無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2019年12月12日訊 青山船廠于2000年初首次承接了一艘18500t雙相不銹鋼貨艙化學(xué)品船，建造周期為26個月,，耗用雙相不銹鋼材料將近1200t,，占世界2000年用量的百分之一。在建造過程中,，對雙相不銹鋼之間以及雙相不銹鋼與碳鋼之間焊接的各種形式,，通過德國勞氏船級社認(rèn)可后，選擇了12種具有代表性的連接型式作為研究對象,，摸索焊接工藝參數(shù),，進(jìn)行工藝評定。經(jīng)過半年多的反復(fù)試驗和探討,，圓滿地完成了所有焊接工藝的評定,，并一次性獲得了德國勞氏船級社的認(rèn)可，該船成功的建造技術(shù)在國內(nèi)造船界處于領(lǐng)先水平,。
雙相不銹鋼的應(yīng)用在我國多集中在石化和化工行業(yè),，在造船行業(yè)用于化學(xué)品船液貨艙的制造尚屬首次，在國外也只有西歐幾個發(fā)達(dá)國家建造過類似的化學(xué)品船，由于其用量大,、焊接量大,，建造能否成功主要取決于焊接。本文著重對該船建造過程中雙相不銹鋼的焊接攻關(guān)情況作以簡單介紹,。
2 雙相不銹鋼簡介
2.1 雙相不銹鋼的性能特點
所謂雙相不銹鋼(Duplex stainless steel)是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半(一般最少相的含量至少要超過30%,，由于具有兩相組織的特點，通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝,，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點,。它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng)度和耐氯化物腐蝕性能結(jié)合在一起，正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速,，現(xiàn)已在石化,、化工、核能,、造船等行業(yè)中逐步替代奧氏體不銹鋼,，應(yīng)用日趨廣泛。
2.2 雙相不銹鋼的分類
同奧氏體不銹鋼一樣,，雙相不銹鋼包括一系列牌號,，至少分為3類。

1)低級雙相不銹鋼(其代表牌號為2304型)2304型是低合金化的雙相不銹鋼,，具有良好的力學(xué)和物理性能,，可以替代標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼304/316。
2)標(biāo)準(zhǔn)雙相不銹鋼(如2205型)2205型是中等合金的雙相不銹鋼,。如今它的氮和鉬含量已接近標(biāo)準(zhǔn)的上限,，因而其耐腐蝕性、焊接性和強(qiáng)度得到改善,，由于2205型雙相不銹鋼良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，使其成為奧氏體不銹鋼理想的替代材料,，青山船廠建造的18500t化學(xué)品船液貨艙所選用的材料就是2205型雙相不銹鋼,，其化學(xué)成分見表1。

3)超級雙相不銹鋼(如2507型)2507型具有高含量的鉻,、鉬和氮,，具有良好的耐蝕性和力學(xué)綜合性能，可與超級奧氏體不銹鋼相媲美,?？蛇m用于苛刻的介質(zhì)條件。
2.3 雙相不銹鋼2205機(jī)械性能
抗拉強(qiáng)度 =680 MPa,；
屈服強(qiáng)度 =480 MPa,；延伸率 =25% 。
3 焊接方式

根據(jù)該船液貨艙的各種焊接接頭型式，結(jié)合船廠現(xiàn)有設(shè)備及相關(guān)條件,，進(jìn)行了一系列走訪,、咨詢和各種試驗，通過反復(fù)比較后對焊接型式,、鋼材及焊材選擇如下,。
3.1 焊接型式
1)手工電弧焊(SMAW)2)藥芯焊絲氣體保護(hù)焊(FCAW)3)埋弧焊(SAW)
3.2 鋼板
選用法國CLI公司提供的2205型雙相不銹鋼板，其商業(yè)牌號為UR45N,，碳鋼部分選用國產(chǎn)GL認(rèn)可的材料A36級船板,。
3.3 焊材
選用瑞典ESAB公司提供的雙相不銹鋼焊材；
手工電弧焊：OK67.5067.6067.62氣體保護(hù)焊：OK14.2714.22埋弧自動焊：OK16.8610.93
4 工藝參數(shù)
12種焊接接頭型式工藝參數(shù)詳見表2,。

5 檢測結(jié)果

5.1 力學(xué)性能
12種焊接接頭型式工藝評定結(jié)果詳見表3,。

對上述GL1，GL2,，GL3,，GL9，GL11,，GL12進(jìn)行耐腐蝕性能試驗和晶間腐蝕試驗,。標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試驗根據(jù)ASTM-G48標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在10%FeCl3-6H2O溶液中保持24h,，沒有點蝕現(xiàn)象,，晶間腐蝕試驗后，做彎曲試驗,，無氣孔,，無夾渣，無裂紋,。
5.3 金相組織
根據(jù)美國焊接研究協(xié)會(WRC-1992)采用的鉻,、鎳當(dāng)量比值所給出的Fe-Cr-Ni三元截面相圖(變種)，如圖1所示,。

圖1中示出液態(tài)和固態(tài)的相區(qū),，同時標(biāo)明了幾種雙相不銹鋼代表牌號在圖中所處的位置，實際上所有雙相不銹鋼從液相凝固后都是完全的鐵素體組織,，這一組織一直保留至鐵素體溶解度曲線的溫度,，只有在更低的溫度下，部分鐵素體才轉(zhuǎn)變成奧氏體,，形成奧氏體-鐵素體雙相組織,。
雙相不銹鋼的焊接影響區(qū)的組織變化，取決于鋼種自身的成分和焊接熱循環(huán)狀態(tài),，焊接熱循環(huán)的參數(shù),，如：加熱速度,，高于占相溶解度曲線溫度的停留時間以及通過兩相區(qū)的冷卻速度等等，均會影響熔合線附近焊接HAZ的組織變化,。
因此,，我們在選定工藝參數(shù)時，必須將熱輸入控制在0.5～25 kJ/cm之間,，同時,，控制層間溫度≤150℃ 。
點評：此處和本公眾號之前推送的《雙相不銹鋼焊接指南》第3章基本一致,。

在雙相不銹鋼的焊接后,，我們對上述12種工藝評定的試樣作了金相分析，觀察具有代表性的金相顯微組織,，如圖2所示,。

5.4 鐵素體的測量
對18500t不銹鋼化學(xué)品船貨艙區(qū)域大約5000m焊縫采用法國生產(chǎn)的FEITSCOPE@MP30鐵素體測量儀進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)表明,，鐵素體含量均在30%～60%之間,，因此，我們的焊接質(zhì)量是可行的,，保證了其組織結(jié)構(gòu),。點評：據(jù)本公眾號之前推送的《雙相不銹鋼焊接指南》介紹，鐵素體含量可在30%～70%之間,，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可參考AWS A2.4/A2.4M,，日本JIS Z3119或者國家標(biāo)準(zhǔn)GBT 1954-2008等。
6 結(jié)論
18500t不銹鋼化學(xué)品船是為比利時船東建造的高等級,、高附加值,、高技術(shù)含量的II類化學(xué)品船，由青山船廠與德國INEC設(shè)計公司聯(lián)合設(shè)計,。經(jīng)過全廠科技人員和工人一年多的共同努力,，其焊接質(zhì)量得到了國外船東和GL船級社的一致認(rèn)可。2001年9月28日該船按期順利下水,，為雙相不銹鋼在我國船舶工業(yè)中的應(yīng)用做出了有益的探索,，積累了成功的經(jīng)驗，填補(bǔ)了我國船舶工業(yè)在該類型船舶建造上的空白,。