2205 雙相不銹鋼及焊管監造質量控制概述

張偉福，高亞軍，王長安，王冬林

（石油管工程技術研究院，陜西西安 710077）

0 引言

2205 雙相不銹鋼（也稱22Cr 雙相不銹鋼）組織由奧氏體和鐵素體構成，結合奧氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼各自優良的特性，具有良好的韌性、強度和焊接性。2205 雙相不銹鋼雖然是一種性能良好的材料，但是，在焊接或固溶處理時，不當的工藝會產生損害性能的析出相。

1 不銹鋼的類型及特點

不銹鋼種類繁多，不銹鋼的類型分為：

（1）按鋼的組織結構：馬氏體、鐵素體、奧氏體、雙相不銹鋼等不銹鋼。

（2）按鋼中的主要的化學成分或特征元素：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼及超低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼等。

（3）按鋼的性能特點和用途：耐硝酸、硫酸、點蝕、應力腐蝕、高強度等不銹鋼。

（4）按鋼的功能特點：低溫、無磁、易切削、超塑性等不銹鋼。

不銹鋼在工業中得到廣泛的應用得益于如下特點：

（1）不銹鋼：通稱的不銹鋼是不銹和耐酸鋼的總稱：①不銹性：耐大氣、蒸汽和水等弱介質腐蝕的不銹鋼特性；②耐蝕性：耐酸、堿、鹽等化學侵蝕性介質腐蝕的不銹鋼特性。

（2）鉻含量影響不銹鋼的不銹性和耐蝕性：①不銹性：耐蝕性鋼中鉻含量提高而增大；②臨界鉻含量：不銹性、耐蝕性發生突變需要鉻≥12%。

（3）不銹性和耐蝕性源于鋼表面富鉻氧化膜鈍化層：不銹鋼表面富鉻氧化物鈍化層在介質中的緩慢溶解和再修復，而使金屬損失非常緩慢。

2 2205 雙相不銹鋼合金元素及其作用

2205 雙相不銹鋼主要的合金元素是鉻（Cr）、鎳（Ni）、鉬（Mo）和氮（N），含有約22%的鉻、5%的鎳、3%的鉬和0.15%的氮。鉻能使雙相不銹鋼形成含鉻鈍化膜，保護不銹鋼免受大氣及介質腐蝕，同時能促進鐵素體的形成。鎳促進奧氏體形成，控制并穩定奧氏體組織結構的比例，同時鎳能夠提高雙相不銹鋼的耐蝕性。改善耐蝕性是鉬在2205 雙相不銹鋼中最重要的作用，但是鉬也是鐵素體形成元素，會促使金屬間相的析出，導致韌性變差。氮是強奧氏體形成元素，對改善不銹鋼的組織、性能和抗蝕性非常有效，提高在高氯離子環境下的耐點蝕和縫隙腐蝕的能力，在現代雙相不銹鋼合金化中起非常重要作用。雙相不銹鋼中一般加入幾乎溶解度極限的氮量，同時盡量避免氮在熱加工過程中的損失。

3 2205 雙相不銹鋼相比例及析出相

鐵素體與奧氏體兩相的比例決定2205 雙相不銹鋼的組織和材料的機械性能和抗腐蝕性能。2205 雙相不銹鋼組織的理想狀態是鐵素體和奧氏體比例各占一半，但是工業應用中鐵素體和奧氏體含量在一個范圍內波動。性能試驗結果顯示，鐵素體含量在一定的范圍內均能獲得良好的機械性能和較好的耐腐蝕性能。如果2205 雙相不銹鋼鐵素體含量＜25%，就有可能降低其強度和抗應力腐蝕能力。如果鐵素體含量＞65%，就有可能降低其抗點蝕能力、韌性和氫致開裂性能。

2205 雙相不銹鋼因含有一定比例的鐵素體組織，因此容易析出有害相，有害相能明顯降低雙相不銹鋼的韌性和耐蝕性。有害相產生的原因與材料所經歷的固溶處理工藝過程有關，在（300～1000）℃溫度范圍內熱加工或固溶處理會使材料產生明顯的有害相。試驗中2205 雙相不銹鋼在850 ℃下時效有害相明顯，475 ℃下時效有害相不明顯。

