【正文】 進(jìn)入世界百?gòu)?qiáng)，冷凝冷卻系統(tǒng)中多套設(shè)備使用雙相不銹鋼。 (1) 石油和天然氣工業(yè) 這 是國(guó)外應(yīng)用雙相不銹鋼的主要領(lǐng)域之一，目前鋪設(shè)的油氣輸送管線已有1000km。 中國(guó)雙相不銹鋼的應(yīng)用業(yè)績(jī) 國(guó)外雙相不銹鋼己廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域，諸如紙漿和造紙、陸上和海上的油氣工業(yè)、化學(xué)加工工業(yè)、運(yùn)輸業(yè)（化學(xué)品船和槽車(chē)）、制藥和食品工業(yè)以及建筑業(yè)等。 B. 磷肥工業(yè)。 (5) 化肥工業(yè) A. 尿素工業(yè)。 A. 輸送管道及集氣管。 SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 C. 甲醇合成反應(yīng)器的催化劑管束、物料 /流出物流澆花器，中壓閃蒸罐頂冷凝器。 C. 加氫劣化裝置。 綜上所述，可以概括地看出雙相不銹鋼的使用性能和工藝性能的概貌，它以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能贏得了使用 者的青睞，已成為既節(jié)省重量又節(jié)省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料。 (3) 冷加工工藝性能和冷成型性能遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼。 (2) 其塑韌性較奧氏體不銹鋼低，冷、熱加工工藝和成型性能不如奧氏體不銹鋼。 (4) 具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相當(dāng)?shù)膴W氏體不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。采用雙相不銹鋼制造儲(chǔ)罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減 3050%，有利于降低成本。 (9) 高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于 300℃ 的工作條件。 (6) 含低鉻 （ 18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍寬，抗力小，不經(jīng)過(guò)鍛造，直接軋制開(kāi)坯生產(chǎn)鋼板。 (2) 含雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能，抗孔蝕當(dāng)量 PRE=Cr%+%+16xN%。 中合金型 UNS S31803 的耐蝕性能介于 AISI 316L 和 6%Mo+N 奧氏體不銹鋼之間。南京化工有限公司化工機(jī)械廠和上海石化機(jī)械制造公司不僅能制造普通雙相不銹鋼設(shè)備，還能制造超級(jí)雙相不銹鋼設(shè)備，當(dāng)然所用的 UNS S32750 和 UNS S32760 超級(jí)雙相不銹鋼的管材都是進(jìn)口。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 1999 年雙相不銹鋼國(guó)內(nèi)的消費(fèi)量約 2020t，近兩年的年消費(fèi)量達(dá)到 4000t，翻了一番。中國(guó)的雙相不銹鋼只是處于國(guó)外第二代雙相不銹鋼的發(fā)展水平，鋼中的含氮量在 ％以下。 SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 表 11 部分雙相不銹鋼的牌號(hào)與化學(xué)成分 鋼號(hào) 國(guó)別 C Cr Ni Mo Mn Si N 第一代 3RE60 瑞典 3 18.5 ≤2.0 Uranus50 芬蘭 4 21.5 第二代 SAF2205 瑞典 3 22.0 ≤2.0 4 DP3 日本 3 25.0 0 08X21H6M2Ti 俄羅斯 ≤0.08 21.0 0Cr21Ni5Ti 中國(guó) 6 22.0 ≤0.8 第三代 SAF2507 瑞典 3 25.5 0 DP3W 日本 3 25.5 2 0Cr21Ni5Mo3 中國(guó) ≤0.08 26.5 ≤1.5 數(shù)據(jù)來(lái)源： 2020 年 2 月《焊接設(shè)備與材料 [J].