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1、双相不锈钢SAFUREX材料焊接工艺马广超 【摘要】对中海石油华鹤煤化有限公司3052尿素项目所用材料铁素体一奥氏体 双相不锈钢SAFUREX进行研究，介绍了 SAFUREX材料物理及化学成分，在尿素高 压圈管道焊接过程中的焊接工艺，焊接施工过程控制，质量控制及焊接时的注意事项.【期刊名称】化工设计通讯 【年(卷)，期】2016(042)010 【总页数】2页(P2,27) 【关键词】SAFUREX;焊接工艺;焊接质量 【作者】马广超【作者单位】中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗154100【正文语种】中文【中图分类】TG457.11SAFUREX材料是由瑞典Sandvik材料技术公司开发的
2、用于荷兰Stamicarbon公 司设计的尿素装置的超级双向不锈钢。其中铁素体含量母材为35%60%，焊缝 为35%70%。与其它双相钢比较，SAFUREX材料有更高强度，更好耐点腐蚀、 缝隙腐蚀、应力腐蚀的能力，同时还有很好的可焊性。与奥氏体不锈钢和铁素体不 锈钢相比，它既不像奥氏体不锈钢那样，对焊接热裂纹比较敏感，也不像铁素体不 锈钢的焊接热影响区由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低。SAFUREX材料在相 同温度、压力及腐蚀介质情况下可以节省大量材料。2011年5月中海石油华鹤煤化有限公司3052尿素项目采用荷兰Stamicarbon2000+CO2汽提工艺和池式反应技术，此工艺包材料采用
3、铁素体一 奥氏体双相不锈钢SAFUREX，主要用于3台高压设备池式反应器R06202、汽提 塔E06201、高压洗涤器R06203及相应耐腐管道的制造。1.1 SAFUREX主要化学成分1.2 SAFUREX力学性能2.1焊接方法SAFUREX材料具有很好的焊接性能，为了在施工中保证焊接质量，使焊缝中的金 属具有良好力学性能和抗腐蚀能力，中国化学工程第四建设公司选择了钨极气体保 护电弧焊GTAW焊接方法。2.2焊接设备选择根据SAFUREX材料的特点，焊接设备应选用直流氩弧焊机，焊 机型号WSM-400，焊机具有电流衰减、高频引弧功能，焊嘴选用直径尽可能小 的焊嘴，手工钨极氩弧焊枪WP-26。
4、焊枪使用带金属元素的钨极。2.3焊接材料及保护气体2.3.1焊接材料由荷兰Stamicarbon公司提供的专用焊丝，其化学成分与母材相互匹配，焊丝牌 号为 SAFUREX。2.3.2焊接保护气体选用SAFUREX材料在焊接过程中，合金元素N会发生扩散现象，抑制铁素体像奥氏体 转变，为了补偿保护焊接过程中氮的损失，我们选择了正面保护气体为 98%Ar+2%N2，背面保护气体为99.99%N2。2.4坡口的设计及加工坡口形式的设计对SAFUREX焊接质量非常重要，根据国家相关标准、规范、资料 及华鹤现场的实际情况，选择坡口如图1所示。坡口加工可以采用等离子切割结合不锈钢砂轮打磨方式，也可以采用机械
5、加工的方 式。根据现场实际情况，小口径管道采用磨光机加工，大口径管道采用坡口加工机 加工。坡口形式和尺寸按GB502362011中附录C执行；当对焊组件的不等厚 组对时，坡口形式和尺寸按GB502362011第六章执行。加工后必须除去坡口 表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并应将凹凸不平处打磨平整，必须 用不锈钢专用磨光片。2.5焊接环境焊接的环境温度应能保证室温（15C以上）。焊接时的风速不应超过下列规定， 当超过规定时，应有防风设施。手工电弧焊：8m/s，手工钨极氩弧焊：2m/s，焊 接电弧1m范围内的相对湿度不得大于90%。焊接使用机具必须进行安全检查， 经专业电工确认合格后方可
6、使用。焊接施焊前，应对周围环境加以清扫整理，并必 须作好必要的防火及其他防护措施。2.6 SAFUREX材料焊前与焊后的清理为了保证焊接质量，焊接前要确保焊件、焊丝表面的清洁度，可以采用以下两种方 法：机械或化学清理，对焊接坡口及两侧各2cm范围内的油脂、水分、铁锈、氧 化物及其他杂物进行彻底清理。焊接前使用荷兰Stamicarbon提供特殊的酸性胶 团对坡口进行酸洗，消除杂物对焊缝金属的影响。焊材在使用前用丙酮清洗干净， 以防止氢致裂纹的产生。焊接完成后，马上用Stamicarbon提供的酸性胶团消除 焊缝表面氧化物，以防止影响SAFUREX耐腐蚀性。2.7定位焊与工卡具定位焊采用过桥式氩弧
7、焊，并由荷兰Stamicarbon培训合格焊工焊接。点固焊焊 缝的长度、厚度、间距要保证焊接时不致开裂，引弧和熄弧应在坡口内或焊道上； 点焊时，应均匀对称。工卡具的焊接，应由荷兰Stamicarbon培训合格焊工担任，焊接工艺应与正式焊 接相同。与母材焊接的工卡具其材质应为SAFUREX。拆除工卡具时不得损伤母材， 拆除后应将残留焊疤打磨修整和母材表面齐平，管道内错边应低于1.5mm，否则 必须加工成1:4坡度。管道焊接组对过程中尽量少使用工卡具。2.8焊接施工过程控制焊接施工前应做焊接技术交底工作，使施工焊工掌握焊接质量要求及相关的规程、 规范，并指导实际工作。焊接时，焊工必须严格遵照焊接工
8、艺规程进行施焊。焊接前应将管道端坡口及其内夕卜表面不小于2cm范围内的毛刺、锈、油脂、漆、 垢等影响焊接质量的杂质清理干净，表面用丙酮清洗，经过无损检测（PT）确任 没有裂纹后方可组对。焊接前管内应提前冲氮气，并保持微弱正压，处于流动状态， 确认管内空气彻底置换干净后方可进行焊接。焊接过程中应控制焊枪角度，保证坡口两边熔合。尽量采用短弧焊，焊枪不宜摆动， 焊丝均匀送入溶池。焊接过程中保证焊丝的加热始终在98%Ar+2%N2的保护下， 熄弧后氩弧焊把要停留在原处几秒钟，保证焊丝和焊缝金属不被氧化。焊丝被氧化 的部分必须剪除。根部焊接完成后等焊缝冷却再做无损检测（PT），确认无缺陷 后再进行下道工序，如果发现缺陷必须处理。焊接过程中控制层间温度不得高于 100C，热输入要在815kJ/cm之间。为保证小的线能量一定要采用多层多道焊。 SAFUREX焊接工艺参数见表3。
双相不锈钢SAFUREX材料焊接工艺
