雙相不銹鋼SAFUREX材料焊接工藝

雙相不銹鋼SAFUREX材料焊接工藝馬廣超【摘要】對中海石油華鶴煤化有限公司3052尿素項(xiàng)目所用材料鐵素體一奧氏體雙相不銹鋼SAFUREX進(jìn)行研究，介紹了SAFUREX材料物理及化學(xué)成分，在尿素高壓圈管道焊接過程中的焊接工藝，焊接施工過程控制，質(zhì)量控制及焊接時的注意事項(xiàng).【期刊名稱】《化工設(shè)計通訊》【年(卷)，期】2016(042)010【總頁數(shù)】2頁(P2,27)【關(guān)鍵詞】SAFUREX;焊接工藝;焊接質(zhì)量【作者】馬廣超【作者單位】中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗154100【正文語種】中文【中圖分類】TG457.11SAFUREX材料是由瑞典Sandvik材料技術(shù)公司開發(fā)的用于荷蘭Stamicarbon公司設(shè)計的尿素裝置的超級雙向不銹鋼。其中鐵素體含量母材為35%~60%，焊縫為35%~70%。與其它雙相鋼比較，SAFUREX材料有更高強(qiáng)度，更好耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕的能力，同時還有很好的可焊性。與奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼相比，它既不像奧氏體不銹鋼那樣，對焊接熱裂紋比較敏感，也不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)由于晶粒嚴(yán)重粗化而使塑韌性大幅降低。SAFUREX材料在相同溫度、壓力及腐蝕介質(zhì)情況下可以節(jié)省大量材料。2011年5月中海石油華鶴煤化有限公司3052尿素項(xiàng)目采用荷蘭Stamicarbon2000+CO2汽提工藝和池式反應(yīng)技術(shù)，此工藝包材料采用鐵素體一奧氏體雙相不銹鋼SAFUREX，主要用于3臺高壓設(shè)備池式反應(yīng)器R06202、汽提塔E06201、高壓洗滌器R06203及相應(yīng)耐腐管道的制造。SAFUREX主要化學(xué)成分SAFUREX力學(xué)性能2.1焊接方法SAFUREX材料具有很好的焊接性能，為了在施工中保證焊接質(zhì)量，使焊縫中的金屬具有良好力學(xué)性能和抗腐蝕能力，中國化學(xué)工程第四建設(shè)公司選擇了鎢極氣體保護(hù)電弧焊GTAW焊接方法。2.2焊接設(shè)備選擇根據(jù)SAFUREX材料的特點(diǎn)，焊接設(shè)備應(yīng)選用直流氬弧焊機(jī)，焊機(jī)型號WSM-400，焊機(jī)具有電流衰減、高頻引弧功能，焊嘴選用直徑盡可能小的焊嘴，手工鎢極氬弧焊槍W(xué)P-26。焊槍使用帶金屬元素的鎢極。2.3焊接材料及保護(hù)氣體2.3.1焊接材料由荷蘭Stamicarbon公司提供的專用焊絲，其化學(xué)成分與母材相互匹配，焊絲牌號為SAFUREX。2.3.2焊接保護(hù)氣體選用SAFUREX材料在焊接過程中，合金元素N會發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，抑制鐵素體像奧氏體轉(zhuǎn)變，為了補(bǔ)償保護(hù)焊接過程中氮的損失，我們選擇了正面保護(hù)氣體為98%Ar+2%N2，背面保護(hù)氣體為99.99%N2。2.4坡口的設(shè)計及加工坡口形式的設(shè)計對SAFUREX焊接質(zhì)量非常重要，根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、資料及華鶴現(xiàn)場的實(shí)際情況，選擇坡口如圖1所示。