60%，超过此限会开裂。热加工后立即进行固溶处理。

当进行温度超过350℃的成型加工，在成型后均应做固溶处理。，固溶处理的要求同上所述。

注意：双相不锈钢在固溶温度下非常软，工件如果没有足够的支撑，可能发生

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扭曲和变形。

对于复合板设备，其热处理要求应根据基层材料的厚度，按要求进行消除应力热处理。 4. 切割

双相不锈钢的切割尽可能采用机械加工。热切割方法仅限于使用等离子弧切割，切割后用机加工方法或精磨去除所有的材料受热影响的部分。 5. 焊接

双相不锈钢的焊接关键是要使焊缝金属和焊接热影响区（HAZ）均保持有适量的铁素体和奥氏体的组织。 ○1焊接工艺评定和焊工技能评定

2焊接方法 ○

双相不锈钢的焊接方法可采用：

钨极氩弧焊；焊条电弧焊；熔化极气体保护焊；埋弧焊。

等离子弧焊、电子束焊、电渣焊、氧炔焊不可采用。熔化极氩弧焊（MAG,MIG）和埋弧焊（SAW）在使用上也应慎重。

3焊材选用 ○

双相不锈钢焊接应采用填充金属，不推荐自熔焊。

a.钨极氩弧焊焊丝选用与母材相近的材料：2205选用ER2209。

保护气体应采用98%氩气+2%氮气组成的混合气，氩气纯度不低于99.99%，氮气纯度不低于99.95%。保护气中氧气和水分不得超过5mg/L。 b.采用焊条电弧焊时，常选用的焊条见下表： 钢种 2304 2205 2505 低合金钢 2304（Cr18） E2209（E2314） E2209 E2209 E2209 2205(Cr22) E2209 E2209 E2510 E2510 255(Cr25) E2209 E2510 E2510 E2510 超级双相钢 E2209 E2510 E2510 E2510 E309MoLE309MoLE309MoL304 E309MoL （E2209） （E2209） （E2209） E309MoLE309MoLE309MoLE309MoL316 （E2209） （E2209） （E2209） （E2209） 低合金高强钢 E309L E309L E309L E309L 4焊前准备 ○

焊接坡口：为得到合适的全焊透焊缝，应使用比普通不 锈钢稍宽的焊缝间隙和稍大的坡口角度。见推荐表。

坡口及其两侧各25mm以内的内外表面进行清理，清理程序如下：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以作业。焊丝也用沾丙酮（或无水乙醇）的海绵擦拭干净。注意不能采用钢丝刷，以免产生微裂纹。

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坡 口 型 式 单 面 对 接 焊接 方法 SMAW δδ (mm) ≤3 3～15 2.5～8 3～12 4～12 ＞12 ＞6 ＞12 ＞10 3～4 3～5 3～6 4～15 2.5～8 5～12 5～12 ＞10 B (mm) 1～2 0～2 1～2 P (mm) α (o) 60～70 80～90 r (mm) 6 6～8 6 6～8 bGTAW GMAW SMAW GTAW GMAW SAW SMAW GTAW GMAW SAW SMAW GTAW GMAW SMAW GTAW GMAW SAW SMAW GMAW SAW SMAW αpδ2～3 1～2 bαr b1～2 2～3 0～2 2～3 1～3 15 pp 双 面 对 接 δ b1.5～3 δ 60～70 80～90 60～70 60～70 90 αδ 1～3 1.5～3 1.5～3 0 1～3 1～2 1～3 1～3 1～3 1～3 pαb bδpααbrα δ＞25 SAW 0 1～3 10～15 6～8 5典型焊接工艺规范（见下表） ○焊接 焊材 直径 极性 方法 牌号 （mm） GTAW ER2209 2.4 DCEN 电流 （A） 80～120 电压 （V） 12～15 焊速 cm/min 6～9 线能量 kJ/cm 6.6～14.5 3.2 90～120 21～25 SMAW E2209 DCEP 14～18 4 150～160 23～27 钨极氩弧焊时，可在氩气中加入2%氮气，防止焊缝表面因扩散而损失氮，有助于铁素体与奥氏体的平衡。气体流量：使用喷嘴为7～12cm/min，采用气体扩散网屏（小孔气筛）则应加倍。

6相关工艺措施 ○

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?工件的背面应进行保护。避免采用铜衬垫，一是防止铜污染，二是防止冷却速度太快。

?应避免冷却速度太快，会使δ相铁素体增多，产生韧性下降。

?一般焊接时不需要预热, 但焊件壁厚过大或环境温度过低时, 为防止冷速过快造成焊缝和热影响区铁素体含量过高, 必要时要采取预热措施。

?为避免冷却速度过低而引起析出相的产生, 多层/多道焊的层间温度要控制。一般层间温度应控制不高于150℃，最好不低于100℃ ?焊接线能量

焊接工艺参数即焊接线能量对双相组织的平衡也起着关键的作用。

根据不同的焊接方法及工件厚度，焊接线能量一般控制在5～25kJ/cm范围。 ?尽量采用多层焊

在制定焊接工艺时尽可能使最后一道焊缝位于非工作介质面上。 ?严禁多层连续施焊，减少焊缝组织在中温区的停留时间。

?环缝引弧应在焊道内进行，纵焊缝引弧和收弧均必须在引弧板和熄弧板上进行。 ?避免过多的焊丝横向摆动和过宽的熔池，以避免过大的电流输入和产生较高的残余应力。

?不论使用何种接头形式，钨极惰性气体保护焊时必须用保护气进行背面保护。由于保护气的密度比空气小，保护气应有底部进入，顶部排出。

使用钨极惰性气体保护焊时，使用电弧前开始送气，电弧熄灭后，继续送气至少5秒。

在定位焊和打底时，其背面要被氩气完全保护起来。

当使用钨极惰性气体保护焊时，焊枪应与工件保持垂直，尽可能地避免空气混入保护气中。

?焊接金属、焊丝和电极应在任何时候保持干燥并存放在有盖地容器中。

?禁止在母材或已焊焊道上引弧。因为引弧区冷却速度快，可导致引弧区铁素体含量超过80%，造成局部严重腐蚀。仅打磨掉受损部位的材料也不足以消除腐蚀的危险性。

?应按照合适的长度和间隔进行定位焊。根部焊道不应从定位焊起焊。为了避免由于定位焊点导致根部焊道出现裂纹，焊工应在定位焊点前中断根部焊，在完全打磨掉该定位焊点后，继续根部焊。

?焊条电弧焊应采用短弧焊接。焊完之后，要等焊缝冷却下来之后再敲掉药皮，让焊缝在药皮的保护下冷却下来，防止氧化。

?收弧焊道应覆盖起始焊道。两层焊接中，根部焊道应被后一道焊道充分覆盖，两道焊缝的起弧点和收弧点应相互错开。

?同一部位的焊缝返修次数原则上不超过一次。若返修次数超过一次，则应去除全部的焊缝和热影响区，修复后的焊缝应按原先技术要求重新检测。 6. 堆焊

堆焊工艺要点主要有以下几点： ○1基材的下料应考虑加工裕量。切割部位进行机加工或打磨平整，并进行MT或PT检查被堆焊面，不允许存在细微的裂纹。 ○2堆焊产品前应进行焊接工艺评定。

3堆焊时防止变形，采用反变形和增加工件刚性的措施。 ○

4根据基材的材料和厚度确定焊前预热的温度，进行预热。 ○

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