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包增成
江苏省特种设备安全监督检验研究院常州分院
关键词：炼化装置中极为重要的设备就是压力容器，而装置的生产效率受其性能制约。因此，压力容器的生产材料与制造技术就是其核心。双相不锈钢突出的性能，使得其被广泛运用制造耐腐蚀压力容器上。本文阐述双相不锈钢概况、双相不锈钢特性及在压力容器制造当中双相不锈钢技术的应用，以大力推广双相不锈钢的运用。
关键词：双相不锈钢；压力容器；设计制造；技术
过去使用普通碳素钢和低合金钢生产压力容器，生产出的容器缺少足够的耐应力与耐腐蚀性能，以致常常引发泄漏，对正常生产造成严重影响，生产效率低下。而双相不锈钢抗腐蚀与抗孔蚀性能强，屈强度高，塑性能力强，有着不错的低温冲击性，较大的导热系数，较小的线膨胀系数与热裂倾向，焊接性能高。目前，化工、石油工业、煤气、海洋等领域广泛使用双相不锈钢。
一、双相不锈钢概况
双相不锈钢又称为奥氏体--铁素体不锈钢，是把体积分数为45%-65% 的铁素体与体积分数为65%-45% 的奥氏体相结合而成。双相不锈钢有较高的强度与耐应力腐蚀性，对晶间腐蚀的灵敏度不高。相关研究显示，若对双相不锈钢化学成分范围进行更加严格控制，生产出材料的耐腐蚀性能也就会越高，还可以降低金属间有害相的析出。
二、双相不锈钢特性
（一）组织构造
构成双相不锈钢的材料中，铁素体与奥氏体相各占一半的比例，通常体相的最低含量不得低于35%。
（二）抗腐蚀性
Mo、Cr和N元素含量决定了钢材的抗点蚀和缝隙腐蚀性能。双相不锈可以很好抵抗耐氯化物的应力腐蚀，温度在60 ℃之上时，304 L和316 L的SCC应力腐蚀开裂倾向不会出现在双相不锈钢材上。
（三）生产压力容器的优点
双相不锈钢拥有极强的抗腐蚀性能，使其成为生产压力容器材料的最大優势。
双相不锈钢强度超过奥氏体不锈钢的2.5倍，可以大大减少厚度、成本与消耗的焊接材料，可以减轻工作量，缩短探伤时间，大幅度下降设备重量。就大型设备来说，可以大为节省运输与安装费用，有着不错的经济效益。
三、双相不锈钢运用到压力容器生产中
（一）检测压力容器生产材料
要保证生产压力容器材料质量与规格满足国家与行业标准。生产压力容器的钢材要可以提供钢材生产单位出具的钢材质量证明书。生产单位根据质量证明书，验收生产钢材。针对选用双相不锈钢生产压力容器，要复验材料，以确保容器的可以安全使用。
第一，检测所选用的材料的化学成分。双相不锈钢中通常含有以下元素：锰、磷、硫、钼、硅、铬、碳、镍等，需要检测上述元素是否达到标准，以决定可否用于生产当中。若需要对材料进行热处置时，只许可对原材料执行一次固溶处置，即把材料放入1050℃-1150℃水中进行水淬。其次，利用显微金相法测定管、板母材面积的百分含量来检测材料的相比例，检测结果需要满足GB6410标准，双相不锈钢中铁素体相含量需要保持在45%～65%之间。再接着，根据参考标准，测试管、板材的耐晶间腐蚀与耐点蚀能力，点蚀测试温度必须保持大35℃以上。设计过程中，工程项目有着严格有要求，对于管、板材的力学能力、管材尺寸大小等。所以，测试人员需要测试以上项目，以保证材料符合生产要求。
（二）冷热加工方法
可以采用热加工方法加工双相不锈钢，但是加工温度受到约束。执行热加工时，会引起碳化物和氮化物的产生，使金相组织发生改变，其耐腐蚀性下降。所以，执行热加工后，需要对双相不锈钢采取固熔热处置。设备的零件与部件可以采用冷加工方法，但是冷作硬化现象比较突出，因此，进行冷加工材料时，需要最大化的降低变形次数，减轻工序量，缩小工序间的对接时间。
（三）焊接流程
