近幾年，在石油化工裝置中一種新型鋼材-雙相不銹鋼的應(yīng)用越來越多。因?yàn)殡p相不銹鋼的屈服強(qiáng)度是普通不銹鋼的2倍，抗腐蝕性能（特別是在腐蝕性介質(zhì)中）明顯優(yōu)于普通不銹鋼，在石油化工裝置施工中多用在很重要的位置。因此，一般雙相不銹鋼的焊縫要求100%RT檢驗(yàn)，對(duì)其焊接接頭的綜合性能的要求也高于一般奧氏體不銹鋼。所以，必須選派焊接經(jīng)驗(yàn)豐富的奧氏體不銹鋼焊工，經(jīng)培訓(xùn)和考試合格后，才能持證上崗進(jìn)行焊接作業(yè)。
1    焊接性分析
1.1    化學(xué)成分（見表1）
1.2    焊接時(shí)易出現(xiàn)的問題
雙相不銹鋼焊接時(shí)，焊接熱影響區(qū)（HAZ） 存在高溫區(qū)和低溫區(qū)，低溫區(qū)基本處于δ+γ（鐵素體+奧氏體）平衡組織，而高溫區(qū)幾乎為單相δ組織，因?yàn)楹缚p根部和表面N的擴(kuò)散，導(dǎo)致靠近焊縫表面的部位，由于N的損失，鐵素體增加，從而促進(jìn)氮化物的產(chǎn)生，使焊接接頭性能惡化，焊接采用高線能量時(shí)，可以得到較多的γ相，鐵素體含量低會(huì)促進(jìn)δ相產(chǎn)生，所以容易產(chǎn)生δ相和粗晶組織；線能量較低時(shí)，得不到足夠的γ相。如果焊接金屬中δ相過多，N很容易與cγ形成化合物，而且析出二次γ變?yōu)獒槧詈陀鹈珷睿哂形菏象w組織特性，導(dǎo)致焊接接頭力學(xué)性能和耐腐蝕性下降。雙相鋼一般不會(huì)產(chǎn)生δ相，但如果焊接線能量較高，導(dǎo)致使焊接頭塑性大幅度下降。
2    焊接工藝
2.1    工藝參數(shù)及電特性（見表2）
2.2    焊接方法
雙相不銹鋼薄壁管全部采用GTAW焊接，直流正極性。
2.3    焊接設(shè)備
焊機(jī)采用高頻引弧焊機(jī)，直流正極性，鎢極直徑Φ2.5mm，鎢極端頭用磨光機(jī)磨出錐形，采用大噴嘴。
2.4    氣體保護(hù)
焊接保護(hù)氣體采用混合氣體Ar97.5%+N2.5% 進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)氣采用成品混合氣，要求生產(chǎn)的成品混合比為Ar97.5%+N2.5%，由于混合氣體中Ar比N多，放置一段時(shí)間后將會(huì)產(chǎn)生分層，影響氣體保護(hù)效果，現(xiàn)場(chǎng)所采用搖勺或加氣體分配器進(jìn)行配比，確保氣體保護(hù)質(zhì)量。
2.5    環(huán)境要求
雙相不銹鋼焊接要求環(huán)境清潔。無鐵離子污染，預(yù)置工作將在室內(nèi)進(jìn)行，地面采用膠皮隔離、安裝必須做好環(huán)境保護(hù)。采用防風(fēng)防塵設(shè)施，環(huán)境溫度70℃，相對(duì)溫度≤90%，所有與雙相鋼焊接坡口相接觸的，如：焊材、工具、手套等，都必須無鐵銹污染。坡口均采用坡口機(jī)加工，坡口角度為單邊30°±2.5°，鈍邊0~ 0.5mm，單面坡口（見附圖），加工坡口不允許母材產(chǎn)生過燒變色；其兩側(cè)各50mm以內(nèi)的內(nèi)外表面要進(jìn)行嚴(yán)格清理，清理程序是磨光機(jī)打磨、丙酮（或無水乙醇）清洗，清洗后不能直接進(jìn)行焊接作業(yè)，待坡口端面晾干后方可焊接作業(yè)；焊絲也用沾丙酮（或無水乙醇）的海綿擦拭干凈。對(duì)鐵離子、水銹、油、灰塵、油漆、記號(hào)筆印都必須清理干凈，防止其影響化學(xué)成份和機(jī)械性能。另外，還要注意坡口形狀必須無凹凸和劃痕，這樣焊接時(shí)電弧在焊道的每一點(diǎn)上都能保證停留相同的時(shí)間，焊接線能量才能確保一致。
2.6    焊接措施
盡量采用多層焊，因?yàn)楹罄m(xù)焊道對(duì)前層焊道有熱處理作用，焊縫中的δ相進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為γ相，使焊接接頭的組織和性能顯著改善，而最后一道焊縫處于非工作介質(zhì)面，因?yàn)閷?duì)焊接接頭影響不大，保護(hù)氣采用Ar97.5%+N2.5%。因?yàn)楹附痈勘Ｗo(hù)氣體中加氮?dú)庠黾雍缚p金屬氮量，由于采用多層焊工藝，焊接材料中含N量與母材相當(dāng)，而最后一道焊縫處于非工作介質(zhì)面，因?yàn)閷?duì)焊接接頭影響不大，采用合適的線能量焊接，使焊接接頭得到足夠的γ相，使Cγ、N1 和M有足夠的時(shí)間擴(kuò)散。
2.7    坡口的組對(duì)及點(diǎn)焊
