尿素级不锈钢(25Cr22Ni2MoN)管道(1)

第第1页共8页尿素级不锈钢（25Cr22Ni2MoN）管道焊接方法初探安装二公司李静国摘要：本文以海南化肥项目尿素装置的尿素级不锈钢（25Cr22Ni2MoN）管道焊接施工为例，简要介焊接是成功的。关键词：尿素级不锈钢；铁素体；焊接；休氏试验前言2700t/d尿素和1700t/d合成氨两套装置组成，其中尿素装置中的介质有甲胺液、尿液等强腐蚀性物质，这些物质对材料的腐蚀主要表现为整体腐蚀和选择性腐蚀，因此对母材和焊缝质量及焊缝铁素体的含量控制要求很高，要求铁素体含量≤0.6%。设计选用材料为尿素级不锈钢25Cr22Ni2Mo，以下简称25.22.焊接工艺试验和评定。材料的技术要求及选用母材技术要求及选用材料必须能耐强腐蚀介质甲胺液、尿液的腐蚀要求，腐蚀能通过休氏试验进行评定；材料在含碳量小于0.030%时,就可以防止因析出碳化铬而造成的晶间腐蚀；当含钼时才能有效抵抗腐蚀和提高材料在高温环境下的使用性能；而硫、磷、P）可有效控制热裂纹。因此，材料的化学成分应限制在表1表1母材化学成分的限定范围元素CCrNiMoSP其他≤0.030≥12.0≥17.0≥2.0≤0.030≤0.030≤0.20其中奥氏体形成元素、C、N、Mn）和铁素体形成元素（Cr、Mo、Si）根据强腐蚀性介质甲胺液、尿液的使用要求，设计选用25.22.2作为母材。此次焊接工艺试验及评定选用的母材尺寸为：219.1×12.72：表225Cr22Ni2MoN钢化学成分元素CCrNiMoSiMnSPN含量%0.01124.6922.192.10.351.690.0010.0130.123焊材的技术要求及选用焊材的熔敷金属应满足母材的所有技术要求根据以上要求，并考虑合金元素的烧损以及焊缝冷却方式的复杂性，为了控制焊后焊缝熔敷金属的铁素体含量，必须使奥氏体等温转变C-曲线右移。由于合金元素含量越高，特别是Ni含量的提高，可使奥氏体等温转变C转变成铁素体组织的几率降低。所以我们选择与母材合金含量相应的焊材，焊丝选用25.22.2LMN，25.22.2LMNB3。表3N元素CCrNiMoSiMnSCuCoPN0.0124.921.862.040.14.410.00090.0440.0190.0110.125表4元素CCrNiMoSiMnSCuCoPN0.0124.821.92.060.14.20.0010.0460.020.010.13焊接性分析防止渗碳而降低抗腐蚀性室温下碳元素在奥氏体中的溶解度约为0.02%～0.03%，当奥氏体碳含量超过它在室温的溶解度时，碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬结合，析出碳化铬CrC，造成奥氏体边界贫铬，236在腐蚀介质作用下，即可能产生晶间腐蚀，从而降低了抗腐蚀性。因此，必须严格控制碳的来源。焊接时，由于高温作用，焊件及焊材表面的油污均可能产生须用专用的碳化硅砂轮片进行打磨。防止焊接热裂纹热裂纹是奥氏体不锈钢焊接时比较容易产生的一种缺陷，特别是单相奥氏体不锈钢更易产生。奥氏体产生热裂纹的倾向要比低碳钢大得多，因为它们易在熔池中形成低熔点共晶。硫和镍形成Ni3S2，熔点为645℃，共晶的熔点只有625℃。因此，必须严格控制焊件及焊材中硫、磷等的含量。选用合格的焊丝和焊条，注意保证其清洁度是有效控制硫、磷含量的办法。控制铁素体含量体组织的存在有利于选择性腐蚀的发展，所以纯奥氏体组织抗甲胺液、尿液的腐蚀性能最好，故应严格控制铁素体含量。续冷却C-曲线与奥氏体等温转变C温度等温转变C-曲线连续冷却C-曲线2铁素体区连续冷却C-曲线11C-曲线图时间25KJ/cm（2）温转变C1中，奥氏体连续冷却温度等温转变C-曲线连续冷却C-曲线2铁素体区连续冷却C-曲线11C-曲线图时间C奥氏体连续冷却C-曲线未与奥氏体等温转变C-曲线相交之前，焊缝熔敷金属最终为全部奥氏体组C-曲线继续右移，当奥氏体连续转变C-曲线碰到奥氏体等温转变C-曲线时，焊缝熔敷金属最终组织就有铁素体组织。焊接工艺焊接方法的选择TIG焊接响区小，应力小，合金元素的烧损也较少，故能避免奥氏体连续冷却C-曲线与奥氏体等温转变C-坡口制作的清洁剂进行擦干。