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西安雙相不鏽鋼管的焊接要求

日期：2024-07-12 17:19

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摘要： 西安雙相不鏽鋼管的焊接要求 在石油化工裝置中一種新型鋼材-雙相不鏽鋼的應用越來(lái)越多。因為雙相不鏽鋼的屈服強度是普通不鏽鋼的2倍，抗腐蝕性能（特彆是在腐蝕性介質(zhì)中）明顯優(yōu)於普通不鏽鋼，在石油化工裝置施工中多用在很重要的位置。因此，一般雙相不鏽鋼的焊縫要求100%RT檢驗，對其焊接接頭的綜合性能的要求也高於一般奧氏體不鏽鋼。所以，必須選派焊接經(jīng)驗豐富的奧氏體不鏽鋼焊工，經(jīng)培訓和考試合格後，才能持證上崗進(jìn)行焊接作業(yè)。 1    焊接性分析 雙相不鏽鋼焊接時(shí)，焊接熱影響區（HAZ） 存在高溫區和低溫區，低溫區基本處於δ+γ（鐵素體+奧氏體）平衡組織，而高溫區幾乎為單相δ組織，因為焊縫根部和表麵N的擴散，導致靠近焊縫表麵的部位，由於N的損失，鐵素體增加，從而促進(jìn)氮化物的產(chǎn)生，使焊接接頭性能惡化，焊接采用高線(xiàn)能量時(shí)，可以得到較多的γ相，鐵素體含量低會(huì )促進(jìn)δ相產(chǎn)生，所以容易產(chǎn)生δ相和粗晶組織；線(xiàn)能量較低時(shí)，得不到足夠的γ相。如果焊接金屬中δ相過(guò)多，N很容易與cγ形成化合物，而且析出二次γ變?yōu)獒槧詈陀鹈珷睿哂形菏象w組織特性，導致焊接接頭力學(xué)性能和耐腐蝕性下降。雙相鋼一般不會(huì )產(chǎn)生δ相，但如果焊接線(xiàn)能量較高，導致使焊接頭塑性大幅度下降。 2    焊接工藝 2.1    工藝參數及電特性（見(jiàn)表2） 2.2    焊接方法 雙相不鏽鋼薄壁管全部采用GTAW焊接，直流正極性。 2.3    焊接設備 焊機采用高頻引弧焊機，直流正極性，鎢極直徑Φ2.5mm，鎢極端頭用磨光機磨出錐形，采用大噴嘴。 2.4    氣體保護 焊接保護氣體采用混合氣體Ar97.5%+N2.5% 進(jìn)行保護，保護氣采用成品混合氣，要求生產(chǎn)的成品混合比為Ar97.5%+N2.5%，由於混合氣體中Ar比N多，放置一段時(shí)間後將會(huì )產(chǎn)生分層，影響氣體保護效果，現場(chǎng)所采用搖勺或加氣體分配器進(jìn)行配比，確保氣體保護質(zhì)量。 2.5    環(huán)境要求 雙相不鏽鋼焊接要求環(huán)境清潔。無(wú)鐵離子汙染，預置工作將在室內進(jìn)行，地麵采用膠皮隔離、安裝必須做好環(huán)境保護。采用防風(fēng)防塵設施，環(huán)境溫度70℃，相對溫度≤90%，所有與雙相鋼焊接坡口相接觸的，如：焊材、工具、手套等，都必須無(wú)鐵鏽汙染。坡口均采用坡口機加工，坡口角度為單邊30°±2.5°，鈍邊0~ 0.5mm，單麵坡口（見(jiàn)附圖），加工坡口不允許母材產(chǎn)生過(guò)燒變色；其兩側各50mm以?xún)鹊膬韧獗睃I要進(jìn)行嚴格清理，清理程序是磨光機打磨、丙酮（或無(wú)水乙醇）清洗，清洗後不能直接進(jìn)行焊接作業(yè)，待坡口端麵晾乾後方可焊接作業(yè)；焊絲也用沾丙酮（或無(wú)水乙醇）的海綿擦拭乾淨。