双相不锈钢冷凝器换热管与管板焊接工艺

石油化工设备制造技术双相不锈钢冷凝器换热管与管板焊接工艺高晶，张莹莹，邹力维，马向峰（辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺113001）接试验，通过对焊缝及热影响区组织的金相分析，提出了合理的焊接工艺。 　　

常减压蒸馏塔顶冷凝冷却系统是炼油厂腐蚀较严重的部位，主要腐蚀介质为HCl+H2S+H2O，对碳钢造成均匀腐蚀，对奥氏体不锈钢造成应力腐蚀破裂。当工艺防腐措施不当时，还易发生HCl露点腐蚀和H4Cl垢塔下腐蚀。各炼油厂原油来源和工艺防腐蚀措施不同，塔顶冷凝冷却系统腐蚀程度也不同，常用材料有碳钢、高合金钢、钛及镍合金等。 　　

双相不锈钢SAF2507是塔顶冷凝器、冷却器在采用高合金材料之前的理想选择其耐蚀性好，可控制工艺防腐控制中出现的正常波动，提高装置可靠性，延长服役寿命，降低维护成本和总的运行成本。 　　

1双相不锈钢焊接特点双相不锈钢综合了奥氏体型和铁素体型不锈钢两者的优点，具有良好的韧性、强度和焊接性11 ~41，其屈服强度可达普通不锈钢的2倍，耐中性氯化物应力腐蚀性能远很过188型不锈钢，并具有良好的抗孔蚀和间隙腐蚀的能力。其含镍量只有18 8钢的1/2解决了镍资源不足问题。焊接热循环会使双相不锈钢焊接接头组织（无论焊缝或热影响区）发生重要的相变，对焊件的塑性和耐蚀性都有很大的影响151.双相不锈钢焊接的关键是要使焊缝和热影响区均保持有适量的铁素体和奥氏体161，在焊接过程中若采用了不当的焊接工艺，热影响区易出现单相铁素体从而丧失双相不锈钢耐应力腐蚀和晶间腐蚀的特征，可见合理的焊接工艺在双相不锈钢应用过程中起着重要作用。 　　

2焊接实验方案别采用不同的焊接工艺参数进行TIG填丝焊接，冷某冷凝器的管板材质选用316L钢，换热管材凝器换热器与管板焊接工艺参数见表1，焊缝接头质选用SAF2507，其规格为025mmX表1冷凝器换热管与管板焊接工艺参数试件号接头形式保护气体层数层间温度厂c焊接电流I/A焊接电压U/V焊接速度v/s圈-1焊接热输入量E/kJ平焊缝角焊缝每个试件的焊缝以及管侧热影响区的金相组织照片见。 　　

~d看，试件1焊缝金相组织中奥氏体与铁素体组织比例好于试件2试件2焊缝组织中奥氏体过多，这是由于焊接时使用Ar+2%N2混合气体保护焊，316L中的Ni和保护气体中的N共同作用，促进了铁素体向奥氏体的转化。试件1和试件2热影响区金相组织中铁素体比例明显多于奥氏体，且奥氏体呈马氏体型，这是由于单层焊时，冷却速度过快，铁素体来不及向奥氏体转变所致，将使热影响区脆性增加。 　　

从试件3和试件4的焊缝金相组织照片可以看各试件焊缝及热影响区金相组织（1 0D0X）出，试件3的焊缝奥氏体明显多于试件4的焊缝奥氏体这是由于试件3使用的是Ar+2%N2混合气体保护焊，保护气体中的N促进了铁素体向奥氏体的转化。 　　

从各试件热影响区金相组织照片可以看出，试件3和试件4热影响区组织中奥氏体与铁素体的组织比例较接近，且分布均匀，这是由于试件3和试件4采用两层焊接，一次焊接热影响区经受了二次焊接热循环的加热，不仅促进了奥氏体相的进一步转变，而且细化了晶粒。 　　

综合分析认为，试件3的焊缝及热影响区组织较理想。 　　

4结语

对316L钢制管板和SAF2507钢制换热管进行管与管板焊接时，应采用角焊缝的接头形式，用氩气保护或氩气与2%氮气保护，电流110A，电压12 ~14V，焊接速度50~70s/圈，焊接热输入量0.5~1.2kJ/mm，TIG填丝焊2遍，焊后焊缝及热影响区可得到较好的奥氏体与铁素体双相组织。