当现场组对可以使用等离子电弧，需要通过打磨去除切口处2.4mm的母材。坡口形式符合KBR2。10100±10t＞22mm100-0t1.6±0.8mm19+0mm-3相同厚度管道对接口相同厚度管道对接口100±10t＞22mm10030+3-0t1.6±0.8mm19+0mm-33:1不同厚度管道对接口图2 KBR规范中坡口形式 焊前准备保避免与碳钢接触。用烘干箱中烘干。管子支架、定位装置及焊接工作台应用木头或其他覆盖物，当必须与管内壁接触时，要采用25.22.2材质材料，以最大限度减少铁素体污染。在尿素管道预制区域附近不允许进行涂漆、喷砂以及保温工作。焊工应穿戴干净的劳保服、焊工手套等，以防止污染。焊接参数选择采用较大的线能量焊接时，晶粒易粗大，残余应力较大，同时奥氏体连续冷却C-曲线右移，故电流选择应偏下限。2焊接过程中，应采用窄焊道、短弧焊、快速焊的方法。焊接工艺参数见表。表5焊接工艺参数焊接方焊接焊接焊接速度氩气流量次法极性cm/mnL/mi）1-2GTAW25.22.2LMN2.4DCEN.90-11012-145-710-123SMAW25.22.2LMNB3.2DCEP.70-9018-226-8/4-5SMAW25.22.2LMNB3.2DCEP.70-9023-266-8/6SMAW25.22.2LMNB3.2DCEP.65-7521-247-9/一般焊接要求禁止在母材上引弧；最大限度地减少弧长，除最后一层焊道外，禁止焊条横向摆动；氩弧焊焊接设备应包括一台高频装置和电流遥控器。气体流速要尽可能的小。焊接时使用2能用碳化硅砂轮磨尖钨极。用做背面保护气的胶带不得含氯。使用氩气纯度在99.95过程中填充焊丝不可从氩气保护区域移开。如果焊丝从保护区域移开，并使其在空气中冷却，那么继续焊接前，受影响的端部应切掉。未在其他材料上使用过。在打磨过程中尽量减少热能量，设法不使母材变色。下雨时，若无有保护措施，不可进行焊接；对SMAW3.1m/s，对GTAW超过1里/小时，不可进行焊接。焊接检验外观检查、液体渗透检查、铁素体检查和射线检测应分别在2遍打底焊和盖面焊完成后进行。管道内壁氧化程度检验应按下列程序进行：根部焊道焊接时，在直径相对的两个地方，留下6mm长不焊。用13mm将预留孔焊好。RT0.8mm0.6%。焊工考试时应对环焊缝试件做抛光和蚀刻，并在放大20倍的情况下做宏观试验。试件不得显示有裂纹、未焊透、未熔合或气孔等缺陷。试样制取侧弯试样、拉伸试样的制取按KBRP金相试样（铁素体测定试样）制取金相试样应包括焊缝、热影响区、母材三个区域。金相试样的制取见图3。6612（20+hw）休氏试样制取

图3 金相试样图敷金属，另外，休氏试样应从与介质接触一侧取起，故管子应从内壁取起，这样更能检验它的耐腐蚀性能。试样的预加工应用锯、剪的方法，然后用机械刨或铣；而磨光是不允许的。预加工应使加工后的变形尽可能小，所以切削量为小于2mm，走刀量为0.10.3mm。试样的精加工应保证切削工具~材质为高速钢，试样最后1mm0.6mm0.3mm0.1mm0.050.1mm410m/min2030cm2。252560图4休氏试样图图4休氏试样图评定结果100%RTAB焊接工艺评定力学性能试验按KBR规范《P6。表6 焊接接头机械性能试验结果项目项目拉伸试样660675/断裂位置断焊缝断焊缝/结果合格侧弯试样合格金相组织试验评定结果如下：7-80.6%。结论：各处均无不良组织，评定结果合格。。试验部位表7铁素体测定结果标准试验结果母材焊缝≤0.6%≤0.6%≤0.6%合格合格合格8.5休氏试验结果经过五个周期，每周期48h的沸腾硝酸腐蚀试验（休氏试验8。每周期腐蚀速率μm/48h表8 沸腾硝酸腐蚀试验（休氏试验）结果每周期腐蚀速率μm/48h周期12345平均标准<1<1<1<1<1<1实测0.0810.0530.0570.0450.0570.059表9 选择性腐蚀试验结果（各边最大腐蚀深μm）位置12345678标准<70<200<70<200<70<200<70<200实测<40<40<40<40<40<40<40<40备注：1、3、5、7为垂直于母材轧制方向的部位，6、8为沿着母材轧制方向的部位，2、4为焊缝。9