重慶不銹鋼管對S32750超級雙相不銹鋼換熱管與堆焊S2209型雙相不銹鋼管板的焊接性能進行試驗研究，對管板堆焊層和管接頭焊縫的同一部位進行返修，考察返修之后焊接區(qū)域的耐蝕性能變化。焊接試驗研究結(jié)果表明，S32750雙相不銹鋼換熱管－管板焊接接頭的各項性能均符合相關(guān)技術(shù)條件要求，換熱管－管板試板在限定的焊接規(guī)范參數(shù)下經(jīng)過一次返修、二次返修之后各項性能也符合相關(guān)技術(shù)要求，但焊縫區(qū)域存在微弱的腐蝕現(xiàn)象，可見在生產(chǎn)制造中焊接返修對腐蝕性能有影響，應(yīng)當(dāng)盡量減少返修次數(shù)。

   S32750不銹鋼是一種超級雙相不銹鋼，該材料屬于奧氏體不銹鋼，具有奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性，優(yōu)良的塑性、韌性和焊接性。同時它內(nèi)部還含有量的鐵素體，也兼具鐵素體不銹鋼的強度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。此外，超級雙相不銹鋼還具有抗點蝕、窄間隙縫隙內(nèi)部抵抗腐蝕、氯化物環(huán)境抗應(yīng)力腐蝕、抗疲勞和抗晶間腐蝕等特點。目前，越來越多的石油、天然氣及化工企業(yè)選用這種超級雙相不銹鋼作為熱交換器管束的材料，以延長熱交換器的使用壽命，提高設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性。

 重慶不銹鋼管結(jié)合高壓熱交換器運行環(huán)境的高溫、高壓及介質(zhì)腐蝕性強等特點，對S32750超級雙相不銹鋼換熱管與堆焊S2209型雙相不銹鋼管板的焊接性能進行試驗，對管板堆焊層和管頭焊縫的同一部位進行返修，以掌握超級雙相不銹鋼換熱管制造技術(shù)，制訂出合理優(yōu)化的制造工藝，為雙相不銹鋼的焊縫返修性能研究提供技術(shù)支持。

一、焊接試驗材料及方法

 1.試驗用材料及焊接材料

 試驗用管板基層材料為2.25Cr-1Mo鋼板材，厚度30ｍｍ。焊接方法采用帶極堆焊，堆焊過渡層和表層時均采用三特維克公司生產(chǎn)的焊接材料。過渡層堆焊采用鋼帶21.12.3.L配焊劑34S，表層堆焊采用鋼帶22.8.3L配焊劑10SW，管接頭焊接材料采用2.4ｍｍ的三特維克25.10.4.L。

2.堆焊注意要點

  雙相不銹鋼具有良好的焊接工藝性，在焊接過程中和焊接完成后一般都不會產(chǎn)生熱裂紋和冷裂紋，焊接效果較好。即便如此，焊接過程中仍需嚴(yán)格按照焊接工藝控制焊接過程。在雙相不銹鋼的焊接試驗過程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：

  a. 焊接熱輸入量是影響焊接質(zhì)量的重要因素，建議在焊接過程中將焊接熱輸入量合理控制在8～15KJ/cm。

  b. 雙相不銹鋼一般不進行焊前預(yù)熱。當(dāng)材料溫度低于5℃或材料不干燥時，將溫度及表面處理到正常范圍，預(yù)熱至20℃左右即可。

  c. 采用多道多層焊進行焊接，層間溫度最高控制在150℃。

  d. 禁止在母材引弧，防止引弧冷卻過快使鐵素體含量升高，要絕避免快速冷卻。

 3.試板焊接規(guī)范

  a.堆焊試板

   在試板上采用帶極焊機堆焊５ｍｍ的S2209型不銹鋼焊材。焊接操作參數(shù)為，堆焊試板過渡層預(yù)熱溫度150℃、其余層預(yù)熱溫度10～150℃，過渡層層間溫度150～250℃、其余層層間溫度10～150℃，后熱處理規(guī)范（250～350）℃×２小時，電源直流反接，焊接電流450～550Ａ，焊接電壓29～31Ｖ，焊接速度10～11m/h。堆焊試板焊接試驗完成后對試板進行了鐵素體含量的測量，結(jié)果為堆焊試板中帶極堆焊的鐵素體數(shù)FN均在35～45。

