随着工程建设不断发展，双相不锈钢已成为一种重要的工程材料，广泛应用于石油、天然气和化工等领域。双相不锈钢具有优良的综合性能，如高强度、高抗疲劳强度、低温高韧性、耐蚀性和对应力腐蚀裂纹不敏感等，在-50～280℃范围内具有优良的力学性能和焊接性能。
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伊拉克井口注水项目中管线输送介质为高腐蚀性化学试剂，利用2205双相不锈钢的材质特性达到安全运输的目的，所以项目施工中运用合理的的焊接工艺及参数至关重要。本文以该工程中2205双相不锈钢（规格为φ168.3mm×14.27mm）的工艺为例，详细阐述了2205双相不锈钢焊接工艺试验研究。
2205双相不锈钢的焊接质量，决定于焊缝和热影响区中铁素体和奥氏体含量的平衡及两相组织的均匀性。焊缝、热影响区及靠近焊接熔合线的高温加热区在焊接加热过程中全部转变为铁素体，在随后冷却过程中部分铁素体转变为奥氏体，形成铁素体—奥氏体双相组织。该两相组织可以保证焊接接头同时具有铁素体和奥氏体不锈钢的特点，具有良好的力学性能和耐蚀性能。化学成分如表1所示。
在焊接过程中，金属从熔融到冷却，很可能有中间相（碳化物、氮化物）析出。因此，焊接热输入的大小，直接影响着焊缝和热影响区中铁素体的含量。热输入太小，不利于奥氏体析出；热输入太大，会引起合金元素Cr、Ni、Mo的烧损，导致材料的耐腐蚀性能下降，力学性能劣化，不能得到良好的相组织，更容易析出中间相。
2205双相不锈钢导热系数小并包含两种组织铁素体和奥氏体。为了避免析出相的产生，层间温度需控制在100℃以内，因此2205双相不锈钢的焊接试验中，焊接热输入是决定焊缝质量的重要因素。根据焊接热输入公式和工艺要求，2205双相不锈钢的焊接热输入标准范围为0.5 ～2.5kJ/mm。
（1）焊接方法及装置 为保证焊缝根部打底质量和管内清洁度，采用钨极氩弧焊打底、填充，焊条电弧焊填充、盖面的方法，如表2所示。所选焊材的化学成分如表3所示。焊道背面充气保护装置如图1所示。
煤粉储仓为伴热设备，与设备之间有伴热管线，在该情况下，为了减小伴热管由于热胀冷缩以及管道安装所产生的应力，因而在伴热管的出入口处采用了π形弯。
表1 2205双相不锈钢化学成分（质量分数） （%）
C Si Mn P S Cr Ni N Mo 0.016 0.500 1.200 0.021 0.001 22.500 5.600 0.170 3.200
表2 焊材及保护气
焊接方法 焊材 规格φ/mm 焊道正面保护气体 焊道背面保护气体钨极氩弧焊 ER2209 2.5 99.99%Ar 95%Ar+5%N2焊条电弧焊 E2209～16 3.2 — 95%Ar+5%N2
表3 焊材的化学成分 （%）
焊材牌号 C Mn Si S P Cr Ni Mo Cu N焊丝ER2209 0.017 1.54 0.64 0.001 0.017 23.03 7.84 3.28 0.14 0.11焊条E2209～16 0.028 1.02 0.76 0.0068 0.017 23.04 9.15 3.01 0.048 0.16
图1 焊道背面充气保护装置
（2）焊接工艺与性能检测 焊接工艺中母材为φ168.3mm×14.27mm管件，坡口采用60°的V形坡口，坡口间隙3～4mm，钝边0～2mm，如图2所示。焊接参数如表4所示。该焊接工艺中盖面焊采用单道的方式进行，从表4中看出，焊接热输入值均在标准范围内。
图2 坡口型式
外观检测与无损检测：对焊件进行外观检查，焊缝外观如图3所示。外观检测项目均达到各项要求。焊接管件进行RT检测，检测合格。
力学性能检测：全部合格，结果如表5所示。
硬度试验：焊件硬度试验结果如表6所示，硬度点分布示意如图4所示。焊件硬度试验测试合格。
相比例试验：对焊道剖面图侵蚀后，进行相比例测试，测试结果如图5所示。
图3 单道盖面焊缝外观
图4 硬度点分布示意
表4 焊接参数
