SP10鐵素體測(cè)量?jī)x在行業(yè)中的應(yīng)用，

1.雙相不銹鋼簡(jiǎn)介
    近年來(lái)，在中石油、中石化及其它一些工業(yè)領(lǐng)域，由于含有氯離子、硫化氫等介質(zhì)的壓力容器、熱交換器、反應(yīng)器等設(shè)備中，奧氏體不銹鋼的應(yīng)用受到限制，從而使雙相不銹鋼越來(lái)越突顯其優(yōu)越性，而廣泛地應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。
所謂雙相不銹鋼是指它的固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般較少相的含量*少也需要達(dá)到30％。根據(jù)雙相組織的特點(diǎn)，通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，將奧氏體不銹鋼優(yōu)良的韌性及焊接性與鐵素體不銹鋼具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)。雙相不銹鋼的性能，尤其耐應(yīng)力腐蝕破裂的性能與其主要的相組成——鐵素體和奧氏體的平衡比例（也稱相比例）有著密切的關(guān)系。由于雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，非常適用于熱交換器的管束。
    雙相不銹鋼歷經(jīng)三代，**代由于含碳量較高，在應(yīng)用上受到限制；**代大多屬超低碳型并含有鉬、銅或硅等提高耐腐蝕性元素，其中SAF2205已納入ASTMA789和A790標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用廣泛；具有優(yōu)良耐孔蝕性的超級(jí)雙相不銹鋼屬第三代。
    2.產(chǎn)品的設(shè)計(jì)技術(shù)條件
    從2005年起大連東方億鵬設(shè)備有限公司陸續(xù)為西北某石油公司及華南某石化公司生產(chǎn)了近億元的雙相不銹鋼U型管式換熱器，初步摸索出了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)舉例簡(jiǎn)單介紹如下。
    2.1 產(chǎn)品設(shè)備名稱：原油－常頂油氣換熱器BIU1500-2.45/3.92-545-6/32-2I 管殼式換熱器設(shè)計(jì)條件見(jiàn)表1。

    2.2 該設(shè)備的制造關(guān)鍵與難點(diǎn)是固定管板的堆焊及管板與換熱管的管頭焊接，其中固定管板 （16MnⅢ）的堆焊前應(yīng)按JB4708-2000做焊接工藝評(píng)定，除滿足JB4708要求外尚應(yīng)滿足以下要求：
    2.2.1堆焊層鐵素體含量28％～35％，具體方 法為鐵素體法和金相法，鐵素體法可用schaeffler 圖法或磁性儀測(cè)量法，并應(yīng)有鐵素體測(cè)試記錄和 金相照片。
    2.2.2測(cè)試堆焊層耐晶間腐蝕能力，方法為硫 酸—硫酸銅法，標(biāo)準(zhǔn)GBT4334.5。
    2.2.3測(cè)試堆焊層耐點(diǎn)蝕性能，方法為不銹鋼三氯化鐵法，標(biāo)準(zhǔn)GBT17897。
    2.2.4測(cè)試焊接接頭耐氯離子應(yīng)力腐蝕裂紋性能，標(biāo)準(zhǔn)GBT4334.8。
    2.2.5測(cè)試耐硫化物應(yīng)力腐蝕性能，標(biāo)準(zhǔn) NACE TM0177。
    3.雙相不銹鋼焊接方法及焊評(píng)試驗(yàn)
    雙相不銹鋼SAF2205雖然焊接性能良好，熱裂紋傾向低，脆化傾向小，一般不需焊前預(yù)熱和焊后熱處理，但關(guān)鍵是要保證焊縫和焊接熱影響區(qū)（HAZ）能有適量的奧氏體與鐵素體組織，以保證焊縫和接頭有滿意的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能，焊接時(shí)必須注意線能量和層間溫度。雙相不銹鋼適宜使用多層焊。過(guò)低焊接線能量會(huì)使奧氏體相 析出大量減少，甚至形成純鐵素體組織，因此等離子弧焊、電子束焊不可采用。過(guò)高線能量會(huì)使焊縫金屬和HAZ晶粒粗大，韌性下降，除電渣焊不能采用外，熔化極氬弧焊（GMAW,MIG）和埋 弧焊（SAW）在使用上也應(yīng)限制。所以雙相不銹鋼常用的方法有焊條電弧焊(SMAW)和鎢極氬弧焊(GTAW)兩種，我公司在管板+堆焊中采用焊條電弧焊；管頭采用全位置數(shù)控脈沖鎢極氬弧焊。
     3.1管板焊條電弧焊堆焊焊評(píng)基層采用16MnR (GB6654-1996)20mm厚，200×500mm熱軋鋼板，堆焊過(guò)渡層采用E309L-17、耐蝕面層采用E2209- 17焊條。因?yàn)锳vesta是國(guó)際上公認(rèn)的較成熟雙相 鋼焊條，故實(shí)際選用此焊條。
在這兩種焊條質(zhì)保書中，焊材化學(xué)成分見(jiàn)表 2、表3。