  b.換熱管－管板焊接試板

  采用2.4ｍｍ的三特維克25.10.4.L，對換熱管-管板焊接試板進行手工鎢極氬弧焊填絲焊接，焊接層次1～2層，預(yù)熱溫度10℃，層間溫度10～150℃，電源直流正接，焊接電流140～150Ａ，焊接電壓15～17Ｖ，焊接速度105ｍｍ/min，大線能量14.57KJ/CM，氬氣體積流量10～15L/min，換熱管-管板焊接試板見圖。

 4.返修

 一次返修是利用碳弧氣刨或鉆加工方法將管板堆焊層和管接頭原焊縫金屬去除，然后重新進行焊接，焊接規(guī)范分別與前述試板焊接規(guī)范一致。堆焊試板返修是去除部分焊縫金屬，管接頭試板返修是去除全部焊縫金屬，但保留熱影響區(qū)。二次返修是在一次返修基礎(chǔ)上重復(fù)上述返修過程。返修后制取的試樣均應(yīng)包含返修時的焊接接頭熱影響區(qū)。

二、焊接試驗結(jié)果

  焊態(tài)、一次返修及二次返修后換熱管－管板試板試驗結(jié)果見表。管板與換熱管接頭部位各區(qū)金相組織照片見圖。對試驗結(jié)果的分析對比表明，所有試板焊接接頭的力學(xué)性能、硬度、金相組織及鐵素體含量均滿足技術(shù)條件要求，腐蝕試驗時試板雖然出現(xiàn)了點蝕坑，但由于試樣加工不標(biāo)準(zhǔn)，且焊縫是完好的，因此不足以說明腐蝕不合格。

  由表可知，焊態(tài)、一次返修與二次返修試板在拉脫力、硬度、宏觀檢查、Ｈ值等方面均符合要求，且三者的結(jié)果差別不大。焊態(tài)、一次返修與二次返修試板的點蝕試驗結(jié)果均不合格。焊態(tài)試板焊縫區(qū)未出現(xiàn)腐蝕坑，一次返修和二次返修試板均在焊縫位置出現(xiàn)點蝕坑，一次返修試板腐蝕較輕微，二次返修試板較一次返修試板腐蝕嚴(yán)重。

  返修次數(shù)對焊接質(zhì)量的影響實際就是對焊接熱影響區(qū)性能的影響，通過制定準(zhǔn)確詳細(xì)的焊接規(guī)范參數(shù)、嚴(yán)格控制熱輸入量和層間溫度可以保證返修后焊接接頭具有合理的雙相組織比例，避免出現(xiàn)σ、ｘ、M23C6、Cr2N、γ2、α等析出相，從而保證雙相不銹鋼的性能，尤其是其在鹵素離子環(huán)境下優(yōu)良的局部腐蝕抗力。

三、結(jié)語

重慶不銹鋼管對S32750超級雙相不銹鋼換熱管與堆焊S2209型雙相不銹鋼管板的焊接性能進行了研究，換熱管－管板焊接接頭各項性能符合技術(shù)條件要求。換熱管－管板試板在限定的焊接規(guī)范參數(shù)下經(jīng)一次返修、二次返修后各項性能符合技術(shù)要求，但焊縫區(qū)域出現(xiàn)了不同程度的腐蝕現(xiàn)象，可見在生產(chǎn)制造中焊接返修對腐蝕性能有影響，應(yīng)盡量減少返修次數(shù)。通過對S32750超級雙相不銹鋼進行的焊接試驗，掌握了相關(guān)焊接工藝參數(shù)，為后期的生產(chǎn)制造提供了技術(shù)準(zhǔn)備。