双相不锈钢化学品船焊接工艺及应用

　　国内，有几家船厂造过或也正在造不锈钢化学品船，出于同行业竞争的缘故，对各项建造技术也鲜有文献报道。因此，我们只能立足于自己，深入开展对不锈钢化学品船建造技术的研究，特别是对焊接工艺的探讨。
　　一.双相不锈钢材料特性
　　2.1成分特点第二代双相不锈钢2205，成分特点是超低碳、含氮，其典型成分为：22％Cr+5％Ni+0.17％N（见表1）。
2.2组织特点双相不锈钢在室温下固熔体中奥氏体和铁素体约各占半数，（双相不锈钢2205铁素体含量应为30％～55％，典型值是45％左右）兼有两项组织特征，见图1。它保留了铁素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、耐点蚀及应力腐蚀的特点，又具有奥氏体不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的特点。
　　2.3 2205双相不锈钢的优点1.良好的抗均匀腐蚀能力2.良好的抗间隙腐蚀和点腐蚀能力3.极高的抗应力腐蚀开裂和疲劳腐蚀断裂能力4.较高的强度5.良好的抗摩擦腐蚀和侵蚀腐蚀能力6.较高的冲击功吸收能力7.极低的热膨胀系数8.良好的可焊性9.较低的全寿命维护成本
　　2.4 2205双相不锈钢的缺点1.由于强度较高，塑性变形（冷弯）时需要较大的外力2.与奥氏体不锈钢相比，弯曲后的回弹率较大3.与奥氏体不锈钢相比，塑性较低，弯曲时需要有较大的弯曲半径4.较高的硬度和加工硬化率，在机加工时会减少刀具的寿命5.由于存在475℃脆性，对工作温度区间有限制6.金属间化合物的析出（σ相）会影响抗腐蚀性和韧性7.合理的可焊性要求比奥氏体不锈钢更多的控制措施因此，选择用双相不锈钢来做化学品船的内壳的用户越来越多。
　　二.坡口型式的设计接头设计要考虑的因素1.要完全熔透2.尽可能减少母材金属稀释到熔敷金属中的比例3.坡口的加工方法应尽量采用机加工，更好是铣边机铣4.焊接工艺方法和设备能力状况5.由于双相不锈钢的导热系数只有碳-锰钢的1/3，因此在设计单面焊接头时应适当增加钝边的厚度，防止焊趾处焊穿或咬边该型船货舱内壁全部采用双相不锈钢板制作，总量约2000吨，厚度8.5～16mm，少量厚度＞30mm的。考虑到对不锈钢材料保护，货舱区分段制作划分为碳钢分段制作和不锈钢分段制作两个独立的流程。对双层底分段、舭部分段和舷侧分段在碳钢分段车间内将除不锈钢以外的碳钢结构装配、焊接完成后，再送不锈钢车间进行贴覆货舱内壳不锈钢板，对槽型、底墩和甲板分段，这些不涉及碳钢分段车间的作业，将碳钢小组件和分段散装件直接送不锈钢车间进行分段组装。一般用于奥氏体不锈钢的焊接方法，都可以用于双相不锈钢的焊接，我们考虑在30000吨不锈钢化学品船的双相不锈钢货舱内壳制作中，拼板采用埋弧自动焊，结构和合拢缝采用CO2气体保护双面焊和单面焊，一些狭小的部位不宜采用前述焊接方法的采用手工焊条电弧焊，修补采用手工电弧焊和钨极氩弧焊。根据不同类型的接头，不同的焊接方法，以及板厚、焊接位置等全面考量，我们对全船的不锈钢接头的坡口型式进行了设计，这是30000吨不锈钢化学品船能否成功建造的关键。经过反复考虑，多次修改、优化，13次易稿，终于完成了30000吨不锈钢化学品船不锈钢内壁制作所有接头坡口型式的设计。

　　三.焊接材料的选择该型船入LR级，2205双相不锈钢板材选用的是新日铁的经LR认可的中、厚板，与之配套的焊材也只能选择经过英国劳氏船级社认可的焊接材料。LR对此类焊材的规定是：1.只有具有认可级别S31803的焊接材料可以用于双相不锈钢之间的接头焊接2.只有具有认可级别DUP/CMn的焊接材料可用于双相不锈钢与碳-锰钢之间的接头焊接3.英国劳氏船级社目前还没有专用于双相不锈钢与奥氏体不锈钢之间的接头焊接的专用材料级别，如果适宜的焊接材料具有S31803或SS/CMn的认可级别也可以考虑用于双相不锈钢与奥氏体不锈钢之间的接头焊接根据上述规定，我们选用了瑞典Avesta的不锈钢焊材

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