超级双相不锈钢2507及其焊接工艺.pdf
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1、第4 3 卷第3 期。耄焊俄v。1 4 3N o 32 0 1 3 年3 月E l e c t r i cW e】d i n gM h 妇M 旺2 0 1 3超缀蒸籀幂锈钢|翌鞠7 及藁挥接工雹徐玉强,杨尚玉,许可望,马洪伟,王培永(海洋石油工程股份有限公司,天津3 0 0 4 5 2)摘要:超级双相不锈钢2 5 0 7 具有优良的抗腐蚀性能、较高的强度和相对低廉的价格,广泛应用于石油天然气开发开采等富含氯离子、c O:和H:s 的恶劣腐蚀环境中。介绍了超级双相不锈钢2 5 0 7 的主要睦能,讨论了2 5 0 7 钢的特点及其焊接技术。通过2 5 0 7 钢的焊接试验,并进行焊后力学、抗腐蚀
2、性能试验以及相比例测量分析,得出了2 5 0 7 钢的焊接工艺。正确的焊材选择、保护气体配比以及焊接工艺参数是保证焊接接头同时满足力学和抗腐蚀性能的关键j关键词:2 5 0 7 超级双相不锈钢;相比例;点蚀;应力腐蚀中图分类号:T G 4 5 7 1 1文献标识码:B文章编号:1 0 0 1 2 3 0 3(2 0 1 3)0 3 _ 0 0 0 6 一0 7D O I:1 0 7 5 12 j i s s n 1 0 0 l 一2 3 0 3 2 0 1 3 0 3 0 2S u p e rd u p l e xs t a i l l l e 鼹s t l2 5 0 7a n dt h er
3、 e s e a r c ho ni t sw e l d i n gt e c h l l i q u eX UY u q i a n g,Y A N GS h a n g y u,X UK e w a n g,M AH o n g w e i,W A N GP e i y o n g(O f l f s h o r eO i lE n g i n e e r i n gC o,L t d,T i a n j i n3 0 0 4 5 2,C h i n a)A b s l】r a c t:T h es u p e rd u p l e xs t a i n l e s ss t e e l
4、2 5 0 7i sw i d e l yu s e di nC l 一,C 0 2a n dH 2 Sh i g hv o l u m ec o n t a i n i n gs e v e r ec o r m s i o ne n v i m n m e n ts i n c et h ee x t r e m e l ys u p e r i o r h i g ha n t i c o n 0 s i o nr e s i s t a n c ep m p e r t i e s,h 培hs t r e n g t hm e c h a n i c a lp m p e n ya n
5、 dt h ec o m p a r a t i v e l yl o wc o s t T h em a i np r o p e r t i e so ft h e2 5 0 7s t e e lh a v eb e e ni n t m d u c e di nt h i sp a p e r T h ew e l d i n gt e c h n i q u eo f2 5 0 7s t e e lh a sb e e nd i s c u s s e dh e r et h r o u g hw e l d i n gt e s t s,p o s t w e l dm e c h
6、a n i c a lt e s t,c o r r o s i o nt e s ta n dm e t a l l o g r a p h i cf e 耐cr a t i om e a s u r e m e n ta n da n a l y s i s I t sc o n c l u d e dt h a t 山er i g h to fw e l d i n gm a t e r i a l s,t h ec o m p o s i t i o no fs h i e l d i n ga n dp u q 画n gg a sa n ds u i t a b l ew e l d
7、 i n gp a r a m e t e r sa r et h ek e yf a c t o r st h a tt or e s u l ti ns o u n dw e l d st om e e tb o t ht h em e c h a n i c a la n da n t i c o r r o s i o nr e q u i r e m e n t s K e y 呼o r|d s:2 5 0 7s u p e rd u p l e xs t a i n l e s ss t e e l;p h a s er a t i o;p i t t i n gc o r r o
