尿素級不銹鋼(25Cr22Ni2MoN)管道(1)

第第1頁共8頁尿素級不銹鋼（25Cr22Ni2MoN）管道焊接方法初探安裝二公司李靜國摘要：本文以海南化肥項目尿素裝置的尿素級不銹鋼（25Cr22Ni2MoN）管道焊接施工為例，簡要介焊接是成功的。關(guān)鍵詞：尿素級不銹鋼；鐵素體；焊接；休氏試驗前言2700t/d尿素和1700t/d合成氨兩套裝置組成，其中尿素裝置中的介質(zhì)有甲胺液、尿液等強腐蝕性物質(zhì)，這些物質(zhì)對材料的腐蝕主要表現(xiàn)為整體腐蝕和選擇性腐蝕，因此對母材和焊縫質(zhì)量及焊縫鐵素體的含量控制要求很高，要求鐵素體含量≤0.6%。設(shè)計選用材料為尿素級不銹鋼25Cr22Ni2Mo，以下簡稱25.22.焊接工藝試驗和評定。材料的技術(shù)要求及選用母材技術(shù)要求及選用材料必須能耐強腐蝕介質(zhì)甲胺液、尿液的腐蝕要求，腐蝕能通過休氏試驗進行評定；材料在含碳量小于0.030%時,就可以防止因析出碳化鉻而造成的晶間腐蝕；當含鉬時才能有效抵抗腐蝕和提高材料在高溫環(huán)境下的使用性能；而硫、磷、P）可有效控制熱裂紋。因此，材料的化學(xué)成分應(yīng)限制在表1表1母材化學(xué)成分的限定范圍元素CCrNiMoSP其他≤0.030≥12.0≥17.0≥2.0≤0.030≤0.030≤0.20其中奧氏體形成元素、C、N、Mn）和鐵素體形成元素（Cr、Mo、Si）根據(jù)強腐蝕性介質(zhì)甲胺液、尿液的使用要求，設(shè)計選用25.22.2作為母材。此次焊接工藝試驗及評定選用的母材尺寸為：219.1×12.72：表225Cr22Ni2MoN鋼化學(xué)成分元素CCrNiMoSiMnSPN含量%0.01124.6922.192.10.351.690.0010.0130.123焊材的技術(shù)要求及選用焊材的熔敷金屬應(yīng)滿足母材的所有技術(shù)要求根據(jù)以上要求，并考慮合金元素的燒損以及焊縫冷卻方式的復(fù)雜性，為了控制焊后焊縫熔敷金屬的鐵素體含量，必須使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變C-曲線右移。由于合金元素含量越高，特別是Ni含量的提高，可使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變C轉(zhuǎn)變成鐵素體組織的幾率降低。所以我們選擇與母材合金含量相應(yīng)的焊材，焊絲選用25.22.2LMN，25.22.2LMNB3。表3N元素CCrNiMoSiMnSCuCoPN0.0124.921.862.040.14.410.00090.0440.0190.0110.125表4元素CCrNiMoSiMnSCuCoPN0.0124.821.92.060.14.20.0010.0460.020.010.13焊接性分析防止?jié)B碳而降低抗腐蝕性室溫下碳元素在奧氏體中的溶解度約為0.02%～0.03%，當奧氏體碳含量超過它在室溫的溶解度時，碳就不斷地向奧氏體晶粒邊界擴散，并和鉻結(jié)合，析出碳化鉻CrC，造成奧氏體邊界貧鉻，236在腐蝕介質(zhì)作用下，即可能產(chǎn)生晶間腐蝕，從而降低了抗腐蝕性。因此，必須嚴格控制碳的來源。焊接時，由于高溫作用，焊件及焊材表面的油污均可能產(chǎn)生須用專用的碳化硅砂輪片進行打磨。防止焊接熱裂紋熱裂紋是奧氏體不銹鋼焊接時比較容易產(chǎn)生的一種缺陷，特別是單相奧氏體不銹鋼更易產(chǎn)生。奧氏體產(chǎn)生熱裂紋的傾向要比低碳鋼大得多，因為它們易在熔池中形成低熔點共晶。硫和鎳形成Ni3S2，熔點為645℃，共晶的熔點只有625℃。因此，必須嚴格控制焊件及焊材中硫、磷等的含量。選用合格的焊絲和焊條，注意保證其清潔度是有效控制硫、磷含量的辦法?？刂畦F素體含量體組織的存在有利于選擇性腐蝕的發(fā)展，所以純奧氏體組織抗甲胺液、尿液的腐蝕性能最好，故應(yīng)嚴格控制鐵素體含量。續(xù)冷卻C-曲線與奧氏體等溫轉(zhuǎn)變C溫度等溫轉(zhuǎn)變C-曲線連續(xù)冷卻C-曲線2鐵素體區(qū)連續(xù)冷卻C-曲線11C-曲線圖時間25KJ/cm（2）溫轉(zhuǎn)變C1中，奧氏體連續(xù)冷卻溫度等溫轉(zhuǎn)變C-曲線連續(xù)冷卻C-曲線2鐵素體區(qū)連續(xù)冷卻C-曲線11C-曲線圖時間C奧氏體連續(xù)冷卻C-曲線未與奧氏體等溫轉(zhuǎn)變C-曲線相交之前，焊縫熔敷金屬最終為全部奧氏體組C-曲線繼續(xù)右移，當奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變C-曲線碰到奧氏體等溫轉(zhuǎn)變C-曲線時，焊縫熔敷金屬最終組織就有鐵素體組織。