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                                  重慶不銹鋼管:S32750超級雙相不銹鋼換熱管焊縫返修性能研究

                                  發(fā)布時(shí)間:2021-04-21 瀏覽次數:762 來(lái)自: 成都正上不銹鋼有限公司

                                  重慶不銹鋼管對S32750超級雙相不銹鋼換熱管與堆焊S2209型雙相不銹鋼管板的焊接性能進(jìn)行試驗研究,對管板堆焊層和管接頭焊縫的同一部位進(jìn)行返修,考察返修之后焊接區域的耐蝕性能變化。焊接試驗研究結果表明,S32750雙相不銹鋼換熱管-管板焊接接頭的各項性能均符合相關(guān)技術(shù)條件要求,換熱管-管板試板在限定的焊接規范參數下經(jīng)過(guò)一次返修、二次返修之后各項性能也符合相關(guān)技術(shù)要求,但焊縫區域存在微弱的腐蝕現象,可見(jiàn)在生產(chǎn)制造中焊接返修對腐蝕性能有影響,應當盡量減少返修次數。

                                  重慶不銹鋼管

                                     S32750不銹鋼是一種超級雙相不銹鋼,該材料屬于奧氏體不銹鋼,具有奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性,優(yōu)良的塑性、韌性和焊接性。同時(shí)它內部還含有量的鐵素體,也兼具鐵素體不銹鋼的強度和耐氯化物應力腐蝕性能。此外,超級雙相不銹鋼還具有抗點(diǎn)蝕、窄間隙縫隙內部抵抗腐蝕、氯化物環(huán)境抗應力腐蝕、抗疲勞和抗晶間腐蝕等特點(diǎn)。目前,越來(lái)越多的石油、天然氣及化工企業(yè)選用這種超級雙相不銹鋼作為熱交換器管束的材料,以延長(cháng)熱交換器的使用壽命,提高設備運行的安全穩定性。

                                  重慶不銹鋼管

                                   重慶不銹鋼管結合高壓熱交換器運行環(huán)境的高溫、高壓及介質(zhì)腐蝕性強等特點(diǎn),對S32750超級雙相不銹鋼換熱管與堆焊S2209型雙相不銹鋼管板的焊接性能進(jìn)行試驗,對管板堆焊層和管頭焊縫的同一部位進(jìn)行返修,以掌握超級雙相不銹鋼換熱管制造技術(shù),制訂出合理優(yōu)化的制造工藝,為雙相不銹鋼的焊縫返修性能研究提供技術(shù)支持。

                                  一、焊接試驗材料及方法

                                   1.試驗用材料及焊接材料

                                   試驗用管板基層材料為2.25Cr-1Mo鋼板材,厚度30mm。焊接方法采用帶極堆焊,堆焊過(guò)渡層和表層時(shí)均采用三特維克公司生產(chǎn)的焊接材料。過(guò)渡層堆焊采用鋼帶21.12.3.L配焊劑34S,表層堆焊采用鋼帶22.8.3L配焊劑10SW,管接頭焊接材料采用2.4mm的三特維克25.10.4.L。

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                                  2.堆焊注意要點(diǎn)

                                    雙相不銹鋼具有良好的焊接工藝性,在焊接過(guò)程中和焊接完成后一般都不會(huì )產(chǎn)生熱裂紋和冷裂紋,焊接效果較好。即便如此,焊接過(guò)程中仍需嚴格按照焊接工藝控制焊接過(guò)程。在雙相不銹鋼的焊接試驗過(guò)程中應當注意以下幾點(diǎn):

