CN115255803B - 超级双相不锈钢的焊接修补方法及船用脱硫洗涤塔 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种超级双相不锈钢的焊接修补方法及船用脱硫洗涤塔，包括一下步骤：去除返修处上误焊的碳钢及焊缝内的杂质，在返修处上预定面积内进行预定深度的打磨和酸洗钝化。测量返修处的化学成分，在返修处的化学成分与附近母材成分无差异时，对返修处的锈迹进行打磨、抛光及酸洗钝化。采用超级双相焊丝、使用堆焊的方式对母材的返修处进行焊接修补；采用热输入预定参数进行焊接修补，以确保返修处的焊缝中的两相比例和元素分配在标准范围内。本申请能保证焊接接头的力学性能和耐腐蚀。在脱硫洗涤塔的塔体发生母材误焊碳钢或者表面破损的情况下，使用本方法进行焊接修补，保证塔体的抗腐蚀性能。
Description
技术领域
本申请涉及船舶建造技术领域，具体而言，涉及一种超级双相不锈钢的焊接修补方法及船用脱硫洗涤塔。
背景技术
超级双相不锈钢具有超低的含碳量、良好的相比例以及较高的合金元素含量，因此具有优良的机械性能和耐氯化物腐蚀性能，因此在船舶制造、海洋油气田开采、海底管道铺设和海水淡化等领域中发挥着越来越重要的作用。
其中S2507作为超级双相不锈钢中的典型钢种，应用越来越广泛。S2507超级双相不锈钢，又称S32750或复合式不锈钢，是一种铁素体-奥氏体(双相)不锈钢，它综合了铁素体钢和奥氏体钢优异的性能。由于该钢中铬和钼的含量都很高，因此具有高强度、极好的抗氯点腐蚀、缝隙腐蚀和均匀腐蚀的能力。另外，双相显微组织保证了该钢具有很高的抗应力腐蚀破裂的能力，而且机械强度也很高。
船用脱硫洗涤塔作为目前船用航行领域的主要环保设备，主要材质采用S2507超级双相不锈钢。船用脱硫洗涤塔在安装过程中常发生不锈钢表面污染及表面误烧碳钢等问题，以至于母材表面严重破坏，失去了原有的抗腐蚀性能，从而不满足使用要求。若将脱硫洗涤塔整体换新，浪费成本及人力，且延误生产建造周期。
综上所述，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种超级双相不锈钢的焊接修补方法，其能够解决母材误焊碳钢或者表面破损无法换新等问题。
本申请实施例的第二目的还在于提供一种船用脱硫洗涤塔，包括采用超级双相不锈钢的塔体，塔体根据上述焊接修补方法进行修补。
第一方面，提供了一种超级双相不锈钢的焊接修补方法，包括以下步骤：
S1、确定超级双相不锈钢的母材表面上的返修处，去除所述返修处上误焊的碳钢及焊缝内的杂质，在所述返修处上预定面积内进行预定深度的打磨，并对打磨处进行第一次酸洗钝化。
S2、测量所述返修处的化学成分，在所述返修处的化学成分与附近母材成分无差异时，对所述返修处的锈迹进行打磨抛光，并进行第二次酸洗钝化。
S3、采用超级双相焊丝、使用堆焊的方式对母材的所述返修处进行焊接修补；采用热输入预定参数进行焊接修补，以确保所述返修处的焊缝中的两相比例和元素分配在标准范围内；完成超级双相不锈钢的焊接修补。
在一种实施方式中，在步骤S3中，选取直径为1.2mm的ER2594实芯焊丝，所述热输入预定参数为：电流70～75A，电压10～12V，焊接速度6～8cm/min；采用钨极氩弧焊，保护气体为纯度99.9％的Ar。
在一种实施方式中，所述热输入预定参数的获取包括以下内容：选取与母材对应的试样，选取多个热输入参数进行焊接修补试验，并对焊接修补后的所述试样进行检测，选取检测结果合格的热输入参数作为所述热输入预定参数。
在一种实施方式中，所述检测至少包括：点腐蚀试验、铁素体含量测定以及探伤检测。
在一种实施方式中，在步骤S1中，所述预定面积为10×10mm2；所述预定深度为0.4～2.5mm。
在一种实施方式中，所述预定深度大于等于2mm时，在焊接修补时需要进行多道焊。在焊接修补的烧焊过程中保持连续，焊丝一次重熔。
在一种实施方式中，在步骤S1中，所述第一次酸洗钝化包括：将所述返修处用酸性钝化膏擦拭，静置后用清水冲洗并擦拭干净。在步骤S2中，所述第二次酸洗钝化包括：将所述返修处用酸洗钝化膏擦拭，静置后用清水冲洗并擦拭干净。
在一种实施方式中，在步骤S2中，所述测量所述返修处的化学成分包括：采用光谱仪测量所述返修处的碳元素成分，确保所述返修处的碳钢部分全部清除。