1.焊接工序特色
凝固结晶的单相铁素体存在于双相不锈钢当中，由此其具有不错的焊接性能，无需进行焊接前进行预热和焊接后进行热处理。材料厚度在12mm以上时，建议焊接前的预热温度的最高值为100℃，各层之间的预热温度把握在155℃-210℃之间。如果焊接之后，需要执行固溶热处理时，各层之间温度不受约束。Cr23、Cr22、Cr18型等几类钢有着较小的478℃ 脆性和s相脆化倾向，双相组织比较稳定，有着不错的焊接性能，焊接之前可以无需预热，焊接之后也不需要进行热处理。虽然Cr25型有着不错的焊接性能，但是当其包含Mo时，478℃脆性倾向就会变得较为明显，s相脆化倾向也会出现，因此，很有必要对焊接操作进行严格把控。
一般的约束限制下，焊缝金属的热裂纹的敏感度不高，双相组织比例适中时，焊缝金属的热裂纹的敏感度也会不高。但是，当约束限制过大和焊缝金属的氢的含量过大时，就有可能出现焊接氢致裂纹。所以，在选择焊接村料与操作焊接时，需要把握氢的源头，在开始焊接前进行预处置。
2.焊接工序关键点
（1）焊接手段与材料
通常选用手工电弧焊或氩弧焊。焊接中、厚钢板一般选用手工电弧焊，焊条选择A314和AO24Si牌号。上述两种焊条焊接薄板或中厚钢板时，不需要进行焊接前的预热，焊接之后也无需执行热处置。焊接薄板一般选用氩弧焊，可选择母材金属作为填充焊丝。
（2）选择小的热输入操作焊接，也就是，在确保焊接质量基础之上，焊接 电流选择较小的，焊接速度挑选较快的。执行窄焊缝多焊道，各层之间温度在100℃以上，操作焊接时，禁止横向摆动焊条，以降低与避免单相铁素体组织和粗大晶粒产生于焊缝和热影响区中。
（3）与奥氏体不锈钢焊缝不同之处在于，需要最先焊接接触腐蚀介质的焊缝，把最后一道焊缝挪到非接触介质的那一方。这样操作的最终目的就是借助厚道焊缝，热处置原先焊缝，让处在原先焊缝与热影响区的部分单相铁素体组织转变成奥氏体组织。
（4）若需要最后焊接接触介质的焊缝，就需要在原先焊缝上补加一道焊缝上。待焊接流程全部完成后，务必清除补加的那道焊缝，即：热处置接触介质焊缝。
结束语：
正常压力容器生产与确保压力容器质量的核心就是双相不锈钢压力容器的设计。所以，在设计压力容器时，众多技术务必要满足要求，防止出现设计不当而引发无法生产压力容器，对其质量与工业生产带去影响。设计人员主要职责就是保障压力容器的各项指标达到设计标准，除了压力容器质量要满足设计标准外，生产压力容器当中，生产技术也一样满足各项标准。双相不锈钢生产压力容器，提高了压力容器的耐应力、耐腐蚀性与抗点蚀的能力，大大降低压力容器泄漏现象的出现频率。压力容器必性能与质量的提升，一方面依赖于选取恰当合适的生产材料，另一方面得益于压力容器的设计与生产符合工程的使用标准。从而增加压力容器的使用寿命，使用时间得以延长。但是，在使用压力容器时，还需要密切注意观察潜在的问题：但是，在使用压力容器时，需要关注一些情况，比如：烧穿压力容器管壁，黑点出现在管壁上等，主要目的在于最大程度地延长压力容器使用年限。
参考文献：
[1]郑宝山.双相不锈钢在压力容器中的应用[J].化工设备与管道，2014，23（5）.
[2]王秀芝，胡艳芳，郁辉.双相不锈钢的特性及其在压力容器制造中的技术应用[J].化学工程与装备，2012，12（4）.
[3]李义民，张凯，任世宏，胥文魁，陈宏伟，张建晓.超级双相不锈钢药芯焊丝堆焊技术在压力容器制造中的应用[J].电焊机，2015，09（09）.
[4]李海山，张文杰，张斌.双相不锈钢在压力容器制造中的应用[J].铸造技术，2013，24（05）.
[5]黄嘉琥.压力容器用双相不锈钢（三）[J].压力容器，2015，33（04）.
