某油田建设集团油建公司承建新疆集气管线工程,材质采用瑞典进口双相不锈钢管材为SAF2205(相当我国标准牌号022Cr22Ni5Mo3N),管线规格为ф33.4mm×3.4mm~ф508mm×19.1mm等9种,其化学成分和力学性能见表4-36。
表4-36 SAF2205 双相不锈钢的化学成分和力学性能
SAF2205 具有较好的焊接性,对焊接冷、热裂纹敏感性较小,通常不需要焊前预热和焊后热处理。其耐蚀性和力学性能除受化学成分的影响外,主要取决于其合理的铁素体和奥氏体两相的比例,两相比例是否适当将成为焊接双相不锈钢的关键。为了获得满意的两相比例,除使用较高奥氏体元素(Ni、N)焊接材料以控制焊缝金属化学成分外,还需控制焊接接头的冷却速度,而冷却速度主要通过热输入来达到。一般认为焊接热输入控制在10~25kJ/cm,道间温度应控制在150℃以下,就能防止近缝区晶粒粗化,还可以避免在相变温度危险区停留时间过长,而产生σ相脆性和475℃脆化。
首先,对焊工进行严格的操作技能培训,然后进行焊接工艺评定,根据现场施工的特点,制定出合理的焊接工艺和焊接顺序。
(1)坡口的选择焊接坡口形式与焊接顺序的示意图如图4-16所示,管子规格及坡口参数见表4-37。
(2)焊接方法的选用焊根和热焊选用混合气体钨极氩弧焊(GTAW),保护气体类型φ(Ar)98%+φ(N2)2%,要求氩气纯度≥99.995%;施焊时要提前送气时间>1min,延迟停气时间>1min。管内通氩气保护,氩气纯度≥99.995%,提前送气时间>2min,延迟停气时间>2min。填充1、2、3和盖面选用焊条电弧焊(SMAW)。具体焊接参数见表4-38,填充3和盖面焊要采用多排焊。
(3)现场环境现场道间温度≤70℃,环境温度>10℃,环境相对湿度<90%。环境风速:GTAW时小于2m/s,SMAW时小于8m/s。
焊工经过严格的培训,施焊现场焊工采取自检、互检和质检部门统一检查相结合的方法,一丝不苟地进行焊接质量监督与检查,保证SAF2205 双相不锈钢管线的焊缝质量,一次合格率达到98%以上。