焊接技術(shù) 》 2 雙相不銹鋼 雙相不銹鋼系指不銹鋼中既有奧氏體（ α），又有鐵素體（ γ）組織結(jié)構(gòu)的鋼種，而且此二相組織要獨(dú)立存在，且含量較大。 雙相不銹鋼作為一種特殊的不銹鋼材料，正在被日益廣泛地應(yīng)用于壓力容器等相關(guān)的設(shè)備中。 (2) 而后在第一代雙相鋼的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了含氮的超低碳型雙相不銹鋼。 (3) 60年代中期，瑞典開(kāi)發(fā)了著名的 3RE60鋼，特點(diǎn)是超低碳，含 Cr量為 18%。SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 1 前言 雙相不銹鋼發(fā)展應(yīng)用開(kāi)始于 20世紀(jì) 30年代，至今已發(fā)展了三代雙相不銹鋼。焊接及成型性能良好，使之成為第一 代雙相不銹鋼的代表鋼種。典型鋼種是瑞典開(kāi)發(fā)的 SAF2205 鋼，使雙相鋼應(yīng)用范圍很廣。雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比，在抗晶間腐蝕、腐蝕、點(diǎn)蝕、間隙腐蝕，特別是抗氯化物導(dǎo)致的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂方面具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。一般認(rèn)為，在奧氏體基體上有 ≥15%鐵素體或在鐵素體基體上有 ≥15%的奧氏體，均可稱為奧氏體 +鐵素體雙相不銹鋼，本文簡(jiǎn)稱為雙相不銹鋼。至于目前國(guó)外己步入市場(chǎng)的含氮在 ％－ ％的超級(jí)雙相不銹鋼，中國(guó)仍處于實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)階段， AOD 精煉工藝和雙相不 銹鋼連鑄工藝的成熟將有助于超級(jí)雙相不銹鋼板的工業(yè)試生產(chǎn)成功。隨著應(yīng)用的發(fā)展，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品滿足不了要求，尤其一些工程項(xiàng)目，主要仍是靠進(jìn)口。至于油氣和石化所需的管線鋼，國(guó)內(nèi)近兩年已開(kāi)始制造和野外施工焊接，還有 待積累這方面的經(jīng)驗(yàn) [1]。 高合金型，一般含 25%Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢 ,這類鋼的耐蝕性能高于 22 %Cr 的雙相不銹鋼。 (3) 有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。含高鉻（ 25%）的雙相不銹鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。雙相不銹鋼中含鉻量愈低， σ 等脆性相的危害性也愈小。 (2) 具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，即使是含合金量最低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯 離子的環(huán)境中。 (5) 比奧氏體不銹鋼的線膨脹系數(shù)低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復(fù)合板或襯里等。 (3) 存在中溫脆性區(qū)，需要嚴(yán)格控制熱處理和焊接的工藝制度，以避免有害相的出現(xiàn)，損害性能。 (4) 焊接性能也遠(yuǎn)優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理。 雙相不銹鋼的應(yīng)用 雙相不銹鋼在工業(yè)上的應(yīng)用及范圍 (1) 煉油工業(yè)（氯化物及硫化氫） A. 原油脫鹽裝置中熱交換器和管道?？绽淦鳎摿蚍磻?yīng)器，水冷器的熱交換器。 D. 羰 基合成醇管道式環(huán)形反應(yīng)器。 B. 