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                     S31803雙相不銹鋼截止閥

                     上海申弘閥門有限公司

之前介紹蒸汽截止閥熱損失，現在介紹S31803雙相不銹鋼截止閥由于在成分設計中具有高碳、高氮、高鉬的特征，室溫組織奧氏體與鐵素體的比例接近1:1,因而具有高強度、良好的耐Cl-點蝕、耐應力腐蝕及焊接性能，在石化、制鹽、造船等領域得到廣泛使用。其典型代表鋼種為S31803雙相不銹鋼牌號。這種形式的截止閥是常規(guī)截止閥的變型。在該閥門中，閥瓣和閥座通常是基于柱塞原理設計的。閥瓣磨光成柱塞與閥桿相連接，密封是由套在柱塞上的兩個彈性密封圈實現的。兩個彈性密封圈用一個套環(huán)隔開，并通過由閥蓋 螺母 施加在閥蓋上的載荷把柱塞周圍的密封圈壓牢。彈性密封圈能夠更換，可以采用各種各樣的材料制成，該閥門主要用于“開”或者“關”，但是備有特制形式的柱塞或特殊的套環(huán)，也可以用于調節(jié)流量。J41W 型 PN16~PN160 鋼制截止閥：手動、法蘭連接、直通式、閥座密封面材料為 0Cr18Ni9 系不銹鋼（J41W-16P~160P）、0Cr17Ni12Mo2 系不銹鋼（J41W-16R~160R）、1Cr5Mo 鉻鉬鋼（J41W-16I~160I），公稱壓力 PN16~PN160，閥體材料為 0Cr18Ni9 系不銹鋼（J41W-16P~160P）、0Cr17Ni12Mo2 系不銹鋼（J41W-16R~160R）、1Cr5Mo 鉻鉬鋼（J41W-16I~160I）的截止閥。

S31803雙相不銹鋼截止閥日常不銹鋼閥門維護保養(yǎng)
1、閥門應存干燥通風的室內，通路兩端須堵塞。
2、長期存放的閥門應定期檢查，清除污物，并在加工面上涂防銹油。
3、安裝后，應定期進行檢查，主要檢查項目：
（1）密封面磨損情況。
（2）閥桿和閥桿螺母的梯形螺紋磨損情況。
（3）填料是否過時失效，如有損壞應及時更換。
（4）閥門檢修裝配后，應進行密封性能試驗。
運行中的閥門，各種閥件應齊全、完好。法蘭和支架上的螺栓*，螺紋應完好無損，不允許有松動現象。手輪上的緊固螺母，如發(fā)現松動應及時擰緊，以免磨損連接處或丟失手輪和銘牌。手輪如有丟失，不允許用活扳手代替，應及時配齊。填料壓蓋不允許歪斜或無預緊間隙。對容易受到雨雪、灰塵、風沙等污物沾染的環(huán)境中的閥門，其閥桿要安裝保護罩。閥門上的標尺應保持完整、準確、清晰。閥門的鉛封、蓋帽、氣動附件等應齊全完好。保溫夾套應無凹陷、裂紋。
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥不允許在運行中的閥門上敲打、站人或支承重物；特別是非金屬閥門和鑄鐵閥門，更要禁止。S31803雙相不銹鋼由于合金含量較高，在硫酸中耐蝕性較高，發(fā)生腐蝕的硫酸濃度、溫度較高，因此在中板酸洗方面較普通〇Crl8Ni9、316L不銹鋼難，酸洗工藝的合理與否，直接影響到產品的表面質量，在一定程度上制約了生產。圍繞影響S31803雙相不銹鋼酸洗表面質量，通過對相關的加熱、板坯修磨、酸液配比等進行綜合試驗，zui終確定一整套生產工藝，保證高質、生產。

