双相不锈钢设备制造工艺要点

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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:，20,300?2(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(R/MPa)、P0.2断后伸长率(A/%)、硬度(HBW/HRC)，以

2、及冲击功(A/J) KV，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10,15%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

3、,的筒体、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1040?,1100?。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1150?,950?，允许变形量为40,60%，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350?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1扭曲

4、和变形。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。1焊接工艺评定和焊工技能评定？2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。3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 2304 2205 2505 低合金钢 2304(Cr18) E2209(E2314) E2209 E2209E22092205(Cr22) E2209 E2209 E2510 E2510255(Cr25) E2209 E2510 E2510 E2510超级双相钢 E2209 E2510 E2510 E2510E309M

6、oLE309MoLE309MoL304 E309MoL (E2209) (E2209) (E2209)E309MoLE309MoLE309MoLE309MoL316 (E2209) (E2209) (E2209) (E2209)低合 金高强钢 E309L E309L E309L E309L4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:磨光机打磨一 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

7、意不能采用钢丝刷，以免 产生微裂纹。2焊接 6 B P a r 坡 口型式方法(mm) (mm) (mm) (o) (mm)SMAW 1,2?3 GTAW 0,2 6GMAW 1,2 bSMAW 3,15 单 apGTAW 2.5,8 60,70 p2,3 1,2 6 GMAW 3,12 面bSAW 4,12 80,90 对 SMAW ,12 2,3 6 a GTAW ,6 0,2 6,8 接 r 1,2 156 GMAW ,12 2,3 6bSAW ,10 1,3 6,8SMAW 3,4GTAW 3,5 1.5,3 6 p 双 GMAW 3,6 bSMAW 4,15 a 面GTAW 2.5,

8、8 60,70 1,3 1,2 p6 GMAW 5,12 p 对bSAW 5,12 80,90 aSMAW 1.5,3 1,3 60,70 接 bGMAW 1.5,3 1,3 60,70 6 ,10SAW 0 1,3 90 aaSMAW 1,3 1,3 b,25 10,15 6,8 6 rSAW 0 1,3 a5典型焊接工艺规范（见下表）？焊接焊材直径电流电压焊速线能量极性方法牌号（mm） （A） （V） cm/min kJ/cmGTAW ER2209 2.4 DCEN 80,120 12,15 6,96.6,14.5 3.2 90,120 21,25 SMAW E2209 DCEP 14,1

9、8 4 150,160 23,27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7,12cm/min，采用气体扩散网屏 （小孔气筛）则应加倍。6相关工艺措施？3,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150?，最

10、好不低于100?,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5,25kJ/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

11、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

12、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：1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MT或?PT检查被堆焊面，不允许存在细微的裂纹。2堆焊产品前应进行焊接工艺评定。？3堆焊时防止变形，采用反变形和增加工件刚性的措施。？4根据基材的材料和厚度确定焊前预热的温度，进行预

13、热。？45控制好层间温度？150?。?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，？焊条直径中3.2或中4。a .严格控制好焊接规范：焊条直径焊接电流电弧电压焊接速度线能量(mm) (A) (V) (cm/min) (kJ/cm)中 3.2 70,90 20,24 14,18 ?7中 4 120,140 22,26 16,20 ?11b. 采用分段退焊法c. 堆焊应为直线焊道，不允许摆动d. 焊道宽度10,12mm,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

14、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600?10?。当降低消应热处理温 度，则应延长保温时间：降低30?，延长2小时；降低55?，延长3小时；降低80?， 延长5小时;降低110?，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。11焊后粗车，复层表面进行UT、PT检测？12精车？7. 管板与换热管的连接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

15、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 法焊丝焊接电流电弧电压焊接速度线能量气流量GTAW直径A V cm/min kJ/cm L/min 手工中 2 100,120 100,120 7,9 ?8.6 9,11 自 动 中 0.8 140,150 100,120 10,12 ?8.7 9,11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。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

16、。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：d ,d ,(d, d) 4312H%=X100%2b5式中：d胀前管板孔直径mm1d 胀前管子外径 mm2d胀前管子内径mm3d胀后管子内径mm4b胀前管子壁厚mm贴胀的胀管率为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：1所有直管包括弯管部分都应以固溶退火状态供货。？2弯管机应确保管子不接触任何杂质元素，如锡，镉，铜

17、，铅，铝，汞等。？3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1075?。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315?以下，随后空冷。c. 在315?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30s，管壁厚等于大于2mm时加热时间最长为60s，加热停留时间1,10s。d. 温度控制应采用热电偶或经校准的光学高温计，热弯管内外表面应没有过热 和表面氧化现象。在加热或冷却期间，应始终处于惰性气体保护中。e.