江苏省特种设备安全监督检验研究院常州分院
关键词：炼化装置中极为重要的设备就是压力容器，而装置的生产效率受其性能制约。因此，压力容器的生产材料与制造技术就是其核心。双相不锈钢突出的性能，使得其被广泛运用制造耐腐蚀压力容器上。本文阐述双相不锈钢概况、双相不锈钢特性及在压力容器制造当中双相不锈钢技术的应用，以大力推广双相不锈钢的运用。
关键词：双相不锈钢；压力容器；设计制造；技术
过去使用普通碳素钢和低合金钢生产压力容器，生产出的容器缺少足够的耐应力与耐腐蚀性能，以致常常引发泄漏，对正常生产造成严重影响，生产效率低下。而双相不锈钢抗腐蚀与抗孔蚀性能强，屈强度高，塑性能力强，有着不错的低温冲击性，较大的导热系数，较小的线膨胀系数与热裂倾向，焊接性能高。目前，化工、石油工业、煤气、海洋等领域广泛使用双相不锈钢。
一、双相不锈钢概况
双相不锈钢又称为奥氏体--铁素体不锈钢，是把体积分数为45%-65% 的铁素体与体积分数为65%-45% 的奥氏体相结合而成。双相不锈钢有较高的强度与耐应力腐蚀性，对晶间腐蚀的灵敏度不高。相关研究显示，若对双相不锈钢化学成分范围进行更加严格控制，生产出材料的耐腐蚀性能也就会越高，还可以降低金属间有害相的析出。
二、双相不锈钢特性
（一）组织构造
构成双相不锈钢的材料中，铁素体与奥氏体相各占一半的比例，通常体相的最低含量不得低于35%。
（二）抗腐蚀性
Mo、Cr和N元素含量决定了钢材的抗点蚀和缝隙腐蚀性能。双相不锈可以很好抵抗耐氯化物的应力腐蚀，温度在60 ℃之上时，304 L和316 L的SCC应力腐蚀开裂倾向不会出现在双相不锈钢材上。
（三）生产压力容器的优点
双相不锈钢拥有极强的抗腐蚀性能，使其成为生产压力容器材料的最大優势。
双相不锈钢强度超过奥氏体不锈钢的2.5倍，可以大大减少厚度、成本与消耗的焊接材料，可以减轻工作量，缩短探伤时间，大幅度下降设备重量。就大型设备来说，可以大为节省运输与安装费用，有着不错的经济效益。
三、双相不锈钢运用到压力容器生产中
（一）检测压力容器生产材料
要保证生产压力容器材料质量与规格满足国家与行业标准。生产压力容器的钢材要可以提供钢材生产单位出具的钢材质量证明书。生产单位根据质量证明书，验收生产钢材。针对选用双相不锈钢生产压力容器，要复验材料，以确保容器的可以安全使用。
第一，检测所选用的材料的化学成分。双相不锈钢中通常含有以下元素：锰、磷、硫、钼、硅、铬、碳、镍等，需要检测上述元素是否达到标准，以决定可否用于生产当中。若需要对材料进行热处置时，只许可对原材料执行一次固溶处置，即把材料放入1050℃-1150℃水中进行水淬。其次，利用显微金相法测定管、板母材面积的百分含量来检测材料的相比例，检测结果需要满足GB6410标准，双相不锈钢中铁素体相含量需要保持在45%～65%之间。再接着，根据参考标准，测试管、板材的耐晶间腐蚀与耐点蚀能力，点蚀测试温度必须保持大35℃以上。设计过程中，工程项目有着严格有要求，对于管、板材的力学能力、管材尺寸大小等。所以，测试人员需要测试以上项目，以保证材料符合生产要求。
（二）冷热加工方法
可以采用热加工方法加工双相不锈钢，但是加工温度受到约束。执行热加工时，会引起碳化物和氮化物的产生，使金相组织发生改变，其耐腐蚀性下降。所以，执行热加工后，需要对双相不锈钢采取固熔热处置。设备的零件与部件可以采用冷加工方法，但是冷作硬化现象比较突出，因此，进行冷加工材料时，需要最大化的降低变形次数，减轻工序量，缩小工序间的对接时间。
（三）焊接流程
1.焊接工序特色
