DOC双相不锈钢堆焊焊缝组织及性能的研究图文

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1、双相不锈钢堆焊焊缝组织及性能的研究_图文    摘要    随着现代工业技术的发展，传统的奥氏体型不锈钢暴露出它在晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀方面的抗力不足，这些问题限制了奥氏体型不锈钢在化工、炼油等工业中的更广泛使用。自20世纪30年代以来，各国冶金工作者为解决奥氏体型不锈钢抗腐蚀性问题进行了大量的研究工作，开发出新钢种—奥氏体-铁素体型不锈钢（简称双相不锈钢）。  双相不锈钢综合了奥氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢两者的优点，具有良好的韧性、强度，其中屈服强度可达普通不锈钢的2倍；其优良的耐氯化物应力腐蚀性能远远超过18-8型不锈钢，并具有良

2、好的抗点腐蚀和缝隙腐蚀的能力；同时该类钢中镍含量只有18-8型不锈钢含镍量的一半，一定程度上解决了世界上工业用镍资源的不足问题。  国外双相不锈钢己广泛地应用于各工业领域，诸如纸浆和造纸、陆上和海上的油气工业、化学加工工业、运输业（化学品船和槽车）、制药和食品工业以及建筑业等，多用制造反应容器，各种工业设备和输送管道等，如图1、2所示。在大多数应用中，双相不锈钢被认为是具有性能成本效益的材料，填补了普通奥氏体不锈钢，如316和高合金奥氏体不锈钢之间的空白。  国内在这些方面没有推广使用，但利用双相不锈钢在中性氯化物溶液中有较好的耐点腐蚀、晶间腐蚀等局

3、部腐蚀能力，开发了其在真空制盐和硝盐联产装置上的应用，20万～30万吨的制盐厂的大型盐水和芒硝蒸发罐采用了双相不锈钢的衬里和复合板。    图1造纸工业图2化学品船  Fig.1DuplexusedforpulpandpaperFig.2DuplexUsedforChemicalTankers  双相不锈钢的焊接与奥氏体不锈钢的焊接比较，焊缝的热裂纹倾向低；与铁素体不锈钢的焊接性比较，焊接接头焊后状态的脆化程度低，而且焊接热影响区（HAZ）中单相铁素体相的粗化程度也较低。双相不锈钢焊接的最大特点是焊接热循环对焊接接头组织的影响。无论焊缝或是HAZ都会

4、有重要的相变发生，这时焊件的塑性和耐腐蚀性都有很大的影响。  本文主要针对中国石化股份有限公司上海高桥分公司加工进口适应性改造工程800万吨/年常压蒸馏装置。  该装置的换热器属于HCl+H2S+H2O腐蚀环境，HCl来自原油中的氯化镁、氯化钙等无机盐的水解，生成HCl气体，伴随原油中的轻组分集聚在塔顶部位，HCl的沸点很低，在110℃以下的温度与蒸汽冷凝水相遇，溶于水中，初凝点的PH值可以降至2～3，构成强烈的电化学腐蚀系统。H2S来自原油中的硫化物在260℃以上的加热分解，它与盐酸和铁的反应产物FeCl2会发生反应进一步又生成HCl，这样二者相互

5、促进构成循环腐蚀，H2S本身还可以水解，生成的HS-也有腐蚀性。因此，常压蒸馏装置系统处于一种严苛的腐蚀环境，Cl-的含量可高达2000～4000ml/L，在此环境中碳钢会产生严重的均匀腐蚀，奥氏体不锈钢则会出现点腐蚀，而点蚀孔往往  又是应力腐蚀裂纹和腐蚀疲劳裂纹的起始部位。但双相不锈钢却是    耐氯点腐蚀最好的金属材料，因此，早在70年代南京炼油厂和济南炼油厂就进口了双相不锈钢的设备，取得良好的使用效果，仍在使用。  所以该换热器中与换热介质接触、易发生腐蚀的部位，如管子、管板决定使用双相不锈钢代替原来使用的奥氏体不锈钢，并考虑到设备制造的成本

6、问题，决定在此换热器的管板处采用在碳钢锻件上双层堆焊双相不锈钢，这样既可满足设备的耐腐蚀性能要求又节省了大量的制造和维修资金。  由于堆焊的焊缝是由基层、过渡层和复层三个部分组成的一个复合体，不同金属的物理性能、化学性能及组织成分的差异很大，堆焊时需要解决的问题较多，加之双相不锈钢的优良耐腐蚀性能主要取决于适宜的铁素体相（α）和奥氏体相（γ）的两相比例（ASTM标准规定：对于双相不锈钢的焊接接头要求焊接焊缝及焊接热影响区的铁素体含量应控制在35%～65%范围内。一般说来，焊缝金属中的铁素体含量在50%左右为最佳），这就使双相不锈钢的焊接难度增大。因此

7、只有选用合理的焊接方法和焊接材料，并正确制定焊接工艺方案，采取一些特殊的措施，才有可能获得优良的堆焊焊缝。管板与管束实物图见图3，双相不锈钢堆焊位置见图4。    图3管板与管束实物图图4双相不锈钢堆焊位置  Fig.3TubeplateandtubebandFig.4Resurfacingweldingposition  但由于国内双相不锈钢的使用刚刚起步，双相不锈钢的焊接经验不足，双相不锈钢的堆焊技术应用更少，这就给设备的制造带来了难题。  本文对双相不锈钢手工电弧堆焊工艺进行研究，通过双相不锈钢手工电弧堆焊工艺试验，确定出最佳的焊接工艺参数如表

8、1所示。堆焊试板示意图如图5所示。  表1焊接工艺参数和相比例  Table1Weldingparamete