不銹鋼閥門主要零件材質

主要連接尺寸

主要連接尺寸

加工工藝

S31803雙相不銹鋼中板的工藝流程為:鑄坯表面修磨--板坯加熱—中板熱軋—固溶處理―性能檢驗—表面酸洗—包裝交庫。其中中板固溶熱處理工藝為:加熱爐溫1 050℃～1 080℃,水冷。不銹鋼氧化皮由外到內可分3層，外層為氧化鐵，極少量鉻鎳的氧化物；中間層以四氧化三鐵為主的氧化物，且鉻鎳的氧化物也有所增加；內層鉻鎳的氧化物成為主導，有部分鐵的氧化物（以氧化亞鐵為主），酸洗的難度也取決于此層氧化皮的結構S31803屬于奧氏體+鐵素體雙相不銹鋼，是20世紀70年代開發(fā)的第二代雙相不銹鋼，適合制造各種工業(yè)熱交換器。該鋼小口徑管材在國內的生產工藝已經比較成熟；而特殊用途的大口徑鋼管因夾雜物、強度等要求高以及生產工藝不成熟等原因目前主要從國外進口。長鋼2007年開發(fā)大口徑鋼管，試制生產情況很不理想，成材率極低，只有24％，幾乎全部報廢。而當時的工藝失效分析方案還僅局限于夾雜的含量是否超標的層面上，缺乏zui基礎的組織、性能和熱處理工藝三者之間關

本文在對雙相不銹鋼性能特點進行分析的基礎上, 了解雙相不銹鋼S31803 的焊接特點，設計雙相不銹鋼S31803（00Cr22Ni5Mo3N）的焊接工藝試驗，通過焊后無損檢測、鐵素體的測定、晶間腐蝕、力學性能等等各項試驗分析，進而認可雙相不銹鋼的焊接工藝。經過試驗，可以總結出雙相不銹鋼焊接工藝：采用99.99％氬氣惰性氣體保護，進行手工鎢極氬弧焊焊接。在焊接雙相不銹鋼時，可獲得鐵素體和奧氏體比例相對均衡的金相組織，經測定鐵素體含量約在45-65％之間；焊接接頭的機械性能和耐腐蝕性可充分得到保證。此項焊接工藝已獲得CCS 船級社認可，并獲得CCS 認可證書。
雙相不銹鋼、焊接工藝、試驗分析雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半的特殊不銹鋼，一般量少相的含量也需要達到30%。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高，具有超塑性等特點[1]。
 
      雙相不銹鋼從20 世紀40 年代在美國誕生以來，已經發(fā)展到第三代。它的主要特點是屈服強度可達400-550MPa，是普通不銹鋼的2 倍，因此可以節(jié)約用材，降低設備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質環(huán)境比較惡劣（如海水，氯離子含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕及腐蝕疲勞性能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。基于雙相不銹鋼全面和良好的綜合性能，在各種焊接制造業(yè)已得到極廣泛的應用，尤其在改裝船技術項目中，奧氏體不銹鋼已成為*的生產材料[2]。
      雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，由于晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅降低，也不像奧氏體不銹鋼那樣，對焊接熱裂紋比較敏感。它的導熱系數大，線膨脹系數小，使焊后呈現良好的雙相組織，具有的耐晶間腐蝕和塑韌性[3]。
     在對雙相不銹鋼性能特點進行分析的基礎上, 了解雙相不銹鋼S31803 的焊接特點，設計雙相不銹鋼S31803（00Cr22Ni5Mo3N）的焊接工藝試驗，通過焊后各項試驗分析，進而認可雙相不銹鋼的焊接工藝。雙相不銹鋼管S31803 的規(guī)格為管徑42mm，壁厚3mm，屬于小直徑鋼管，其成分和機械性能參數如下表1-1，1-2，S31803 屬于第二類中合金型不銹鋼。

 
     根據我廠實際生產條件，對于管子一般采用CO2 焊和TIG 焊，而經過分析，小直徑管材焊接時必須采用單面焊雙面成形工藝，如果使用CO2 焊，管材內壁的焊縫成形難以控制，而用TIG 焊就容易的多。在使用TIG 焊的時候，應選用雙相不銹鋼相匹配的焊接材料，在這里我們選用TGS-329M 型號的TIG 焊絲。焊絲成分分析如下表2。