凝固结晶的单相铁素体存在于双相不锈钢当中，由此其具有不错的焊接性能，无需进行焊接前进行预热和焊接后进行热处理。材料厚度在12mm以上时，建议焊接前的预热温度的最高值为100℃，各层之间的预热温度把握在155℃-210℃之间。如果焊接之后，需要执行固溶热处理时，各层之间温度不受约束。Cr23、Cr22、Cr18型等几类钢有着较小的478℃ 脆性和s相脆化倾向，双相组织比较稳定，有着不错的焊接性能，焊接之前可以无需预热，焊接之后也不需要进行热处理。虽然Cr25型有着不错的焊接性能，但是当其包含Mo时，478℃脆性倾向就会变得较为明显，s相脆化倾向也会出现，因此，很有必要对焊接操作进行严格把控。
一般的约束限制下，焊缝金属的热裂纹的敏感度不高，双相组织比例适中时，焊缝金属的热裂纹的敏感度也会不高。但是，当约束限制过大和焊缝金属的氢的含量过大时，就有可能出现焊接氢致裂纹。所以，在选择焊接村料与操作焊接时，需要把握氢的源头，在开始焊接前进行预处置。
2.焊接工序关键点
（1）焊接手段与材料
通常选用手工电弧焊或氩弧焊。焊接中、厚钢板一般选用手工电弧焊，焊条选择A314和AO24Si牌号。上述两种焊条焊接薄板或中厚钢板时，不需要进行焊接前的预热，焊接之后也无需执行热处置。焊接薄板一般选用氩弧焊，可选择母材金属作为填充焊丝。
（2）选择小的热输入操作焊接，也就是，在确保焊接质量基础之上，焊接 电流选择较小的，焊接速度挑选较快的。执行窄焊缝多焊道，各层之间温度在100℃以上，操作焊接时，禁止横向摆动焊条，以降低与避免单相铁素体组织和粗大晶粒产生于焊缝和热影响区中。
（3）与奥氏体不锈钢焊缝不同之处在于，需要最先焊接接触腐蚀介质的焊缝，把最后一道焊缝挪到非接触介质的那一方。这样操作的最终目的就是借助厚道焊缝，热处置原先焊缝，让处在原先焊缝与热影响区的部分单相铁素体组织转变成奥氏体组织。
（4）若需要最后焊接接触介质的焊缝，就需要在原先焊缝上补加一道焊缝上。待焊接流程全部完成后，务必清除补加的那道焊缝，即：热处置接触介质焊缝。
结束语：
正常压力容器生产与确保压力容器质量的核心就是双相不锈钢压力容器的设计。所以，在设计压力容器时，众多技术务必要满足要求，防止出现设计不当而引发无法生产压力容器，对其质量与工业生产带去影响。设计人员主要职责就是保障压力容器的各项指标达到设计标准，除了压力容器质量要满足设计标准外，生产压力容器当中，生产技术也一样满足各项标准。双相不锈钢生产压力容器，提高了压力容器的耐应力、耐腐蚀性与抗点蚀的能力，大大降低压力容器泄漏现象的出现频率。压力容器必性能与质量的提升，一方面依赖于选取恰当合适的生产材料，另一方面得益于压力容器的设计与生产符合工程的使用标准。从而增加压力容器的使用寿命，使用时间得以延长。但是，在使用压力容器时，还需要密切注意观察潜在的问题：但是，在使用压力容器时，需要关注一些情况，比如：烧穿压力容器管壁，黑点出现在管壁上等，主要目的在于最大程度地延长压力容器使用年限。
参考文献：
[1]郑宝山.双相不锈钢在压力容器中的应用[J].化工设备与管道，2014，23（5）.
[2]王秀芝，胡艳芳，郁辉.双相不锈钢的特性及其在压力容器制造中的技术应用[J].化学工程与装备，2012，12（4）.
[3]李义民，张凯，任世宏，胥文魁，陈宏伟，张建晓.超级双相不锈钢药芯焊丝堆焊技术在压力容器制造中的应用[J].电焊机，2015，09（09）.
[4]李海山，张文杰，张斌.双相不锈钢在压力容器制造中的应用[J].铸造技术，2013，24（05）.
[5]黄嘉琥.压力容器用双相不锈钢（三）[J].压力容器，2015，33（04）.