海上石油平臺(tái)的熱交換器、水處理和供水系統(tǒng)，消防系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)，穩(wěn)水系統(tǒng)。 CO2壓縮機(jī)冷卻器管線。反應(yīng)槽、料漿循環(huán)及料漿輸送管線。大多用來(lái)制造反應(yīng)容器，各種工業(yè)設(shè)備和輸送管道等。國(guó)內(nèi)只有南海油田少量使用，全部進(jìn)口。 (2) 化學(xué)和石化加工工 業(yè) 這一領(lǐng)域涉及的范圍很寬，工況情況復(fù)雜，介質(zhì)多種多樣，也是使用雙相不銹鋼較早和較多的領(lǐng)域。河南煤化工廠的粉煤氣化裝置的數(shù)臺(tái)冷卻器都是采用進(jìn)口 2205 鋼管制造。國(guó)內(nèi)中小化肥廠的甲按泵泵體基本上采用 18－ 5Mo 鋼制造，有數(shù)十家采用的是高鉻含鉛雙相不銹鋼?；瘜W(xué)品船裝載的液體貨物多種多樣，包括化學(xué)和石化產(chǎn)品，食品等，要求船艙材料既能耐腐蝕，又有高的強(qiáng)度。 (5) 造紙和制鹽輕工業(yè) 由于雙相不銹鋼在中性氯化物溶液中有較好的耐孔蝕和縫隙腐蝕的能力，利用這一特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了該鋼在真空制鹽和鹽硝聯(lián)產(chǎn)裝置上的應(yīng)用， 20 萬(wàn) ~30萬(wàn)噸制鹽廠的大型鹽水和芒硝蒸發(fā)罐采用了雙相不銹鋼的襯里和復(fù)合板，解決了設(shè)備結(jié)鹽垢和腐蝕問(wèn)題，最長(zhǎng)的已有 10 年的使用歷史。根據(jù)國(guó)情，利用雙相不銹鋼的性能優(yōu)勢(shì)，今后除繼續(xù)擴(kuò)大在化工和石化等領(lǐng)域的應(yīng)用外，結(jié)合紙漿和造紙工業(yè)的技術(shù)改造需要開(kāi)發(fā)在這一領(lǐng)域中的應(yīng)用，至于油氣管線目前很難推廣，雙相不銹鋼的價(jià)格是太高了但是制造有關(guān)油氣田需要的耐氯 離子和硫化氫的裝置像集氣管線和換熱設(shè)備等還是可以采用雙相不銹鋼，甚至超級(jí)雙相不銹鋼的。雙相不銹鋼 2205合金是由 22%鉻， %鉬及%鎳氮合金構(gòu)成的典 型的含 N、超低碳、雙相鐵素體一奧氏體復(fù)式不銹鋼。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi) 2205 不銹鋼產(chǎn)品種類有 2205 不銹鋼管、 2205 雙相不銹鋼無(wú)縫管；2205 雙相不銹鋼板材、 2205 不銹鋼棒材、鍛材、管件、帶材等。 2205 雙相不銹鋼各項(xiàng)性能特點(diǎn) (1) 均勻腐蝕性 由于鉻含量（ 22%），鉬（ 3%）及氮含量（ %）， 2205 的抗腐蝕特性在大多數(shù)環(huán)境下優(yōu)于 316L 和 317L。由于這些條件不易控制，因此 304L、 316L 和 317L 的使用在這方面受到限制。 2205 合金特別適用于 50176。F 到 2250176。低于 1700176。我們不建議進(jìn)行應(yīng)力消除，但如果必須這樣做，材料應(yīng)在最低為 1900176。 (8) 熱處理 2205 合金應(yīng)在最低為 1900176。F 的溫度下進(jìn)行，容易導(dǎo)致有害的金屬或非金屬相位的析出。 2205 的焊接難度不大，但需設(shè)計(jì)其焊接程序以便焊接后，可以保持良好的相位平衡狀SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 態(tài)，避免有害的金屬相位或非金屬相位的析出。 2205 合金特別適用于50176。使其在以下領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。 (4) 紙漿和造紙工業(yè)分類器、漂白設(shè)備、貯存處理系統(tǒng)。 4 2205 雙相不銹鋼的焊接性能與工藝研究 2205 雙相不銹鋼焊接機(jī)理 焊接是一個(gè)冶金過(guò)程， 2205 雙相不銹鋼的焊接質(zhì)量 ,決定于其焊縫和熱影響區(qū)的鐵素體和奧氏體含量的平衡和兩相組織的均勻性。 焊接熱循環(huán)的最高溫度和快速冷卻可促使雙相不銹鋼組織鐵素體化，由于 δ鐵素體含量的增加導(dǎo)致了沖擊韌性和耐蝕性降低。