焊层焊接热输入/kJ·mm-1牌号 规格φ/mm焊道名称焊接方法焊接材料 焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/cm·min-1正面气体流量/L·min-1背面气体流量/L·min-1 1 根焊 GTAW ER2209 2.5 107～108 10～11 7～8 11 20 0.89～0.91 2 填充 GTAW ER2209 2.5 102～103 10～11 7～8 11 15 0.84～0.87 3 填充 SMAW E2209～16 3.2 90～100 21～22 6～7 — 5 1.88～1.89 4 填充 SMAW E2209～16 3.2 91～103 21～22 6～7 — 5 1.88～1.94 5 盖面 SMAW E2209～16 3.2 90～100 21～22 5～6 — 5 2.20～2.27
表5 焊接工艺评定试验结果
检测项目 抗拉试验 弯曲试验 冲击AKV（0℃）/J抗拉强度/MPa 弯曲角度/180° 焊缝区 熔合线 熔合线+2mm检测结果 767 773 合格 63、70、68 61、69、59 173、188、171
表6 硬度试验结果
测试位置 1/2/3 4/5/6/7/8/9 10/11/12 13/14 15/16/17 18/19结果 250、247、246 258、257、257、245、245、243 253、236、261 240、258 266、265、276 275、241
在低倍组织中，焊缝金属与母材熔合良好。母材、焊缝及热影响区的显微组织均为铁素体加奥氏体，未见金属间相和沉淀物。物理测试合格。
图5 相比例测试结果
腐蚀试验：将试样浸入温度为（25±1）℃的约6%浓度的三氯化铁溶液中进行24h点腐蚀试验。
试验结果是试样表面有点腐蚀，腐蚀率为1.45g/m2。
该试验焊件，外观检测、无损检测、力学性能检测和相比例测试均合格，但腐蚀试验中焊缝盖面处产生点腐蚀，焊缝耐蚀性较差。
（3）缺陷分析 该焊接工艺中，焊缝盖面位置除了产生点腐蚀外，其它性能检测项目均合格，分析原因为盖面焊接过程中热输入值较大，造成了一些合金元素烧损。
经理论计算，焊件盖面焊接宽度为16～18mm。由于仅焊缝盖面位置产生缺陷，根焊和填充处均无缺陷。为研究焊接热输入对盖面焊接的影响，保留根焊和填充焊接工艺，将盖面焊接工艺从单道焊接改为双排道焊接。
图10为两种电流供电情况下振动加速度频谱。对比正弦波供电,当逆变器供电时,振动幅值整体增加。不同电流供电下振动加速度的最大幅值点均出现在8 500 Hz,9 533 Hz,10 700 Hz,11 400 Hz附近,接近模态分析结果中0阶和8阶固有频率。开关频率10 kHz附近振动加速度增加较大,究其原因是引入逆变器开关频率的谐波电流加剧了高频段的结构共振。
（4）新焊接工艺及性能检测 焊接参数如表7所示。
外观检测与无损检测：对焊件进行外观检测，如图6所示。外观和RT检测项目均达到各项要求。力学性能检测：全部合格，如表8所示。
硬度试验：焊件硬度试验结果如表9所示，硬度点分布示意如图7所示。
相比例试验：对焊道剖面图侵蚀后，进行相比例测试，测试结果如图8所示。母材、焊缝及热影响区显微组织均为铁素体加奥氏体，未见金属间相和沉淀物。
腐蚀试验：将试样浸入温度为（22±1）℃的约6%浓度的三氯化铁溶液中进行24h点腐蚀试验。试验结果是试样表面无点腐蚀，腐蚀率为0.69g/m2。
从检测结果得出：双排道试验焊件，外观检测、无损检测、力学性能检测、相比例测试和腐蚀试验全部合格，焊缝质量好。
图6 双排道盖面焊缝外观
表7 焊接参数
焊层 焊道名称 焊接方法焊接热输入/kJ·mm-1牌号 规格φ/mm焊接材料 焊接电流/A焊接电压/V焊接速度/cm·min-1正面气体流量/L·min-1背面气体流量/L·min-1 1 根焊 GTAW ER2209 2.5 107～108 10～11 7～8 11 20 0.89～0.91 2 填充 GTAW ER2209 2.5 102～103 10～11 7～8 11 15 0.84～0.87 3 填充 SMAW E2209～16 3.2 90～100 21～22 6～7 — 5 1.88～1.89 4 填充 SMAW E2209～16 3.2 91～102 21～22 6～7 — 5 1.91～1.92 5 盖面 SMAW E2209～16 3.2 88～100 20～22 9～10 — 5 1.17～1.32 6 盖面 SMAW E2209～16 3.2 90～98 21～22 9～10 — 5 1.26～1.29