坡口加工可以采用等離子切割結(jié)合不銹鋼砂輪打磨方式，也可以采用機(jī)械加工的方式。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，小口徑管道采用磨光機(jī)加工，大口徑管道采用坡口加工機(jī)加工。坡口形式和尺寸按GB50236—2011中附錄C執(zhí)行；當(dāng)對焊組件的不等厚組對時，坡口形式和尺寸按GB50236—2011第六章執(zhí)行。加工后必須除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影響接頭質(zhì)量的表面層，并應(yīng)將凹凸不平處打磨平整，必須用不銹鋼專用磨光片。2.5焊接環(huán)境焊接的環(huán)境溫度應(yīng)能保證室溫（15°C以上）。焊接時的風(fēng)速不應(yīng)超過下列規(guī)定，當(dāng)超過規(guī)定時，應(yīng)有防風(fēng)設(shè)施。手工電弧焊：8m/s，手工鎢極氬弧焊：2m/s，焊接電弧1m范圍內(nèi)的相對濕度不得大于90%。焊接使用機(jī)具必須進(jìn)行安全檢查，經(jīng)專業(yè)電工確認(rèn)合格后方可使用。焊接施焊前，應(yīng)對周圍環(huán)境加以清掃整理，并必須作好必要的防火及其他防護(hù)措施。2.6SAFUREX材料焊前與焊后的清理為了保證焊接質(zhì)量，焊接前要確保焊件、焊絲表面的清潔度，可以采用以下兩種方法：機(jī)械或化學(xué)清理，對焊接坡口及兩側(cè)各2cm范圍內(nèi)的油脂、水分、鐵銹、氧化物及其他雜物進(jìn)行徹底清理。焊接前使用荷蘭Stamicarbon提供特殊的酸性膠團(tuán)對坡口進(jìn)行酸洗，消除雜物對焊縫金屬的影響。焊材在使用前用丙酮清洗干凈，以防止氫致裂紋的產(chǎn)生。焊接完成后，馬上用Stamicarbon提供的酸性膠團(tuán)消除焊縫表面氧化物，以防止影響SAFUREX耐腐蝕性。2.7定位焊與工卡具定位焊采用過橋式氬弧焊，并由荷蘭Stamicarbon培訓(xùn)合格焊工焊接。點(diǎn)固焊焊縫的長度、厚度、間距要保證焊接時不致開裂，引弧和熄弧應(yīng)在坡口內(nèi)或焊道上；點(diǎn)焊時，應(yīng)均勻?qū)ΨQ。工卡具的焊接，應(yīng)由荷蘭Stamicarbon培訓(xùn)合格焊工擔(dān)任，焊接工藝應(yīng)與正式焊接相同。與母材焊接的工卡具其材質(zhì)應(yīng)為SAFUREX。拆除工卡具時不得損傷母材，拆除后應(yīng)將殘留焊疤打磨修整和母材表面齊平，管道內(nèi)錯邊應(yīng)低于1.5mm，否則必須加工成1:4坡度。管道焊接組對過程中盡量少使用工卡具。2.8焊接施工過程控制焊接施工前應(yīng)做焊接技術(shù)交底工作，使施工焊工掌握焊接質(zhì)量要求及相關(guān)的規(guī)程、規(guī)范，并指導(dǎo)實(shí)際工作。焊接時，焊工必須嚴(yán)格遵照焊接工藝規(guī)程進(jìn)行施焊。焊接前應(yīng)將管道端坡口及其內(nèi)夕卜表面不小于2cm范圍內(nèi)的毛刺、銹、油脂、漆、垢等影響焊接質(zhì)量的雜質(zhì)清理干凈，表面用丙酮清洗，經(jīng)過無損檢測（PT）確任沒有裂紋后方可組對。焊接前管內(nèi)應(yīng)提前沖氮?dú)猓⒈３治⑷跽龎?，處于流動狀態(tài)，確認(rèn)管內(nèi)空氣徹底置換干凈后方可進(jìn)行焊接。焊接過程中應(yīng)控制焊槍角度，保證坡口兩邊熔合。盡量采用短弧焊，焊槍不宜擺動，焊絲均勻送入溶池。焊接過程中保證焊絲的加熱始終在98%Ar+2%N2的保護(hù)下，熄弧后氬弧焊把要停留在原處幾秒鐘，保證焊絲和焊縫金屬不被氧化。焊絲被氧化的部分必須剪除。根