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1、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：一20300C2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（Rp02/MPa） 断后伸长率（A/%）、硬度（HBW/HRC），以及冲击
2、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6相、x相和a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 1015%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
3、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 1040C1100C。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1150C950C,允许变形量为4060%,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350C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，可能发生扭曲和
4、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。焊接工艺评定和焊工技能评定0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。03焊材选用 双相不锈钢焊接应采用填充金
5、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230422052505低合金钢2304 (Cr18)E2209(E2314)E2209E2209E22092205(Cr22)E2209E2209E2510E2510255(Cr25)E2209E2510E2510E2510超级双相钢E2209E2510E2510E2510304E309MoLE309MoLE309MoL
6、E309MoL(E2209)(E2209)(E2209)316E309MoLE309MoLE309MoLE309MoL(E2209)(E2209)(E2209)(E2209)低合金高强钢E309LE309LE309LE309L04 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。典型焊接工艺规范(见下表)焊接
7、方法焊材牌号直径(mm)极性电流(A)电压(V)焊速cm/min线能量kJ/cmGTAWER22092.4DCEN801201215696.6 14.5SMAWE22093.2DCEP901202125141841501602327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712cm/min,采用气体扩散网屏 (小孔气筛)则应加倍。Q相关工艺措施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6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
8、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150C，最好不低于100C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525kJ/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
9、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
10、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： 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
11、MT或PT 检查被堆焊面，不允许存在细微的裂纹。 堆焊产品前应进行焊接工艺评定。堆焊时防止变形，采用反变形和增加工件刚性的措施。根据基材的材料和厚度确定焊前预热的温度，进行预热。控制好层间温度W150C。6. 焊接方法可采用焊条电弧焊或有条件优先采用带极埋弧堆焊。（7堆焊过渡层一层：采用焊条电弧焊时，焊条牌号：E309L-16或E309MoL-16,焊条直径3.2或4。a .严格控制好焊接规范焊条直径（mm）焊接电流（A）电弧电压（V）焊接速度（cm/min ）线能量(kJ/cm)3.270 9020 2414 187412014022 2616 2011b. 采用分段退焊法c. 堆焊应为直线
12、焊道，不允许摆动d. 焊道宽度1012mm，每两道间的搭接量为焊道宽度的50%70%e. 焊道厚度3mm （5 mm以上则易产生夹渣）8焊后进行UT、PT检测（9消应热处理：热处理时，堆焊面向下放置；热处理规范按基层材料要求。低 碳钢、16MnR、16MnDR基材消应热处理温度为600C10C。当降低消应热处理温 度,则应延长保温时间：降低30C,延长2小时；降低55C,延长3小时；降低80C, 延长5小时；降低110C，延长10小时；10堆焊复层至尺寸（满足机加工要求）：控制要点与过度层相同。堆焊完表层 （ E2209 型）后，应缓冷。0焊后粗车，复层表面进行UT、PT检测12 精车7. 管
13、板与换热管的连接1）强度焊双相不锈钢管子与管板连接采用强度焊。焊接方法为钨极氩弧焊（自动或手工）。焊接二层，角焊缝厚度应不小于2/3 倍的管子壁厚。S22053双相钢管子（19X2）与管板强度焊参考焊接工艺参数如下表:焊接方法GTAW焊丝 直径焊接电流A电弧电压V焊接速度cm/min线能量kJ/cm气流量L/min手工2100120100120798.6911自动0.814015010012010 128.7911注：焊丝型号ER2209；电源极性DCEN；保护气体98%Ar（纯度99.99%）+2%N2 （纯度 99.95%）2）胀接 双相不锈钢管子与管板的连接一般采用强度焊结构，不需要胀管
14、。只有对于缝 隙腐蚀要求的情况，应采用强度焊加贴胀的结构。因双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比较，具有较高的屈服强度与硬度，胀管比奥氏 体不锈钢困难。所以，初始胀管力要大，但一经变形，就比较容易扩管。胀接时宜 采用液压胀管，并且应先进行胀接工艺评定。贴胀胀管率 按下列计算公式：X100%H%=d4 d3 （ d1 d2）2b式中：d胀前管板孔直径mmd2胀前管子外径mmd3胀前管子内径mmd4胀后管子内径mmb胀前管子壁厚mm贴胀的胀胀管率为2%2.5%，可以满足制造和使用要求。3）弯管管束用U型弯管可以热弯或冷弯，都应严格执行相关技术要求。例如： 所有直管包括弯管部分都应以固溶退火状态供货。0弯管机应确保管子不接触任何杂质元素，如锡，镉，铜，铅，铝，汞等。 热弯a. 加热之前必须用氩气冲洗换热管。热弯应采用感应加热或电阻加热方式，加 热温度应满足ASME SA789表3允许的范围，且不低于1075C。b. 每根换热管的弯管和包括至少150mm长的直管段都应加热到要求的温度。弯后 应利用强制通风，惰性气体或水快冷至315C以下，随后空冷。c. 在315C以上总的加热时间应严格控制。其中管壁厚小于2mm时加热时间最 长为