對鐵離子、水鏽、油、灰塵、油漆、記號筆印都必須清理乾淨，防止其影響化學(xué)成份和機械性能。另外，還要注意坡口形狀必須無(wú)凹凸和劃痕，這樣焊接時(shí)電弧在焊道的每一點(diǎn)上都能保證停留相同的時(shí)間，焊接線(xiàn)能量才能確保一致。 2.6    焊接措施 儘量采用多層焊，因為後續焊道對前層焊道有熱處理作用，焊縫中的δ相進(jìn)一步轉化為γ相，使焊接接頭的組織和性能顯著(zhù)改善，而後一道焊縫處於非工作介質(zhì)麵，因為對焊接接頭影響不大，保護氣采用Ar97.5%+N2.5%。因為焊接根部保護氣體中加氮氣增加焊縫金屬氮量，由於采用多層焊工藝，焊接材料中含N量與母材相當，而後一道焊縫處於非工作介質(zhì)麵，因為對焊接接頭影響不大，采用合適的線(xiàn)能量焊接，使焊接接頭得到足夠的γ相，使Cγ、N1 和M有足夠的時(shí)間擴散。 2.7    坡口的組對及點(diǎn)焊 坡口組對前應仔細檢查坡口管徑是否相同，錯邊應控製在0.5~1mm之間，並用磨光機打磨清理坡口及坡口正反麵兩側50mm以?xún)鹊谋睃I，並用丙酮擦試乾淨，坡口打磨時(shí)不允許使母材產(chǎn)生過(guò)熱變色。點(diǎn)焊時(shí)，應采用與正式的焊接工藝相同的參數，點(diǎn)焊長(cháng)度為7~8mm，高度為2~ 3mm，點(diǎn)焊點(diǎn)應為過(guò)橋型式，不應焊透，以防內部氧化，點(diǎn)焊電流不宜過(guò)大，點(diǎn)焊點(diǎn)位置應在組對管子的上部及兩側，點(diǎn)固三點(diǎn)，從第四點(diǎn)起焊，當焊到點(diǎn)焊時(shí)，將點(diǎn)固點(diǎn)打磨清理乾淨，焊縫組對間隙應控製在2~2.5mm，間隙不應過(guò)大，並留有0~0.5mm的鈍邊。 2.8    雙相不鏽鋼的焊接操作 雙相不鏽鋼焊接時(shí)，應采用正反麵氣體保護焊，正麵背麵都應采用混合氣體Ar97.5%+N2.5% 進(jìn)行保護，焊接前不得在焊件表麵引弧和試驗電流，焊接時(shí)應按指定的焊接作業(yè)指導書(shū)進(jìn)行施焊。在焊接前，管子兩端用布或膠皮封好，並留有進(jìn)氣孔和排氣孔，焊縫間隙用膠布貼好，並留有20~30mm的長(cháng)度，使管子內部的空氣能夠排出，確保焊縫內部的氣體保護效果。焊接時(shí)，焊槍不宜擺動(dòng)，手法要穩，嚴格控製線(xiàn)能量，儘量采用小焊絲，嚴格控製電流，弧長(cháng)儘量壓低控製電壓，儘量用大噴嘴，提高氣體保護效果，降底O、H汙染；引、收弧避開(kāi)點(diǎn)焊點(diǎn)，防止產(chǎn)生二次γ和δ相，引弧點(diǎn)必須在焊道內進(jìn)行，不能在母材表麵引弧，防止F量超標；點(diǎn)焊點(diǎn)打磨後，封底焊焊接過(guò)程中通過(guò)觀(guān)察焊道顏色來(lái)確定焊接氣體保護效果，采用混合氣體施焊時(shí)焊道好為金黃色，稍差一些為黃銅色，儘量減少焊縫發(fā)藍，杜絕焊道發(fā)灰和發(fā)黑，並嚴格控製層間溫度，控製熔池在紅熱狀態(tài)下停留時(shí)間。一般來(lái)講，隻要保證在5~15s時(shí)間內熔池由紅轉至常規顏色，就能達到要求。打底焊的層間溫度≤100℃，可用遠紅外激光測溫儀測量。