坡口組對(duì)前應(yīng)仔細(xì)檢查坡口管徑是否相同，錯(cuò)邊應(yīng)控制在0.5~1mm之間，并用磨光機(jī)打磨清理坡口及坡口正反面兩側(cè)50mm以內(nèi)的表面，并用丙酮擦試干凈，坡口打磨時(shí)不允許使母材產(chǎn)生過熱變色。點(diǎn)焊時(shí)，應(yīng)采用與正式的焊接工藝相同的參數(shù)，點(diǎn)焊長度為7~8mm，高度為2~ 3mm，點(diǎn)焊點(diǎn)應(yīng)為過橋型式，不應(yīng)焊透，以防內(nèi)部氧化，點(diǎn)焊電流不宜過大，點(diǎn)焊點(diǎn)位置應(yīng)在組對(duì)管子的上部及兩側(cè)，點(diǎn)固三點(diǎn)，從第四點(diǎn)起焊，當(dāng)焊到點(diǎn)焊時(shí)，將點(diǎn)固點(diǎn)打磨清理干凈，焊縫組對(duì)間隙應(yīng)控制在2~2.5mm，間隙不應(yīng)過大，并留有0~0.5mm的鈍邊。
2.8    雙相不銹鋼的焊接操作
雙相不銹鋼焊接時(shí)，應(yīng)采用正反面氣體保護(hù)焊，正面背面都應(yīng)采用混合氣體Ar97.5%+N2.5% 進(jìn)行保護(hù)，焊接前不得在焊件表面引弧和試驗(yàn)電流，焊接時(shí)應(yīng)按指定的焊接作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行施焊。在焊接前，管子兩端用布或膠皮封好，并留有進(jìn)氣孔和排氣孔，焊縫間隙用膠布貼好，并留有20~30mm的長度，使管子內(nèi)部的空氣能夠排出，確保焊縫內(nèi)部的氣體保護(hù)效果。焊接時(shí)，焊槍不宜擺動(dòng)，手法要穩(wěn)，嚴(yán)格控制線能量，盡量采用小焊絲，嚴(yán)格控制電流，弧長盡量壓低控制電壓，盡量用大噴嘴，提高氣體保護(hù)效果，降底O、H污染；引、收弧避開點(diǎn)焊點(diǎn)，防止產(chǎn)生二次γ和δ相，引弧點(diǎn)必須在焊道內(nèi)進(jìn)行，不能在母材表面引弧，防止F量超標(biāo)；點(diǎn)焊點(diǎn)打磨后，封底焊焊接過程中通過觀察焊道顏色來確定焊接氣體保護(hù)效果，采用混合氣體施焊時(shí)焊道最好為金黃色，稍差一些為黃銅色，盡量減少焊縫發(fā)藍(lán)，杜絕焊道發(fā)灰和發(fā)黑，并嚴(yán)格控制層間溫度，控制熔池在紅熱狀態(tài)下停留時(shí)間。一般來講，只要保證在5~15s時(shí)間內(nèi)熔池由紅轉(zhuǎn)至常規(guī)顏色，就能達(dá)到要求。打底焊的層間溫度≤100℃，可用遠(yuǎn)紅外激光測(cè)溫儀測(cè)量。當(dāng)層間溫度＜100℃時(shí)，才能進(jìn)行下一層焊接，焊接電流不能超過打底焊的電流，焊第二層必須認(rèn)真清理前一層焊道，除消除雜質(zhì)外，連氧化色也需磨去，焊縫內(nèi)部余高應(yīng)控制在0.5 ~1mm；焊縫收弧時(shí)應(yīng)將弧坑填滿，多層焊的層間接頭應(yīng)相互錯(cuò)開，如果焊接作業(yè)時(shí)不慎出現(xiàn)夾鎢時(shí)，應(yīng)停止焊接作業(yè)，用磨光機(jī)消除鎢點(diǎn)，鎢極端部重新磨尖，達(dá)到要求后方可重新進(jìn)行焊接作業(yè)，要求與開始焊接作業(yè)相同。
2.9    焊后清理和焊接檢驗(yàn)
雙相不銹鋼的焊后清理也很重要，氧化色必須清除，因?yàn)檠趸旅婢褪秦氥t層，若不去除將會(huì)導(dǎo)致耐蝕性能下降，去除氧化色可用專用不銹鋼絲刷趁熱擦刷；也可用酸或酸洗膏清洗。去除焊接飛濺，打磨收起弧點(diǎn)，去除咬邊和粗毛刺。可用較細(xì)的砂輪片或拋光砂輪片研磨，杜絕粗糙打磨痕跡，否則易造成縫隙腐蝕；油污、著色劑、色筆印、灰塵均有可能成為孔腐蝕和縫隙腐蝕的起始點(diǎn)，可用硝酸+氫氟酸清洗，然后清水沖洗干凈；焊工應(yīng)對(duì)焊道表面進(jìn)行清理，要求外觀良好，寬度以每邊蓋過坡口邊緣2mm為宜，角焊縫的焊腳高度符合設(shè)計(jì)規(guī)定外形平穩(wěn)過渡，焊縫不允許咬邊、裂紋、未焊透、氣孔、夾雜存在。射線探傷方法按《壓力容器無損檢測(cè)》JB4730-g4執(zhí)行，所有焊道必須進(jìn)行硬度測(cè)定，測(cè)定母材-HAZ-焊道-HAZ-母材。
3    結(jié)束語
采用上述焊接工藝和焊接操作要領(lǐng)，在儀征化纖45萬噸/年P(guān)TA裝置施工過程中進(jìn)行雙相不銹鋼薄壁管現(xiàn)場(chǎng)施焊，取得了焊縫連續(xù)5個(gè)月RT100%合格，年度雙相不銹鋼焊接接頭綜合合格率達(dá)到99%以上的施焊業(yè)績。