双相不锈钢设备国产化焊接规范参数

   聚丙烯装置中双相不锈钢设备国产化第一期确定的目标产品是干燥器。这是一台直径2000mm(大端)和1600mm(小端)，高度6250mm，体积11.5立方米的容器。主体材料为UNSS31803双相不锈钢，壁厚8mm，容器最低设计温度为-10℃。根据干燥器的厚度和工厂实际条件,采用GTAW和SMAW这2种焊接方法。根据前面提到的关于焊接双相不锈钢的基本知识，不难确定出焊接规范参数的合理范围，见表中的母材为UNSS31803。还同时列出了意大利Comer公司中的数据和瑞典Sandvik公司推荐的参数。

 我国聚丙烯装置中双相不锈钢设备就是Comer公司提供的。试验使用母材厚10mm,加工出的冲击试样沿缺口方向尺寸为8mm和6mm。表和以后各表中冲击功的数据,都是把从这样的非标准小试样上得到的测量值按比例关系转换成标准试样上的数值。

2. 评定结果分析及技术安全性

(1)、强度　评定试验中所得焊接接头抗拉强度都不低于800MPa,远高于母材标准下限620MPa,且都断于母材。这与Comer公司PQR中的数据和其他资料中的试验结果处于相同水平。

(2)、塑性　焊接接头的塑性用弯曲试验来评定。评定试验除按ASME规范,用直径4倍于弯曲试样厚度的压头试验外(d=4a),还用3倍于试样厚度的压头(d=3a)进行了试验。2种情况下,无论双面焊,还是单面焊试样,弯曲到180°后,试样表面都未出现裂纹。用ASME规范第Ⅸ卷,QW-466.1注(b)中的公式计算,在d=4a和d=3a时,试样外侧纤维达到的伸长率分别为20%和25%,说明焊缝或焊接接头的塑性达到了与母材相同的水平。

(3)、韧性　从表的评定试验结果可看出,氩弧焊焊缝金属和氩弧焊与手工电弧焊焊接试板热影响区的冲击功,及侧向膨胀量都远高于ASME标准规定的合格标准。但手工电弧焊焊缝金属的冲击韧度却低得多,尤其侧向膨胀量仅稍高于0.38mm的合格标准。考虑到UNSS31803这种材料完全可能在更低的温度下使用,所以又在-40℃的温度下进行了手工电弧焊焊缝金属的冲击试验,试验结果见表。表中同时列出了Comer公司PQR中的数据和外国2种焊条说明书中的数据。比较这些资料提供的数据不难看出,焊接工艺评定中测得的数据和外国资料中的数据处在同一水平上。而且在-40℃的温度下,仍然能够保持在ASME规范要求的合格水平上。

  另外还进行了焊接热输入量对手工电弧焊焊缝金属冲击韧度影响的试验,试验条件及结果见表。试验中用改变焊条直径和施焊技术(直线或摆动)的办法得到不同的焊接热输入量。这些改变基本上与实际生产中可能出现的情况相同。试验结果证明,在这些变化范围内,焊缝金属的冲击韧度变化不大,都保持在合格范围之内。

(4)、显微组织　双相不锈钢理想的组织状态为铁素体相和奥氏体相各占50%。实际上,每种相成分40%和60%都属正常。例如,本次试验和产品试制使用的母材是瑞典AVESTA公司提供的,铁素体含量为35%和55%。焊条是法国SAF公司提供的,质量证明书上标注的熔敷金属铁素体含量为40%和45%。　　

  本次评定试验中得到的钨极氩弧焊和手工电弧焊焊缝金属的显微组织照片见图。可以看出两种焊接方法得到的焊缝均为双相组织,两相比例也都在正常范围之内。图是手工电弧焊焊缝经1100℃加热45分钟，在水中激冷后的组织,即接近平衡的组织，与图比较,相比几乎没有变化。说明所采用的焊接方法能够保证得到接近平衡的显微组织。

  据上述评定和试验结果,开展了干燥器试制。除直径2000mm的封头上一条拼接焊缝全用手工电弧焊双面焊(清根)外,其余焊缝都采用氩弧焊打底,手工电弧焊单面焊技术。封头施压成型后检验未发现问题。焊缝射线检验结果和产品试板性能也都符合标准要求。通过试验和试制工作,掌握了双相不锈钢的焊接技术。首台干燥器的焊接质量达到了国外相同水平，双相不锈钢设备完全可以立足国内制造。