4 2205 雙相不銹鋼焊管的制造

（1）2205 雙相不銹鋼焊管制造工序可以分為：原材料板材驗收、成型、焊接工序、無損探傷工序、固溶處理、校直、壓力試驗工序、酸洗、成品檢驗等。

定義2.2 稱偽BCI-代數X上的一個猶豫模糊集為X的一個猶豫模糊交換濾子，如果為X的一個猶豫模糊濾子，且滿足對任意x,y ∈ X, 有

2205 雙相不銹鋼焊管制造行業中，普遍將以下的過程設為停止點：原材料驗收、無損檢測、化學實驗、性能試驗、壓力試驗。

（2）2205 雙相不銹鋼焊管制造、檢驗及發運流程（圖1）。

圖1 2205 雙相不銹鋼焊管制造、檢驗及發運流程

5 2205 雙相不銹鋼焊管質量控制

2205 雙相不銹鋼焊管監造質量控制是對制造廠質量體系的正常運行，對焊管制造的符合性進行監督檢驗。監造依據為國際國內標準、委托合同、技術協議。根據標準及技術文件要求確定監造方式及注意事項。

5.1 制造廠體系審查

在監造中，首要審核制造廠體系文件、資質類文件。包括：生產資質、質量手冊及程序文件、ISO 9000 體系認證；生產及檢驗人員資質；檢驗試驗設備、量具等是否在計量校驗有效期。

5.2 工藝文件審核

審核生產及檢驗文件是否符合標準及技術協議要求，焊接工藝評定是否符合要求。當監造人員發現制造廠的生產工藝有誤時應向制造廠提出工藝修改意見。

5.3 原材料質量控制

對2205 雙相不銹鋼原材料板材進行入廠復檢，確保其外觀質量、幾何尺寸、化學成分及力學性能符合標準及技術協議書的要求。

5.4 2205 雙相不銹鋼焊管焊接、焊縫無損檢測、固溶處理、靜水壓試驗質量控制

2205 雙相不銹鋼焊管焊接需要多種焊接方式，在焊接時每種焊接方式焊接參數包括電流、電壓、焊速、焊絲牌號均要符合焊接工藝評定。

2205 雙相不銹鋼焊管焊接在焊接后進行焊縫無損檢測，目前國內通常進行RT 拍片。如果焊縫存在不合格缺陷，在缺陷修復后需重新進行RT 拍片。

2205 雙相不銹鋼焊管焊縫及熱影響區性能不夠穩定，需對進行固溶處理，同時，由于不合適的固溶處理溫度會導致2205雙相不銹鋼存在析出相，因此在固溶處理時，加熱溫度、保溫溫度、保溫時間、冷卻方式等均要符合工藝要求。

2205 雙相不銹鋼焊管在靜水壓試驗時需要按標準要求選擇合適量程的在校驗有效期內的壓力表。在試驗過程中，試驗壓力和保壓時間均符合工藝要求，同時不得有任何肉眼可見的泄露及變形。

5.5 監造要點

監造人員在監造過程中需要注意的要點包括以下6 類：

（1）原材料問題：原材料板材必須符合技術協議及標準要求；是否存在原材料代用；原材料是否按照標準進行了復驗。

（2）焊接問題：焊接工藝是否已通過焊接工藝評定；焊接過程是否符合工藝評定要求。

（3）固溶處理問題：固溶處理時加熱溫度、保溫溫度、保溫時間、冷卻方式是否符合工藝要求。

（4）壓力試驗問題：合適的壓力表量程、水壓試驗值、保壓時間；試驗過程是否符合標準及工藝要求。

（5）外觀幾何尺寸問題：酸洗后表面質量是否合格；幾何尺寸是否符合要求。

（6）包裝發運問題：包裝是否能有效防護酸洗后鈍化膜；吊裝過程中對焊管的保護；運輸時是否固定。

5.6 質量問題處理及案例分析

監造人員在監造過程中發現的嚴重質量問題，要及時通知制造廠并下發監理通知書，要求廠方及時處理并回復整改措施。監造人員要對發現的問題進行跟蹤處理，并最終判斷問題是否得到解決。

案例分析：現場監造人員在檢驗時，發現一根焊管坡口面存在缺陷（圖2）。經分析，可能是板材缺陷，但超聲波分層探傷及酸洗前滲透探傷均沒有發現，在酸洗后暴露，制造廠將本根鋼管重新倒坡口，復查結果合格。監造組針對問題對制造廠下發監理通知書，對這批焊管管端逐根檢驗并跟蹤處理，同時要求制造廠對超聲波分層探傷及管端滲透崗位加強培訓和管理，避免問題的再次出現。

圖2 坡口面缺陷

6 結束語

2205 雙相不銹鋼焊管廣泛應用于油氣輸送、石油煉化和海洋工業等行業，其質量關系到管線及設備的安全運行，目前國內2205 雙相不銹鋼焊管還未大規模應用，制造廠家生產水平參次不齊，存在較多低層次、小規模的企業，質量不夠穩定，這就要求在2205 雙相不銹鋼焊管監造過程中嚴格執行標準，提高生產廠家的質量意識，提升行業制造水平，為將來大規模應用2205 雙相不銹鋼焊管打下堅實的基礎。