焊接工藝焊接方法的選擇TIG焊接響區(qū)小，應(yīng)力小，合金元素的燒損也較少，故能避免奧氏體連續(xù)冷卻C-曲線與奧氏體等溫轉(zhuǎn)變C-坡口制作的清潔劑進行擦干。當現(xiàn)場組對可以使用等離子電弧，需要通過打磨去除切口處2.4mm的母材。坡口形式符合KBR2。10100±10t＞22mm100-0t1.6±0.8mm19+0mm-3相同厚度管道對接口相同厚度管道對接口100±10t＞22mm10030+3-0t1.6±0.8mm19+0mm-33:1不同厚度管道對接口圖2 KBR規(guī)范中坡口形式 焊前準備保避免與碳鋼接觸。用烘干箱中烘干。管子支架、定位裝置及焊接工作臺應(yīng)用木頭或其他覆蓋物，當必須與管內(nèi)壁接觸時，要采用25.22.2材質(zhì)材料，以最大限度減少鐵素體污染。在尿素管道預(yù)制區(qū)域附近不允許進行涂漆、噴砂以及保溫工作。焊工應(yīng)穿戴干凈的勞保服、焊工手套等，以防止污染。焊接參數(shù)選擇采用較大的線能量焊接時，晶粒易粗大，殘余應(yīng)力較大，同時奧氏體連續(xù)冷卻C-曲線右移，故電流選擇應(yīng)偏下限。2焊接過程中，應(yīng)采用窄焊道、短弧焊、快速焊的方法。焊接工藝參數(shù)見表。表5焊接工藝參數(shù)焊接方焊接焊接焊接速度氬氣流量次法極性cm/mnL/mi）1-2GTAW25.22.2LMN2.4DCEN.90-11012-145-710-123SMAW25.22.2LMNB3.2DCEP.70-9018-226-8/4-5SMAW25.22.2LMNB3.2DCEP.70-9023-266-8/6SMAW25.22.2LMNB3.2DCEP.65-7521-247-9/一般焊接要求禁止在母材上引弧；最大限度地減少弧長，除最后一層焊道外，禁止焊條橫向擺動；氬弧焊焊接設(shè)備應(yīng)包括一臺高頻裝置和電流遙控器。氣體流速要盡可能的小。焊接時使用2能用碳化硅砂輪磨尖鎢極。用做背面保護氣的膠帶不得含氯。使用氬氣純度在99.95過程中填充焊絲不可從氬氣保護區(qū)域移開。如果焊絲從保護區(qū)域移開，并使其在空氣中冷卻，那么繼續(xù)焊接前，受影響的端部應(yīng)切掉。未在其他材料上使用過。在打磨過程中盡量減少熱能量，設(shè)法不使母材變色。下雨時，若無有保護措施，不可進行焊接；對SMAW3.1m/s，對GTAW超過1里/小時，不可進行焊接。焊接檢驗外觀檢查、液體滲透檢查、鐵素體檢查和射線檢測應(yīng)分別在2遍打底焊和蓋面焊完成后進行。管道內(nèi)壁氧化程度檢驗應(yīng)按下列程序進行：根部焊道焊接時，在直徑相對的兩個地方，留下6mm長不焊。用13mm將預(yù)留孔焊好。RT0.8mm0.6%。焊工考試時應(yīng)對環(huán)焊縫試件做拋光和蝕刻，并在放大20倍的情況下做宏觀試驗。試件不得顯示有裂紋、未焊透、未熔合或氣孔等缺陷。試樣制取側(cè)彎試樣、拉伸試樣的制取按KBRP金相試樣（鐵素體測定試樣）制取金相試樣應(yīng)包括焊縫、熱影響區(qū)、母材三個區(qū)域。金相試樣的制取見圖3。6612（20+hw）休氏試樣制取

圖3 金相試樣圖敷金屬，另外，休氏試樣應(yīng)從與介質(zhì)接觸一側(cè)取起，故管子應(yīng)從內(nèi)壁取起，這樣更能檢驗它的耐腐蝕性能。試樣的預(yù)加工應(yīng)用鋸、剪的方法，然后用機械刨或銑；而磨光是不允許的。預(yù)加工應(yīng)使加工后的變形盡可能小，所以切削量為小于2mm，走刀量為0.10.3mm。試樣的精加工應(yīng)保證切削工具~材質(zhì)為高速鋼，試樣最后1mm0.6mm0.3mm0.1mm0.050.1mm410m/min2030cm2。252560圖4休氏試樣圖圖4休氏試樣圖評定結(jié)果100%RTAB焊接工藝評定力學(xué)性能試驗按KBR規(guī)范《P6。表6 焊接接頭機械性能試驗結(jié)果項目項目拉伸試樣660675/斷裂位置斷焊縫斷焊縫/結(jié)果合格側(cè)彎試樣合格金相組織試驗評定結(jié)果如下：7-80.6%。結(jié)論：各處均無不良組織，評定結(jié)果合格。。試驗部位表7鐵素體測定結(jié)果標準試驗結(jié)果母材焊縫≤0.6%≤0.6%≤0.6%合格合格合格8.5休氏試驗結(jié)果經(jīng)過五個周期，每周期48h的沸騰硝酸腐蝕試驗（休氏試驗8。每周期腐蝕速率μm/48h表8 沸騰硝酸腐蝕試驗（休氏試驗）結(jié)果每周期腐蝕速率μm/48h周期12345平均標準<1<1<1<1<1<1實測0.0810.0530.0570.0450.0570.059表9 選擇性腐蝕試驗結(jié)果（各邊最大腐蝕深μm）位置12345678標準<70<200<70<200<70<200<70<200實測<40<40<40<40<40<40<40<40備注：1、3、5、7為垂直于母材軋制方向的部位，6、8為沿著母材軋制方向的部位，2、4為焊縫。9