     根據工藝要求，對管子的焊接，一般采取水平固定焊（5G）和垂直固定焊（2G）兩種焊接位置，而針對每種工藝，考慮到焊后試驗的取樣，所以每個位置應該少兩根管子以保證力學性能試驗。焊接現場工藝記錄如圖1，圖2。

工藝要求：
1、焊接時采用直流反接DC(-)；
2、焊前需將管子對接面倒小角，打磨光滑進行4 點定位；水平定位焊時需在底部做標記，以方便取樣試驗；
3、打底焊時焊縫厚度應盡量薄，與根部熔合良好，收弧時要成緩坡形，如有收弧縮孔，應用磨光機磨掉。必須在坡口內引弧熄弧，熄弧時應填滿弧坑，防止弧坑裂紋。
4、TIG 焊接時，為了保證管材內壁具有滿意的焊縫熔合和成形，必須在管內充氬氣，開始焊接前應進行通氣3~5 分鐘，通氣的速度為5~10L/min，以保證氬氣取代管內原有的空氣。
5、層間溫度應不大于150℃。對于雙相不銹鋼，導熱性強，熔化性低，可以通過急冷方式進行降溫控制。在焊接時，焊絲直線運絲，不作橫向擺動，可以避免焊縫過熱。焊后外觀檢驗，檢查焊縫外表面和內表面，外表面無缺陷，內表面經仔細觀察，沒有出現未焊透和內凹的現象；通過進一步的無損檢測試驗RT 和PT。經過分析，檢驗結果均符合標準。此外，我們還對焊接試樣進行晶間腐蝕試驗。晶間腐蝕試驗包括壓扁和彎曲兩種，對于本試樣，我們進行彎曲試驗。按不銹鋼晶間腐蝕試驗方法，試樣經700℃±10℃保溫30 分鐘，然后水冷，在硫酸-硫酸銅-銅屑中進行20 小時的沸騰試驗。以試樣管壁厚度2 倍為彎心直徑，經90 度彎曲后檢驗，用5 倍放大鏡管觀察，雙相不銹鋼試樣無晶間腐蝕裂紋。用宏觀分析的方法對試樣進行酸蝕后檢驗，亦無發(fā)現宏觀缺陷。宏觀照片如圖3-1，
圖3-2。

     在微觀上，對焊縫和母材進行鐵素體的測定，截取焊縫及母材的剖面試樣，磨拋及試劑侵蝕后在顯微鏡下觀察，試樣焊縫及母材基體組織均為奧氏體+鐵素體。采用Sisc Ias8 圖像分析軟件測定母材之鐵素體含量，公測10 個視場，取平均值，檢測結果為母材之鐵素體含量約47%,奧氏體含量約53%（100%-鐵素體含量），見圖4-1，圖4-2。1 號焊縫組織形貌
見圖5-1，5-2，2 號焊縫組織形貌見圖6-1，圖6-2。
圖4-1 SH-TIGS318032G 母材組織形貌及鐵素體含量形貌
（注：圖中白色塊狀成分為鐵素體，黑色部分成分為奧氏體）

     經分析，可進行力學性能試驗，其中力學性能取樣為拉伸2 根，正反彎各2 根，以及宏觀一塊。拉伸、彎曲參數符合CCS 船規(guī)標準。到此為止，所有對于檢驗焊后材料性能的各項試驗都已經完成，在試驗中嚴格遵守CCS船規(guī)標準，由CCS 驗船師參與焊接試驗和焊后檢驗。經過試驗，可以總結出雙相不銹鋼焊接工藝：采用99.99％氬氣惰性氣體保護，進行手工鎢極氬弧焊焊接。在焊接雙相不銹鋼時，可獲得鐵素體和奧氏體比例相對均衡的金相組織，經測定鐵素體含量約在45-65％之間；焊接接頭的機械性能和耐腐蝕性可充分得到保證，經測定其抗拉強度在740N/mm2 左右。與本文相關的產品有：化工污水耐腐蝕雙相鋼減壓閥