8、 s i o n;s t r e s sc o r r o s i o n-J-一O刖舌2 0 世纪6 0 年代双相不锈钢由欧洲材料研究人员开发,凭借着其兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点以及人类对抵抗日益恶劣腐蚀环境材料的需求而迅速发展。双相不锈钢是指铁素体和奥氏体各占5 0,最小相含量也要达到3 0 的不锈钢。双相不锈钢的发展历经了三个阶段:不含M o 低合金化的第一代双相不锈钢,以2 3 0 4 为典型代表,这类不锈钢具有一定的耐腐蚀性,但不能用于腐蚀性较强的环境下;含M o 的标准双相不锈钢,以2 2 0 5为典型代表,这类双相不锈钢耐蚀性能比第一代双相不锈钢高很多,在工业界得到了广
9、泛应用;超级双相不锈钢,由于C r、N i 含量显著高于标准双相不收稿日期:2 0 1 3 一0 1 一0 7作者简介:徐玉强(1 9 7 9),男,学士,主要从事工程项目管理和焊接技术工作。锈钢,通常称为超级双相不锈钢,其中2 5 0 7 是最为典型和工业界应用较广泛的超级双相不锈钢钢种,耐腐蚀性能比标准双相不锈钢更高。超级双相不锈钢化学成分中含有约2 5 的C r、6。7 的N i 和3 4 的M o,其P R E 值(抗点蚀当量,P i t t i n gR e s i s t a n c eE q u i v a l e n t,P R E=C r+3 3 M o+1 6 N)一般大于
10、4 0,具有极高的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀(S C C)和均匀腐蚀的性能,能够用于非常恶劣的腐蚀环境中。2 5 0 7 钢化学成分中还含有约0 3 的N,其机械强度比标准双相不锈钢也要高出许多。在非常恶劣腐蚀环境下,必须使用镍基合金或钛等昂贵的金属材料,而2 5 0 7 的出现提供了一种相对低廉的选择。随着石油天然气工业的快速发展,腐蚀造成的经济损失和安全问题逐渐引起人们的关注。在石油天然气开采、输送和炼化过程中,氯离子、c O:和H:s万方数据腐蚀是油气田设备管线系统中普遍存在的严重问题。在中海石油(中国)有限公司开发的南海乐东2 21 1 5 1 气田工程项目中,为应对天然气中富含的氯离
11、子、C O:和H:S 腐蚀问题,工艺设计人员选用了超级双相不锈钢2 5 0 7 作为海上平台井口管汇系统的管线材料。为使焊接接头满足力学性能和设计要求的抗腐蚀性能,进行了大量焊接试验,最终成功掌握了2 5 0 7 的焊接工艺。1 超级双相钢2 5 0 7 的主要性能1 1 化学成分和力学性能双相不锈钢2 5 0 7、2 2 0 5 和2 3 0 4 的力学性能见表1,化学成分见表2。由于铁素体的存在,双相不锈钢的屈服强度明显高于奥氏体不锈钢,其中2 5 0 7 屈服强度R 枷达到了5 5 0M P a 以上,双相钢与常用奥氏体不锈钢的屈服强度对比见图l。此外,双相不锈钢的线膨胀系数显著低于3
12、1 6 L 奥氏体不锈钢,略高于碳钢,这样焊后残余应力和焊接变形相比奥氏体不锈钢则更易控制,2 5 0 7 钢与31 6 L 不锈钢和碳钢的线膨胀系数对比见图2。表l 双相不锈钢主要力学性能钢种崩殿强度抗拉强度延伸率醺魔。僻棚溢豳压夔霞棚既矗。燮鹰V2 5 0 75 5 0,l 4 08 0 0 10 0 02 52 9 02 2 0 54 8 5,5 0 06 8 0 8 8 02 52 6 02 3 竺塑受塑垒!垒二!竺垄!壁表2 双相不锈钢化学成分2 5 0 7S 3 2 7 5 0O 0 3 0O 81 2O 0 3 50 0 1 5笱O7 O4 OO 3 02 2 0 5S 3 1
13、8 0 3O 0 3 01 02 00 0 3 0O 0 1 52 2 1 05 03 2O 1 82 3 0 4S 3 2 3 0 40 0 3 01 O2 0O 0 3 5O 0 1 52 2 54 5一O 1 06 0 05 0 0凸-萋4 0 0嚣3 0 0盖2 0 01 0 0O图iS A F双相不锈钢与常用奥氏体不锈钢屈服强度对比_:蜘碳钢-_ _ 竺了图22 5 0 7 与3 1 6 L 和碳钢线膨胀系数对比(2 0 1 0 0)1 2 相比例双相不锈钢最合适的比例是奥氏体和铁素体各占约5 0,但由于焊接及热加工等原因,通常需要保证铁素体含量介于3 5。5 0,以确保强度和抗腐蚀
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- 超级 不锈钢 2507 及其 焊接 工艺
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