双相不锈钢焊接接头的力学功能和耐蚀性取决于接头能否坚持恰当的相份额，正确选用焊接材料，严格操控焊接热输入量以及拟定合理的焊接工艺，防止焊后消除应力处理是双相不锈钢焊接的要害。本文经过焊接工艺实验、焊接工艺鉴定及产品的施焊证明，所选用的焊接办法、焊接材料、焊接工艺标准正确合理。

双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占半且兼有两相安排特征。它保存了铁素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、耐点蚀，缝蚀及氯化物应力腐蚀的功能特色（当然也存在475℃分出脆性的σ相，构成脆化及加工硬化倾向大的缺陷）；又具有奥氏体不锈钢耐性好、脆性改变温度较低、抗晶间腐蚀、力学功能和焊接功能好的长处，广泛使用于海上和陆地油气、化工压力容器、纸浆和造纸等职业。

高压换热器是加氢裂化设备除反应器外的中心设备之一，因为螺纹锁紧环式密封结构换热器结构紧凑、走漏点少、密封牢靠、占地面积小、节约材料,一旦运转进程中呈现走漏，也不用泊车,只需紧固内、外圈顶紧螺栓即可到达密封要求。现在国内外加氢裂化和重油加氢脱硫设备中遍及选用此结构换热器。年产180×104t/a加氢裂化设备中的热高分气/混氢换热器，管程规划温度245℃，规划压力16.4MPa，换热管原料为超级2507（UNS32750），标准φ25mm×2.5mm；介质特性：易爆；管板原料为12Cr2Mo1R（H）Ⅳ+双层堆焊（E309MoL+E2209），壳体原料为12Cr2Mo1R（H），规划温度225℃,规划压力17.9MPa，介质特性：易爆,结构简图如图1所示。<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 1102414u8-0.gifalt="newmaker.com">其间管板原料为12Cr2Mo1R（H）Ⅳ锻（低合金耐热钢），为了进步堆焊层与母材金属之间的塑耐性、防止熔合区邻近发作过多的马氏体、操控堆焊金属中因为母材稀释而构成的增碳现象以及焊后热处理进程中因为碳搬迁发作的增碳带，选用309MoL作为母材与堆焊金属间的过渡层堆焊材料；以瑞典的SAF2205（UNS32750）为代表的第2代双相钢（我国钢号为022-Cr22Ni5Mo3N），是在3RE60的基础上,进步了Cr含量、下降了Si含量并添加了N。因为参加了作为强奥氏体构成元素的氮，既进步奥氏体不锈钢的强度，又不明显损害钢的塑耐性；还安稳了奥氏体，防止了马氏体的改变，乃至按捺碳化物分出和推迟σ相构成，一起进步了钢材的耐蚀性（特别是抗点蚀和氯化物应力腐蚀），因而特别适合于H2S-H2-NH3-H2O并含有Cl-的环境的加氢裂化、加氢脱硫等二次加工设备中，这就是加氢设备中选用的双层不锈钢堆焊工艺（E309MoL+E2209）；U型换热管原料为SAF2507，属第3代双相钢（我国钢号为022Cr25Ni7Mo4N）,是20世纪80年代后期瑞典开发的，也是耐氯化物应力腐蚀、点腐蚀等的最好钢种，广泛使用于含H2S或Cl-（特别是海水）的设备。
双相不锈钢焊接接头的力学功能和耐蚀性取决于接头能否坚持恰当的相份额，因而，双相不锈钢的焊接是环绕怎么确保其双相安排而进行的。

1双相不锈钢的焊接特色

1.1焊接进程对相安排的影响

关于双相不锈钢焊缝金属而言，是以单相δ凝结结晶，跟着温度的下降，从凝结→冷却这是一个速度较快的从δ→γ安排改变的不平衡进程。若冷却速度较快，即焊接热输入量较低时，则δ→γ改变的较少，使δ相较多而γ相较少；若热输入量高，即冷却速度慢，虽然会促进较多的δ→γ改变，能够得到满意数量的奥氏体，但也会使晶粒粗大，σ相和二次奥氏体（γ2）分出，然后下降焊缝的耐腐蚀功能，耐性下降。因而，要选用适宜的满意高的热输入量和层间温度以确保冷却速度适中，能够得到满意数量的奥氏体相，而又不致下降耐腐蚀功能。

图2为双相不锈钢的凝结进程，从图中能够看出，双相不锈钢从液相凝结后是彻底的铁素体安排，且保存至铁素体溶解度曲线的温度。只要在更低的温度下部分铁素体才改变成奥氏体，构成铁素体加奥氏体双相安排；化学成分Ni、N为激烈的奥氏体构成元素，Cr、Mo为激烈的铁素体构成元素；焊接热循环的参数（加热速度、冷却速度等）也会影响相份额安排的改变。<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 110241jw-1.jpgalt="newmaker.com">1.2焊接进程或许呈现的分出相

双相钢焊接时，焊缝有或许发作三种类型的分出相，它们都会下降耐腐蚀功能和耐性，这三种分出相别离是：

1.2.1氮化物（Cr2N、CrN）的分出（见图3）

在高温时，氮在铁素体中溶解度添加，在快速冷却时溶解度又开端下降；尤其在接近焊缝外表的部位，因为铁素体量较多，氮化物更易分出，这对焊缝金属的耐腐蚀性有直接影响。若焊缝金属有适宜的相份额，则氮化物的分出量很少。为了防止氮化物的分出，应在填充金属中进步Ni和N元素的含量，以添加焊缝金属的奥氏体数量。别的应防止选用过低的热输入量（特别是厚壁件焊接时），以防止因冷却速度过快而生成纯铁素体晶粒,引起氮化物的分出。