當層間溫度＜100℃時(shí)，才能進(jìn)行下一層焊接，焊接電流不能超過(guò)打底焊的電流，焊**層必須認真清理前一層焊道，除消除雜質(zhì)外，連氧化色也需磨去，焊縫內部餘高應控製在0.5 ~1mm；焊縫收弧時(shí)應將弧坑填滿(mǎn)，多層焊的層間接頭應相互錯開(kāi)，如果焊接作業(yè)時(shí)不慎出現夾鎢時(shí)，應停止焊接作業(yè)，用磨光機消除鎢點(diǎn)，鎢極端部重新磨尖，達到要求後方可重新進(jìn)行焊接作業(yè)，要求與開(kāi)始焊接作業(yè)相同。 2.9    焊後清理和焊接檢驗 雙相不鏽鋼的焊後清理也很重要，氧化色必須**，因為氧化色下麵就是貧鉻層，若不去除將會(huì )導致耐蝕性能下降，去除氧化色可用專(zhuān)用不鏽鋼絲刷趁熱擦刷；也可用酸或酸洗膏清洗。去除焊接飛濺，打磨收起弧點(diǎn)，去除咬邊和粗毛刺。可用較細的砂輪片或拋光砂輪片研磨，杜絕粗糙打磨痕跡，否則易造成縫隙腐蝕；油汙、著(zhù)色劑、色筆印、灰塵均有可能成為孔腐蝕和縫隙腐蝕的起始點(diǎn)，可用硝酸+氫氟酸清洗，然後清水衝洗乾淨；焊工應對焊道表麵進(jìn)行清理，要求外觀(guān)良好，寬度以每邊蓋過(guò)坡口邊緣2mm為宜，角焊縫的焊腳高度符合設計規定外形平穩過(guò)渡，焊縫不允許咬邊、裂紋、未焊透、氣孔、夾雜存在。射線(xiàn)探傷方法按《壓力容器無(wú)損檢測》JB4730-g4執行，所有焊道必須進(jìn)行硬度測定，測定母材-HAZ-焊道-HAZ-母材。 3    結束語(yǔ) 采用上述焊接工藝和焊接操作要領(lǐng)，在儀征化纖45萬(wàn)噸/年PTA裝置施工過(guò)程中進(jìn)行雙相不鏽鋼薄壁管現場(chǎng)施焊，取得了焊縫連續5個(gè)月RT100%合格，年度雙相不鏽鋼焊接接頭綜合合格率達到99%以上的施焊業(yè)績(jì)。

西安雙相不鏽鋼管的焊接要求

在石油化工裝置中一種新型鋼材-雙相不鏽鋼的應用越來(lái)越多。因為雙相不鏽鋼的屈服強度是普通不鏽鋼的2倍，抗腐蝕性能（特彆是在腐蝕性介質(zhì)中）明顯優(yōu)於普通不鏽鋼，在石油化工裝置施工中多用在很重要的位置。因此，一般雙相不鏽鋼的焊縫要求100%RT檢驗，對其焊接接頭的綜合性能的要求也高於一般奧氏體不鏽鋼。所以，必須選派焊接經(jīng)驗豐富的奧氏體不鏽鋼焊工，經(jīng)培訓和考試合格後，才能持證上崗進(jìn)行焊接作業(yè)。
1 焊接性分析
雙相不鏽鋼焊接時(shí)，焊接熱影響區（HAZ）存在高溫區和低溫區，低溫區基本處於δ+γ（鐵素體+奧氏體）平衡組織，而高溫區幾乎為單相δ組織，因為焊縫根部和表麵N的擴散，導致靠近焊縫表麵的部位，由於N的損失，鐵素體增加，從而促進(jìn)氮化物的產(chǎn)生，使焊接接頭性能惡化，焊接采用高線(xiàn)能量時(shí)，可以得到較多的γ相，鐵素體含量低會(huì )促進(jìn)δ相產(chǎn)生，所以容易產(chǎn)生δ相和粗晶組織；線(xiàn)能量較低時(shí)，得不到足夠的γ相。如果焊接金屬中δ相過(guò)多，N很容易與cγ形成化合物，而且析出二次γ變?yōu)獒槧詈陀鹈珷睿哂形菏象w組織特性，導致焊接接頭力學(xué)性能和耐腐蝕性下降。雙相鋼一般不會(huì )產(chǎn)生δ相，但如果焊接線(xiàn)能量較高，導致使焊接頭塑性大幅度下降。
2 焊接工藝
2.1 工藝參數及電特性（見(jiàn)表2）
2.2 焊接方法