                                    a. 焊接熱輸入量是影響焊接質(zhì)量的重要因素,建議在焊接過(guò)程中將焊接熱輸入量合理控制在8~15KJ/cm。

                                    b. 雙相不銹鋼一般不進(jìn)行焊前預熱。當材料溫度低于5℃或材料不干燥時(shí),將溫度及表面處理到正常范圍,預熱至20℃左右即可。

                                    c. 采用多道多層焊進(jìn)行焊接,層間溫度最高控制在150℃。

                                    d. 禁止在母材引弧,防止引弧冷卻過(guò)快使鐵素體含量升高,要避免快速冷卻。

                                   3.試板焊接規范

                                    a.堆焊試板

                                     在試板上采用帶極焊機堆焊5mm的S2209型不銹鋼焊材。焊接操作參數為,堆焊試板過(guò)渡層預熱溫度150℃、其余層預熱溫度10~150℃,過(guò)渡層層間溫度150~250℃、其余層層間溫度10~150℃,后熱處理規范(250~350)℃×2小時(shí),電源直流反接,焊接電流450~550A,焊接電壓29~31V,焊接速度10~11m/h。堆焊試板焊接試驗完成后對試板進(jìn)行了鐵素體含量的測量,結果為堆焊試板中帶極堆焊的鐵素體數FN均在35~45。

                                    b.換熱管-管板焊接試板

                                    采用2.4mm的三特維克25.10.4.L,對換熱管-管板焊接試板進(jìn)行手工鎢極氬弧焊填絲焊接,焊接層次1~2層,預熱溫度10℃,層間溫度10~150℃,電源直流正接,焊接電流140~150A,焊接電壓15~17V,焊接速度105mm/min,線(xiàn)能量14.57KJ/CM,氬氣體積流量10~15L/min,換熱管-管板焊接試板見(jiàn)圖。

                                  重慶不銹鋼管

                                   4.返修

                                   一次返修是利用碳弧氣刨或鉆加工方法將管板堆焊層和管接頭原焊縫金屬去除,然后重新進(jìn)行焊接,焊接規范分別與前述試板焊接規范一致。堆焊試板返修是去除部分焊縫金屬,管接頭試板返修是去除全部焊縫金屬,但保留熱影響區。二次返修是在一次返修基礎上重復上述返修過(guò)程。返修后制取的試樣均應包含返修時(shí)的焊接接頭熱影響區。

                                  二、焊接試驗結果

                                    焊態(tài)、一次返修及二次返修后換熱管-管板試板試驗結果見(jiàn)表。管板與換熱管接頭部位各區金相組織照片見(jiàn)圖。對試驗結果的分析對比表明,所有試板焊接接頭的力學(xué)性能、硬度、金相組織及鐵素體含量均滿(mǎn)足技術(shù)條件要求,腐蝕試驗時(shí)試板雖然出現了點(diǎn)蝕坑,但由于試樣加工不標準,且焊縫是完好的,因此不足以說(shuō)明腐蝕不合格。

                                  重慶不銹鋼管

                                    由表可知,焊態(tài)、一次返修與二次返修試板在拉脫力、硬度、宏觀(guān)檢查、H值等方面均符合要求,且三者的結果差別不大。焊態(tài)、一次返修與二次返修試板的點(diǎn)蝕試驗結果均不合格。焊態(tài)試板焊縫區未出現腐蝕坑,一次返修和二次返修試板均在焊縫位置出現點(diǎn)蝕坑,一次返修試板腐蝕較輕微,二次返修試板較一次返修試板腐蝕嚴重。

                                    返修次數對焊接質(zhì)量的影響實(shí)際就是對焊接熱影響區性能的影響,通過(guò)制定準確詳細的焊接規范參數、嚴格控制熱輸入量和層間溫度可以保證返修后焊接接頭具有合理的雙相組織比例,避免出現σ、x、M23C6、Cr2N、γ2、α等析出相,從而保證雙相不銹鋼的性能,尤其是其在鹵素離子環(huán)境下優(yōu)良的局部腐蝕抗力。

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                                  三、結語(yǔ)

                                  重慶不銹鋼管對S32750超級雙相不銹鋼換熱管與堆焊S2209型雙相不銹鋼管板的焊接性能進(jìn)行了研究,換熱管-管板焊接接頭各項性能符合技術(shù)條件要求。換熱管-管板試板在限定的焊接規范參數下經(jīng)一次返修、二次返修后各項性能符合技術(shù)要求,但焊縫區域出現了不同程度的腐蝕現象,可見(jiàn)在生產(chǎn)制造中焊接返修對腐蝕性能有影響,應盡量減少返修次數。通過(guò)對S32750超級雙相不銹鋼進(jìn)行的焊接試驗,掌握了相關(guān)焊接工藝參數,為后期的生產(chǎn)制造提供了技術(shù)準備。

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