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[推荐]SAF2205双相不锈钢冷却管束的焊接 |
热 ★★★ |
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| SAF2205双相不锈钢冷却管束的焊接 |
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作者：佚名 文章来源：网上搜集 点击数： 更新时间：2008-5-20 20:54:33  |
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摘 要：从探讨氧氯化反应器冷却管束国产化制造过程中SAF2205双相不锈钢的焊接问题入手，着重分析和制定了双相钢焊接工艺方案和质量保证措施，完成了SAF2205双相不锈钢管束的国产化研制，并且运行正常。
关键词：冷却管束 双相钢焊接 质量检查
0 前 言
氧氯化反应器冷却管束长期工作在HC1露点腐蚀的工作条件下，原来使用的冷却管束管子及弯头材料均采用SUS304L，极易出现管子，特别是弯头焊缝处的腐蚀泄漏失效，造成经常停车。本次国产化制造是将原来使用的SUS304L改变为瑞典生产的SAF2205双相不锈钢。焊接双相不锈钢时，双相比的控制要求严格。本文通过对管束焊接问题的分析，制定了合理的工艺措施，确保了管束的制造质量。
1 冷却管束制造技术要求
该管束中，管材、弯头及焊丝均采用瑞典SandviK生产的SAF2205双相不锈钢，其规格为管子φ89.1 mm×5.5 mm，弯头φ89 mm×7.6 mm(180°)，弯头φ89 mm×5.5 mm(180°)，弯头φ89.1 mm×5.5 mm（90°或45°），焊材选用手工钨极氩弧焊丝22.8.3.L，规格为φ2.4 mm×1 000 mm。管束技术特性见表1。对管束制造技术的要求是：
（1）管束所有对接焊缝均要进行100%射线探伤，按JB4730-94标准要求Ⅱ级合格。
（2）管子与上弯头组焊后以4.2 MPa表压逐根进行水压试验，下部弯头与管子组焊后以4.2 MPa表压进行水压试验。
（3）管束制造完后应以2.6 MPa表压对每个管组进行N2气压试验，合格后以1.0 MPa表压通入10%氨溶液进行氨渗（保压4 h）。
（4）焊缝及热影区的铁素体与奥氏体的相比例要符合要求，即铁素体相（奥氏体相）40%～60%(60%～40%)。
2 管束用材质的检验
由于管材和焊材化学成分对焊缝金属显微组织和相比有重要影响，所以对所用管材SAF2205及焊丝22.8.3.L的化学成分要进行严格控制，并按批进行了化学成分复验，其结果见表2。
结果表明材料满足设计要求。
从钢管上截取金相试样，磨纵向测定γ相数量。磨横向评定晶粒度级别。试样经磨制、抛光、浸蚀后观察金相组织，参照ASTM E562标准结点法测得两相数量，按照GB4335-84标准评定晶粒度级别,其结果见表3。分析结果表明材料的相比例及晶粒度符合技术要求。
3 焊接工艺评定
由于管材及焊丝均为进口双相钢材料，故参照有关标准进行了工艺评定，确定了焊接工艺参数，见表4。坡口形式见图1。
试样焊接完成并经100%射线探伤合格后，按JB4708-92进行了力学性能检测。σb=727～733 MPa，弯曲角α=90°，面弯背弯完好，检测结果合格。
参照ASTM E562标准结点法对焊缝及热影响区试样进行金相检验和 α相数量测定，外层焊缝α相数量为50%，热影响区α相数量为50～60%，见图2。
由图2可以看出,其相比控制满足双相比例要求。
依据ASTM G48将试样（2 mm×30 mm×30 mm）在6%的FeCl3溶液、温度22 ℃±1 ℃的条件下浸渍24 h，测得结果见表5。耐蚀性能满足使用要求。
4 双相钢的焊接
4.1 焊接施工要点
焊前坡口采用机械加工，彻底清除坡口内外表面及焊道两侧的油污并保持清洁。另外，在管内通入氩气进行保护，焊接时严格执行焊接工艺参数，施工环境的温度和风速符合规定，避免热输入过大和冷却速度过快对相比产生的不良影响。并设专人对焊接工艺纪律执行情况监督检查，确保焊接质量。
4.2 焊接质量检查
(1)依据技术要求对焊缝进行100%射线检查，共拍片3 049张，其中，Ⅰ级2 098张，Ⅱ级901张，返修50张，一次探伤合格率为98.3%。
(2)依据ASTM Ｅ562标准结点法对焊缝进行随机抽检，测定其双相比，见图3。
从图3可以看出，焊接质量是满足双相比要求的。
5 结论
（1）管束按照选定的焊接工艺方案进行施工，经各项质量检验，均满足设计要求，焊接双相比得到了有效控制。
（2）选用22.8.3.L焊丝经焊接工艺评定和焊接过程中随机抽查证明，SAF2205双相不锈钢的焊接工艺是合理的。
（3）设备运行一年后焊缝及热影响区均未发现泄漏及腐蚀现象，进一步证明了焊接质量的可靠性和稳定性。
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