雙相不鏽鋼薄壁管全部采用GTAW焊接，直流正極性。
2.3 焊接設備
焊機采用高頻引弧焊機，直流正極性，鎢極直徑Φ2.5mm，鎢極端頭用磨光機磨出錐形，采用大噴嘴。
2.4 氣體保護
焊接保護氣體采用混合氣體Ar97.5%+N2.5% 進(jìn)行保護，保護氣采用成品混合氣，要求生產(chǎn)的成品混合比為Ar97.5%+N2.5%，由於混合氣體中Ar比N多，放置一段時(shí)間後將會(huì )產(chǎn)生分層，影響氣體保護效果，現場(chǎng)所采用搖勺或加氣體分配器進(jìn)行配比，確保氣體保護質(zhì)量。
2.5 環(huán)境要求
雙相不鏽鋼焊接要求環(huán)境清潔。無(wú)鐵離子汙染，預置工作將在室內進(jìn)行，地麵采用膠皮隔離、安裝必須做好環(huán)境保護。采用防風(fēng)防塵設施，環(huán)境溫度70℃，相對溫度≤90%，所有與雙相鋼焊接坡口相接觸的，如：焊材、工具、手套等，都必須無(wú)鐵鏽汙染。坡口均采用坡口機加工，坡口角度為單邊30°±2.5°，鈍邊0~ 0.5mm，單麵坡口（見(jiàn)附圖），加工坡口不允許母材產(chǎn)生過(guò)燒變色；其兩側各50mm以?xún)鹊膬韧獗睃I要進(jìn)行嚴格清理，清理程序是磨光機打磨、丙酮（或無(wú)水乙醇）清洗，清洗後不能直接進(jìn)行焊接作業(yè)，待坡口端麵晾乾後方可焊接作業(yè)；焊絲也用沾丙酮（或無(wú)水乙醇）的海綿擦拭乾淨。對鐵離子、水鏽、油、灰塵、油漆、記號筆印都必須清理乾淨，防止其影響化學(xué)成份和機械性能。另外，還要注意坡口形狀必須無(wú)凹凸和劃痕，這樣焊接時(shí)電弧在焊道的每一點(diǎn)上都能保證停留相同的時(shí)間，焊接線(xiàn)能量才能確保一致。
2.6 焊接措施
儘量采用多層焊，因為後續焊道對前層焊道有熱處理作用，焊縫中的δ相進(jìn)一步轉化為γ相，使焊接接頭的組織和性能顯著(zhù)改善，而後一道焊縫處於非工作介質(zhì)麵，因為對焊接接頭影響不大，保護氣采用Ar97.5%+N2.5%。因為焊接根部保護氣體中加氮氣增加焊縫金屬氮量，由於采用多層焊工藝，焊接材料中含N量與母材相當，而後一道焊縫處於非工作介質(zhì)麵，因為對焊接接頭影響不大，采用合適的線(xiàn)能量焊接，使焊接接頭得到足夠的γ相，使Cγ、N1 和M有足夠的時(shí)間擴散。
2.7 坡口的組對及點(diǎn)焊
坡口組對前應仔細檢查坡口管徑是否相同，錯邊應控製在0.5~1mm之間，並用磨光機打磨清理坡口及坡口正反麵兩側50mm以?xún)鹊谋睃I，並用丙酮擦試乾淨，坡口打磨時(shí)不允許使母材產(chǎn)生過(guò)熱變色。點(diǎn)焊時(shí)，應采用與正式的焊接工藝相同的參數，點(diǎn)焊長(cháng)度為7~8mm，高度為2~ 3mm，點(diǎn)焊點(diǎn)應為過(guò)橋型式，不應焊透，以防內部氧化，點(diǎn)焊電流不宜過(guò)大，點(diǎn)焊點(diǎn)位置應在組對管子的上部及兩側，點(diǎn)固三點(diǎn)，從第四點(diǎn)起焊，當焊到點(diǎn)焊時(shí)，將點(diǎn)固點(diǎn)打磨清理乾淨，焊縫組對間隙應控製在2~2.5mm，間隙不應過(guò)大，並留有0~0.5mm的鈍邊。
2.8 雙相不鏽鋼的焊接操作