雙相不銹鋼的焊接接頭形式應(yīng)預(yù)先經(jīng)過(guò)充分地準(zhǔn)備，如采用熱加工方法切割坡口 ,應(yīng)將坡口表面打磨至露出金屬光澤，并對(duì)坡口表面進(jìn)行滲透檢測(cè) ,焊接坡口最好采用機(jī)械 加工。例如，將薄板焊接到厚板上和容器上焊接襯墊等情況下冷卻速度是很快的，可以考慮預(yù)熱。焊接工藝評(píng)定的試板尺寸會(huì)影響冷卻速度和層間溫度，要注意焊接工藝評(píng)定確定的層間溫度應(yīng)比實(shí)際焊接時(shí)低。不出現(xiàn)焊接熱裂紋和冷裂紋、應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕， δ 相脆化現(xiàn)象的出現(xiàn)。選用適合的焊接材料不會(huì)發(fā)生焊接熱裂紋和冷裂紋，如選用焊條型號(hào) E309MoL16焊條牌號(hào) A042氬弧焊焊絲 H00Cr18Ni14Mo2。 2205 雙相不銹鋼焊接技術(shù) 2205雙相不銹鋼焊接的一些關(guān)鍵技術(shù)如下： (1) 焊接方法和材料的選擇 一般用于奧氏體不銹鋼的焊接方法，如手工電弧焊、鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊和熔化極氣體保護(hù)焊等，都可用于雙相不銹鋼的焊接。 (2) 焊接工藝參數(shù)的選擇 焊接線能量太大或太小都不好。為避免冷卻速度過(guò)低而引起析出相的產(chǎn)生，要控制多層／多道焊的層間溫度。 (4) 定位焊縫 定位焊縫焊接時(shí)，如果長(zhǎng)度過(guò)短，焊接未建立起平衡過(guò)程即結(jié)束，焊縫冷卻會(huì)很快，可能導(dǎo)致鐵素體含量過(guò)高、低韌性并因氮化物析出而降低耐腐蝕性能?，F(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中材料的保護(hù)非常重要，應(yīng)避免碳鋼、銅、低熔點(diǎn)金屬或填它雜質(zhì)對(duì)不銹鋼焊材的污染。因此，在焊縫組對(duì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制組對(duì)質(zhì)量，如果強(qiáng)力組對(duì)，焊接完成后很難矯形，既使能夠矯形，也會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，使力學(xué)性能劣化，抗腐蝕性能下降。當(dāng)采用很小焊接線能量時(shí)，由于快速冷卻使得焊接熱影響區(qū)和焊縫的鐵素體含量偏高，對(duì)耐腐蝕性能和力學(xué)性能不利；但是過(guò)高的焊接線能量會(huì)燒損合金元素、冷卻太慢而使得中間相析出，引起相組織的不平衡，同樣對(duì)耐腐蝕性能和力學(xué)性能不利。 實(shí)驗(yàn)材料和焊接工藝 試驗(yàn)材料及焊條 本次試驗(yàn)所用原材料來(lái)自于瑞典山特維克公司，牌號(hào)為 SAF2205 (ASTM 240—00， UNS 31803)，焊接試樣加工尺寸為 150mm80mm6mm，焊條為ER2209(φ=)，試驗(yàn)板材及焊絲化學(xué)成分見(jiàn)表 41和表 42。 襯墊（材料及規(guī)格）： —— 其 他： —— 簡(jiǎn)圖 焊接母材： 焊接材料： 22052PW,瑞典 Avesta 公司生產(chǎn) 母材規(guī)格： 150mm80mm8mm 板材 焊接材料： 焊材類別 ER2209 雙相不銹鋼焊條 焊材標(biāo)準(zhǔn) 易焊接，可熔合性良好 填充金屬尺寸 焊材規(guī)格 φ 350mm 其他 —— 焊條說(shuō)明： ER2209 是鈦鈣藥皮的不銹鋼焊條，具有優(yōu)良的力學(xué)性能及抗晶間腐蝕性能，可交直 流兩用。 SAF2205 雙相不銹鋼焊接、熱處理、金相分析 _畢業(yè)論文 焊接位置： 對(duì)接焊縫位置： 平焊 焊接方向：（向上、向下） 焊接溫度： 25℃ (室溫 ) ,層間溫度小于 150℃ 角焊縫位置： 焊接方向：（向上、向下） 焊縫金屬寬度（范圍）： 8～ 12 mm 縫金屬厚度（范圍）： 2～ 4 mm 焊后熱處理： 溫度范圍：（ ℃ ） —— 保溫時(shí)間：（ h） —— 焊接設(shè)備 : 電焊機(jī)型號(hào)：松下直流脈沖