焊缝金属中的二次相析出及对双相不锈钢焊管性能的影响_上

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1、焊缝金属中的二次相析出及对双相不锈钢焊管性能的影响(上)何德孚12蔡新强2周志江3曹志(1久立焊管研究所;2久立不锈钢管有限公司;3浙江久立集团公司)摘要分析了双相不锈钢及焊缝和热影响区中产生的金属间化合物等二次相形态及其析出的热力学条件。指出了低合金的双相不锈钢焊缝及其热影响区中金属间化合物相的析出通常是轻微的,只是在高合金化的超级双相不锈钢中这个问题才特别严重。关键词双相不锈钢焊管焊缝热影响区二次相金属间化合物引言相不锈钢的具体应用实例。从表1可见其主要应用范围都是管道,因此双相不锈钢受到钢管、尤其是焊管制造商

2、的青睐。较早应用双相不锈钢的西欧国家按成分把它们分为四组,并把其中抗孔蚀当量PREN=(Cr%+2.2×Mo%+16×N%)>40的称为超级双相不锈钢(见表2),这些钢种已用于制造焊管并已列入美国ASTM标准(见表3)。现行ASTM标准中有三项有关双相不锈钢焊管的标准,其中A789/A789M—99和A790/A790M—99始订于1981年,A928/A928M—98始订于1994年,说明国外双相不锈钢焊管已有20多年的发展历程1～3。0双相不锈钢是国际上经数十年研究并在20世纪80年代后期成功投入工业应用的不锈

3、钢精品钢种,它既具有铁素体不锈钢的高强度高耐腐蚀性,又兼有奥氏体钢优良的塑性及加工性,在造船、核电、油气田等领域有着广泛的应用前景1。双相不锈钢的优良性能是靠其50%奥氏体与50%铁素体组织状态获得的。它的冶炼、热处理及焊接加工等难度较大,由于含Ni量低,其制品强度高、耐蚀性好、可降低结构自重、节省用材等因素,性价比优于奥氏体不锈钢。表1列出了双表1在各种工业部门中双相和超级双相焊接结构的应用实例工业部门无Mo、23%CrPREN～2522%Cr双相PREN30～3625%Cr双相PREN32～4025%Cr超级P

4、REN>40化学过程管道泵、风扇、离心机、硫磺熔化线圈、化工容器尿素分离塔及反应器、搅动器盐蒸发系统管道石化带C钢壳的管式反应器脱盐、脱硫和蒸馏单元脱硫设备,泵、套管氯离子和盐酸介质大小管道果浆和造纸蒸煮器、预热器和蒸发器硫酸盐和亚硫酸盐蒸煮器蒸煮器和蒸煮预热器含氯漂白设备核电和火电厂再热器、送水加热器地热井高速注入管地热条件或含盐海水的热交换器和系统油气工程(海洋和陆地)冷却器、管道输送线、加压系统火焰栅栏框架,H2S+CO2开槽油套管结构酸气传输泵、海水注入泵、钟型潜水器海水冷却系统·28·焊管2004年9月表

5、2可用于焊管的商品化双相不锈钢种注:3w(Cmax):0.03%～0.04%;允许制造商增大Cr、Mo、N成分以保证PREN>35。表3美国ASTM标准双相不锈钢化学成分要求%注:A.按ASTME527标准和SAEJ1086标准关于金属和合金编号(UNS)方法建立的新代号;B.Cr%+3.3×Mo%+16×N%。UNS代号Aw(C)w(Mn)w(P)w(S)w(Si)w(Ni)w(Cr)w(Mo)w(N)w(Cu)w(W)S31803≤0.030≤2.0≤0.030≤0.020≤1.04.50～6.5021.0～2

6、3.02.50～3.500.08～0.20S31500≤0.030120～2.00≤0.030≤0.0301.40～2.004.25～5.2518.0～19.02.50～3.000.05～0.10S325500.040≤1.5≤0.040≤0.030≤1.04.50～6.5024.0～27.02.90～3.900.10～0.251.5～2.5S31200≤0.030≤2.0≤0.045≤0.030≤1.05.50～6.5024.0～26.01.50～2.000.14～0.20S31260≤0.030≤1.00≤0.

7、030≤0.030≤0.755.50～7.5024.0～26.02.50～3.500.10～0.300.20～0.800.10～0.50S32304≤0.030≤2.50≤0.040≤0.040≤1.03.0～5.521.5～24.50.05～0.600.05～0.200.05～0.60S39274≤0.030≤1.0≤0.030≤0.020≤0.806.0～8.024.0～26.02.50～3.500.24～0.320.20～0.801.50A～2.50S32750≤0.030≤1.2≤0.035≤0.020≤0

8、.806.0～8.024.0～26.03.0～5.00.24～0.32≤0.5S32760≤0.05≤1.00≤0.030≤0.010≤1.06.00～8.0024.00～26.003.00～4.000.20～0.300.50～1.000.50～1.0040最小BS32900≤0.08≤1.00≤0.040≤0.030≤0.752.50～5.0023.00～