    根據(jù)schaeffer公式計(jì)算E2209-17鉻當(dāng)量 （Creq)和鎳當(dāng)量值（Nieq）：
Creq=Cr%+Mo%+0.7×Nb%=24.954% Nieq=Ni%+35×C%+20×N%+0.25×Cu% =13.685%
    (這里Si<1%;Mo<3%)
    查WRC-92組織圖，得出鐵素體含量為28％。 過(guò)渡層3％-8％。
    根據(jù)瑞典Sandvid推薦SAF-2205的焊接線能 量范圍0.5～2.5kJ/mm；層間溫度小于250℃。 SAF-2205焊條電弧焊堆焊焊評(píng)試驗(yàn)施焊記錄 見(jiàn)表4。
    3.1.1無(wú)損檢測(cè)：過(guò)渡層100％PT I級(jí)；耐蝕 層100％PT I級(jí)。

    3.1.2使用SP10鐵素體測(cè)量?jī)x測(cè)量的鐵素體 含量為FN26-33。
    3.1.3耐蝕層化學(xué)成分見(jiàn)表5。
    3.1.4檢測(cè)剪切強(qiáng)度Rm：試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/ T6796-1995，試驗(yàn)溫度26℃，試樣1：剪切強(qiáng)度 450 MPa，試樣2：剪切強(qiáng)度425 MPa。
    Rm≥200MPa，指標(biāo)合格。
    3.1.5按JB4708-2000檢測(cè)4個(gè)側(cè)彎試樣合格。
    3.1.6腐蝕試驗(yàn)：
    試樣1組：晶間腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果合格。
    試樣2組：孔蝕試驗(yàn)，結(jié)果合格。
    試樣3組：應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果合格。
    結(jié)合以上六項(xiàng)檢測(cè)證明：雙相不銹鋼SAF- 2205焊條電弧焊堆焊焊評(píng)試驗(yàn)結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)和圖 紙技術(shù)要求。
    3.2本產(chǎn)品管板（16MnIII+堆焊2205），管 子采用雙相鋼管2205,(S31803/S32205) ASTM，A789M-01a，∮25×2.0mm；鐵素體 含量為47.88%～48.52%。采用管子管板全位置數(shù) 控脈沖鎢極氬弧焊,用Avesta2205Φ1.2mm焊絲， 純氬氣保護(hù)，兩層加絲水平固定全位置焊接。
    這里采用的Avesta焊絲質(zhì)保書中：
    ER2209 ASME SFA5.9-98Φ1.2mm化學(xué)成 分見(jiàn)表6。

    根據(jù)schaeffer公式計(jì)算ER2209鉻當(dāng)量(Creq) =26.05%；鎳當(dāng)量（Nieq）=12.065%，查WRC-92 組織圖得出鐵素體含量為56%。管頭焊評(píng)試驗(yàn)施 焊記錄見(jiàn)表7。
    3.2.1外觀檢測(cè)：無(wú)裂紋及其他咬邊等表面缺陷、焊腳高2.3mm，角焊縫凹凸度0.5mm。
    3.2.2無(wú)損檢測(cè)：10個(gè)管接頭，100%PT，I級(jí) 合格
    3.2.3宏觀金相檢測(cè)（10倍）：8個(gè)剖面，H值 3.0mm~3.3mm，均大于2.8mm

3.2.4鐵素體含量檢測(cè)為：52%～57%。結(jié)合以上項(xiàng)檢測(cè)證明：雙相不銹鋼管子管板全位置數(shù)控脈沖鎢極氬弧焊，焊評(píng)試驗(yàn)結(jié)果符合JB4708-2000及GB151-1999附錄B和圖紙技術(shù)要求。
    4.結(jié)論
    綜上顯示，通過(guò)正確的焊接方法及焊材選用，并對(duì)焊接線能量(焊接電流、電弧電壓、焊接速度)以及層間溫度的嚴(yán)格控制，有效地防止了金屬間相發(fā)生（特別是σ相和χ相），使焊縫和熱影響區(qū)的兩相組織達(dá)到需要的比例，從而使焊接接頭性能滿足相應(yīng)的要求。該設(shè)備產(chǎn)品焊接工藝規(guī)程與焊接工藝評(píng)定使用的規(guī)范相同，產(chǎn)品焊接試板驗(yàn)證合格。經(jīng)用戶回訪，設(shè)備達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使用情況良好。