雙相不鏽鋼焊接時(shí)，應采用正反麵氣體保護焊，正麵背麵都應采用混合氣體Ar97.5%+N2.5% 進(jìn)行保護，焊接前不得在焊件表麵引弧和試驗電流，焊接時(shí)應按指定的焊接作業(yè)指導書(shū)進(jìn)行施焊。在焊接前，管子兩端用布或膠皮封好，並留有進(jìn)氣孔和排氣孔，焊縫間隙用膠布貼好，並留有20~30mm的長(cháng)度，使管子內部的空氣能夠排出，確保焊縫內部的氣體保護效果。焊接時(shí)，焊槍不宜擺動(dòng)，手法要穩，嚴格控製線(xiàn)能量，儘量采用小焊絲，嚴格控製電流，弧長(cháng)儘量壓低控製電壓，儘量用大噴嘴，提高氣體保護效果，降底O、H汙染；引、收弧避開(kāi)點(diǎn)焊點(diǎn)，防止產(chǎn)生二次γ和δ相，引弧點(diǎn)必須在焊道內進(jìn)行，不能在母材表麵引弧，防止F量超標；點(diǎn)焊點(diǎn)打磨後，封底焊焊接過(guò)程中通過(guò)觀(guān)察焊道顏色來(lái)確定焊接氣體保護效果，采用混合氣體施焊時(shí)焊道好為金黃色，稍差一些為黃銅色，儘量減少焊縫發(fā)藍，杜絕焊道發(fā)灰和發(fā)黑，並嚴格控製層間溫度，控製熔池在紅熱狀態(tài)下停留時(shí)間。一般來(lái)講，隻要保證在5~15s時(shí)間內熔池由紅轉至常規顏色，就能達到要求。打底焊的層間溫度≤100℃，可用遠紅外激光測溫儀測量。當層間溫度＜100℃時(shí)，才能進(jìn)行下一層焊接，焊接電流不能超過(guò)打底焊的電流，焊**層必須認真清理前一層焊道，除消除雜質(zhì)外，連氧化色也需磨去，焊縫內部餘高應控製在0.5 ~1mm；焊縫收弧時(shí)應將弧坑填滿(mǎn)，多層焊的層間接頭應相互錯開(kāi)，如果焊接作業(yè)時(shí)不慎出現夾鎢時(shí)，應停止焊接作業(yè)，用磨光機消除鎢點(diǎn)，鎢極端部重新磨尖，達到要求後方可重新進(jìn)行焊接作業(yè)，要求與開(kāi)始焊接作業(yè)相同。
2.9 焊後清理和焊接檢驗
雙相不鏽鋼的焊後清理也很重要，氧化色必須**，因為氧化色下麵就是貧鉻層，若不去除將會(huì )導致耐蝕性能下降，去除氧化色可用專(zhuān)用不鏽鋼絲刷趁熱擦刷；也可用酸或酸洗膏清洗。去除焊接飛濺，打磨收起弧點(diǎn)，去除咬邊和粗毛刺。可用較細的砂輪片或拋光砂輪片研磨，杜絕粗糙打磨痕跡，否則易造成縫隙腐蝕；油汙、著(zhù)色劑、色筆印、灰塵均有可能成為孔腐蝕和縫隙腐蝕的起始點(diǎn)，可用硝酸+氫氟酸清洗，然後清水衝洗乾淨；焊工應對焊道表麵進(jìn)行清理，要求外觀(guān)良好，寬度以每邊蓋過(guò)坡口邊緣2mm為宜，角焊縫的焊腳高度符合設計規定外形平穩過(guò)渡，焊縫不允許咬邊、裂紋、未焊透、氣孔、夾雜存在。射線(xiàn)探傷方法按《壓力容器無(wú)損檢測》JB4730-g4執行，所有焊道必須進(jìn)行硬度測定，測定母材-HAZ-焊道-HAZ-母材。
3 結束語(yǔ)
采用上述焊接工藝和焊接操作要領(lǐng)，在儀征化纖45萬(wàn)噸/年PTA裝置施工過(guò)程中進(jìn)行雙相不鏽鋼薄壁管現場(chǎng)施焊，取得了焊縫連續5個(gè)月RT100%合格，年度雙相不鏽鋼焊接接頭綜合合格率達到99%以上的施焊業(yè)績(jì)。

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西安雙相不鏽鋼管的焊接要求