1.2.2二次奥氏体的分出（γ2）（见图4）<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 1102411k5-2.jpgalt="newmaker.com">在含N量高（N为0.3%）的超级双相钢（如SAF2507）多层焊时有或许分出二次奥氏体。这是因为当时一道焊道焊接时若热输入较低时，δ→γ改变的极不充沛，而当后续焊道又选用较高的热输入时，部分铁素体就会改变为细微涣散的二次奥氏体（γ2）,它的Cr，Mo，N含量都比一次奥氏体低，尤其是N含量低许多，它也和氮化物相同会下降焊缝的耐腐蚀功能。按捺γ2的分出，首要考虑添加填充金属的奥氏体构成元素的含量，以操控焊缝金属的铁素体量；挑选适宜的热输入量，防止根部焊道选用小热输入量焊接。

1.2.3金属间脆化相的分出（σ相）（见图5）

当焊接热输入量过大时，冷却速度就会变慢，这样虽有利于奥氏体的改变，使δ和γ相份额比较满意，但也构成金属间脆化相（σ相）的分出。尤其是含W，Cu的超级双相不锈钢对高的热输入量灵敏。

1.3475℃脆化现象

因为双相不锈钢中有较高的铁素体，当接头在300~550℃规模内停留时间过长，会发作475℃脆化。因而，应尽量缩短双相不锈钢焊接接头在这个温度区间的停留时间。

1.4热处理的影响

在300~550℃低温加热时或许发作475℃脆性，在600~900℃中温加热时会呈现脆性的σ相。因而，应防止焊后消除应力处理，最好的热处理办法为进行固溶化热处理。但过高的固溶化热处理温度，会使单相铁素体晶粒粗大，耐应力腐蚀功能下降。

综上所述，坚持相平衡，得到满意的相份额安排，尽量削减分出相，是双相不锈钢焊接的要害，要想达此意图，有必要严格操控焊接热输入量；进步焊接资猜中的Ni含量，一般焊材中Ni含量要比母材高2%~4%，再参加与母材含量恰当的N（为0.1%~0.2%）；应防止焊后消除应力处理。

2焊接工艺鉴定的拟定

结合双相不锈钢的焊接特色及高压换热器的结构特色，管板的堆焊选用埋弧带极堆焊、管板与换热管的焊接选用主动钨极氩弧焊，并别离进行了焊接工艺鉴定。

2.1管板埋弧带极堆焊焊接工艺鉴定

双相不锈钢的带极堆焊，首要考虑堆焊层的厚度、化学成分的规模、双相安排的相份额、耐蚀性及其有关特性。要到达上述要求，需求操控的要素如图6所示。<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 1102415c0-3.jpgalt="newmaker.com">由图6能够看出，堆焊层厚度、堆焊层成分和安排受几种彼此相关要素的影响。经屡次焊接实验之后，在厚度为δ=60mm的12Cr2Mo1R钢进步行了（E309MoL+E2209）带极堆焊工艺鉴定，焊接材料及焊接工艺标准参数见表1，焊接进程及实验成果如下。

2.1.112Cr2Mo1R钢进步行了（E309-MoL+E2209）带极堆焊

12Cr2Mo1R试板外表100％磁粉（MT）检测→预热（预热温度≥150℃）→堆焊过渡层（道间温度150~250℃）→后热（250~300℃×2h）→堆焊层100％（PT）查看→690℃×8（P-WHT）消除应力处理→堆焊表层（道间温度≤100℃）→堆焊层100％上色（UT、PT）检测。<palign=center><imgborder=0src= uploads="" allimg="" 130818="" 1102413613-4.gifalt="newmaker.com">2.1.2焊接工艺鉴定实验成果

根据我国石化工程建设公司BCEQ-9338/A1《压力容器内部双层堆焊（E-309MoL+E2209型）技能条件》的要求,别离进行了化学成分、曲折、铁素体含量、硬度及耐蚀性的检测。实验成果别离见表2、表3、表4、表5和表6。

表2、表3、表4、表5和表6实验成果标明，堆焊层化学成分、堆焊层曲折实验、硬度丈量、铁素体丈量及腐蚀实验均满意要求，证明所选用的焊接工艺以及焊接材料正确合理。

2.2管板与换热管的焊接选用主动钨极氩弧焊工艺鉴定

用堆焊合格的12Cr2Mo1R+（E309-MoL+E2209）试板，进行了管板与换热管的主动钨极氩弧焊工艺鉴定，焊丝选用25.10.4.L，标准φ0.8mm，纯氩气维护，并根据我国石化工程建设公司BCEQ-9333/A1《超级双相不锈钢冷换热管制制作技能条件》和GB151-1999《管壳式换热器》附录B的要求，别离进行了化学成分、曲折、铁素体含量、硬度、耐蚀性的检测及拉脱力实验。实验成果均满意制作技能条件要求。

3产品焊接

在工艺实验及工艺鉴定的基础上,进行了管板的双相不锈钢的堆焊、管板与换热管的主动钨极氩弧焊的焊接,现实标明，堆焊层与管接头角焊缝成形漂亮，无损检测合格率高，各项技能指标均满意要求。

4结束语

双相不锈钢焊接接头的力学功能和耐蚀性取决于接头能否坚持恰当的相份额，正确选用焊接材料、严格操控焊接热输入量以及拟定合理的焊接工艺是双相不锈钢焊接的要害，本文经过焊接工艺实验、焊接工艺鉴定及产品的施焊证明，所选用的焊接办法、焊接材料、焊接工艺标准正确合理。