表8 焊接工艺评定试验结果
检测项目 抗拉试验 弯曲试验 冲击AKV（0℃）/J抗拉强度/MPa弯曲角度 （180°） 焊缝区 熔合线 熔合线+2mm检测结果775 771 合格 78、60、69 55、57、59 165、198、162
表9 硬度试验结果
测试位置 1/2/3 4/5/6/7/8/9 10/11/12 13/14 15/16/17 18/19结果 241、250、248 254、258、253、257、246、242 263、241、253 251、256 259、264、269 245、251
图7 硬度点分布示意
图8 相比例测试结果
（5）对比试验分析 经对比试验分析得出，双排道盖面焊接工艺间接提升了焊接速度，根据焊接热输入公式，降低了单位时间单位面积内的焊接热输入值。所以对于2205双相不锈钢，控制焊接热输入极为重要，焊接热输入的大小对焊缝及热影响区显微组织中奥氏体的形貌和体积分数均有影响：①焊接热输入适中，在适当的线能量下焊接，无焊接缺陷，焊缝及热影响区的奥氏体转变充分，两相比例在合适的范围，接头韧性增加。②焊接热输入过大，热输入过大，焊接过程冷却速度过慢，焊缝或热影响区金属间相析出的可能性增加，接头韧性增加，但耐蚀性降低。
①316不锈钢支架：代表为乐普医疗（同心Parter支架）、赛诺医疗（BUMA支架）、吉威医疗（爱克赛尔支架）。不同产品说明书规定不尽相同，汇总建议支架植入术后到支架完全内皮化之前（一般需8周），不建议行磁共振检查。
盖面焊接工艺无论是单道焊或排道焊，焊接热输入计算值均在标准范围内，但焊缝质量却不同。经分析得出焊接热输入理论值与实际焊接操作中焊接热输入的真实值有偏差，所以焊接热输入往往需要从实际焊接过程中进行有效控制。
方玫就站在大楼门口一直等着，等到徐东跟着一群人从里面走出来。他有些紧张地和身边的外国人交谈，那些专业词汇方玫也听不懂。
根据2205双相不锈钢的物理性质，热传导速度相对较慢，焊接热输入的控制方法有：①多采用灭弧焊的方式焊接。②严格控制层间温度，每焊接完一层需等待层间温度降低到100℃以内，再进行下一层焊道的焊接。③控制焊接层数及焊道数，不得随意更改。有效增加层数和焊道数，可使整个焊接接头的组织及性能有显著提升。
（1）2205双相不锈钢的焊接工艺，通过采用合理的工艺参数、层间温度的控制方法，并结合自行设计的管内充气装置，可保证焊缝质量和各项性能检测。
借用亡羊补牢一词来说事，如果我们仅仅是停留在给羊圈的空缺处打补丁，而不点动成线，去横向思考可能存在的同类问题，以及可以采取的打补丁的手段，那么我们永远只能处在等待鞭抽才能前行的层次上。
一方面加强工作体系建设，各地党政一把手分别担任农田水利工作政委和指挥长，签订目标责任状，建立责任制，形成主要领导亲自抓，分管领导具体抓，有关部门分工配合抓，一级抓一级、层层抓落实的新格局。各地把水利兴修纳入各级领导的目标管理责任制领导，县（区）委、县（区）政府主要负责人定期深入乡镇，调查研究，指导工作，调度水利兴修；水利、财政等部门参与村民议事，把握政策，规范行为，有力促进了农田水利建设深入开展。另一方面，加强水利服务体系建设，以乡镇或片设立基层水利服务站，建成36个农民用水合作组织，每个村都配置了村级水利员，为农田水利建设提供系统服务。
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（2）当焊接热输入过大，焊缝过热，部分金属元素烧损，金属相析出增加，焊缝韧性增加但耐蚀性降低。
（3）焊接实际操作中，热输入的实际值与理论值会有偏差，往往需要从焊接工艺参数制定、焊接操作方法等途径，对实际热输入进行有效控制。
（4）双排道焊接工艺已成功应用于伊拉克3505-01井口注水工程项目，并得到了非常好的焊缝质量，焊接一次合格率达97%以上。
参考文献：
[1] 岳斌，等. 2205双相不锈钢的焊接工艺研究[J]. 化工机械，2009，36：5-8.
[2] 马鹏举，等. 2205双相不锈钢的焊接工艺研究[J]. 化工机械，2009，（01）.
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