18、如果采用电阻加热进行弯管，电极钳应夹在管子上，被夹钳的区域应采取防 电弧击伤措施。有电弧击伤过的换热管不得使用在管束产品上。4冷弯？冷弯后的U型管应按进行局部退火处理。5 U形管弯管段圆度偏差应不大于管子名义外径的10%。由于表面缺陷引起换？ 热管最小壁厚不满足要求时应予拒收。6无论热弯或冷弯，局部退火后都应从最小弯曲半径的弯管中抽取一个U型管?进行硬度和铁素体测定和腐蚀试验，取样位置应尽量靠近弯管顶部。7换热管U型弯制后，应逐根进行水压试验。当图纸未作规定时，试验压力 为?2倍的管束设计压力。试压后，对靠近中心的3排U形管进行渗透检查，I级 合格。8每根U形管应用整根管弯制而成，不得有拼接焊

19、缝。U形弯管部分的最小壁?厚应满足如下条件：弯曲半径弯制后最小壁厚?2XOD（换热管外径）0.75XWT（公称壁厚）（2-4） XOD（换热管外径）0.8XWT（公称壁厚）,4XOD（换热管外径）0.9XWT（公称壁厚）弯曲部分允许的平面度偏差不超过1.5mm（测量点从切线开始），直管应保持平 直。9从弯曲部分的顶点到直管的末端长度上允许的上偏差为+3.0mm,下偏差为0 ?mm8. 热处理一般双相不锈钢之间焊接，焊前不预热，焊后也不需热处理。在350525?低温6加热时可能产生475?脆性，在700975?中温加热时会出现脆性的。相。因 此，应避免焊后消除应力处理，最好的热处理方式为进行固溶

20、化热处理。但过高的 固溶化热处理温度，会使单相铁素体晶粒粗大，耐应力腐蚀性能下降。对于较厚的双相钢复合钢板容器，如需进行整体热处理，应选择合适的热处理 温度，既要考虑双相不锈钢的脆化温度和产生。相的温度又要考虑碳钢、低合金 的力学性能，一般选择在550620?左右。9. 设备表面处理焊接后，按照不锈钢的清洗方法清洗焊缝。对于能够清洗的所有与介质接触的 焊缝表面在焊接之后都应该使用酸洗膏或其他经过验证的酸洗剂浸泡最少二十分 钟，然后用水清洗掉酸洗膏或酸洗剂。在这个过程中，应该清除所有的氧化物、锈 蚀、氧化膜和表面污垢。换热管的焊缝不进行酸洗。当接触介质的焊缝表面不能清洗时，如接管的对焊缝，必须使

21、用吹扫气体最大 限度地清除保护焊缝背面用气体。吹扫气体中氧气和水份的含量不超过25 mg/L， 以求在不去除氧化物的前提下焊缝的最大抗汽蚀性。10. 在双相不锈钢设备内工作时的要求在双相不锈钢设备的每个人都应有一个干净的区域，需要铺设木制或塑料地 毯。人孔应用一个临时的非金属衬垫保护，防止人孔和法兰面破坏。当需要在双相不锈钢或双相不锈钢复合板容器内设置脚手架时，应采用铝合金 手架，并用合适的橡胶垫包住支架根部，防止脚手架的支架接触和点荷载作用于容 器表面。应使用周围没有金属加强条的木板，或用布或其他非金属材料将周边金属包 住，防止与容器表面接触。进入容器内部的人员应该穿软鞋袜或套鞋，目的是为了

22、保持不携带外来金属进 入容器内部。当从容器出来时，应立即脱去这些鞋袜。帆布鞋或橡胶鞋是要使用 的。应事先考虑到穿这些鞋袜在容器内部工作的安全性。在任何时候都应保证穿戴 整洁。在工作中应采取各种措施防止这些设备免受铁、钢或其他金属工具的破坏，包 括不锈钢、铜合金和铝合金设备。11. 双相不锈钢设备制造时的其它要求1）双相不锈钢设备在制造过程中的管理，应按照HG/T2806-2009奥氏体不锈 钢压力容器制造管理细则执行。2）在接管应设置盲板（不锈钢薄板），当容器单独进行压力试验后，盲板还需要 再装上，以防止灰尘等污染物进入容器内。3）当金属沾污或局部表面损坏、刮伤等，沾污表面应采用不含铁的氧化铝或金 刚砂纸打磨。