在一种实施方式中，在步骤S3之后，对所述返修处的焊缝进行第三次酸洗钝化：采用不锈钢砂轮片将焊缝处打磨平整并抛光，使用酸性钝化膏擦拭所述返修处的焊缝，静置后用清水冲洗并擦拭干净。
根据本申请的第二方面，还提供了一种船用脱硫洗涤塔，包括采用超级双相不锈钢的塔体，所述塔体根据第一方面提供的焊接修补方法进行修补。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
在本申请的技术方案中，通过精准控制热输入预定参数，对返修处进行焊接修补，能够保证返修处的相比例和合金元素分配满足要求，以确定焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能均满足要求，避免返修处发生点腐蚀。以超级双相不锈钢作为船用脱硫洗涤塔的塔体，在母材发生误焊碳钢或者表面破损的情况下，通过本申请提供的方法对塔体进行焊接修补，使塔体具有良好的抗腐蚀性能，缩短船坞建造周期。
附图说明
图1是本发明实施例的超级双相不锈钢的焊接修补方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
根据本申请的第一方面，参见图1，首先提供一种超级双相不锈钢的焊接修补方法，包括以下步骤：
S1、确定S2507超级双相不锈钢的母材表面的返修处，通过打磨的方式在返修处上预定面积内进行预定深度的打磨，以去除返修处误焊的碳钢及焊缝内的杂质，并对打磨处进行第一次酸洗钝化。
具体的，用不锈钢切割片割除母材表面的碳钢(角钢、碰钉等)，并将焊缝用铣刀头打磨清除，再用不锈钢砂轮片进行抛光。
需要说明的是，第一次酸洗钝化包括：用酸性钝化膏擦拭并静置约20分钟，用清水冲洗干净，然后再用干净抹布擦干。以清除切割和打磨过程中产生的铁锈，油污等杂质，并钝化处理以免产生氧化物腐蚀母材。
S2、测量返修处的化学成分，在返修处的化学成分与附近母材成分无差异时，对返修处的锈迹进行打磨抛光，并进行第二次酸洗钝化。
需要说明的是，第二次酸洗钝化包括：用酸性钝化膏擦拭，并静置约10分钟，用清水冲洗干净，然后再用干净抹布擦干。以清除测量过程中产生的污染及打磨产生的粉尘等污染物，确保无污染物腐蚀母材。
S3、采用超级双相焊丝、使用堆焊的方式对母材的返修处进行焊接修补。采用热输入预定参数进行焊接修补，以确保返修处的焊缝中的两相比例和元素分配在标准范围内，完成S2507超级双相不锈钢的焊接修补。
在一种实施方式中，在步骤S3中，选取直径为1.2mm的ER2594实芯焊丝，热输入预定参数为：电流70～75A，电压10～12V，焊接速度6～8cm/min。采用钨极氩弧焊，保护气体为纯度99.9％的Ar。相较于选取直径2.4mm焊丝，本申请选取的焊接参数，直径为1.2mm的ER2594实芯焊丝，能使热输入参数降低约40％。
在一种实施方式中，热输入预定参数的获取包括以下内容：选取与母材对应的试样，选取多个热输入参数对试样进行焊接修补试验，并对焊接修补后的试样进行检测，选取检测结果合格的热输入参数作为热输入预定参数。
在一种实施方式中，检测至少包括：点腐蚀试验、铁素体含量测定以及探伤检测，确保返修处的焊缝中的两相比例和元素分配在标准范围内，以保证接头力学性能和耐腐蚀性能。
具体的，将使用本申请提供的焊接修补方法返修的试样作为试样一，试样一采用的热输入参数为：直径为1.2mm的ER2594实芯焊丝，电流70～75A，电压10～12V，焊接速度6～8cm/min。
将未使用本申请提供的焊接修补方法返修的试样作为试样二。试样二采用的热输入参数为：直径为2.4mm的焊丝，电流110～120A，电压17～20V，焊接速度10～15cm/min。
分别将试样一和试样二均进行点腐蚀试验。将试样一和试样二设于温度为30℃，浓度为6％的三氯化铁溶液(FeCl3.6H2O)中进行72小时抗点腐蚀性能试验。将试样一的点腐蚀试验结果如表1所示：
表1：试样一的点腐蚀试验结果
| 式样编号 | 结果 | 72小时单位面积失重g/m2(规范标准是0.8g/m2) |
| 修补处1 | 未发现点蚀坑 | 0.1 |
| 修补处2 | 未发现点蚀坑 | 0.1 |
| 修补处3 | 未发现点蚀坑 | 0.1 |
使用本申请提供的焊接修补方法的试样未出现点腐蚀，并且点腐蚀试验经过72小时抗点腐蚀试验后，试样单位面积失重最大值为0.1g/m2，如表1所示，满足规范标准中不超过0.8g/m2的要求。
表2：试样二的点腐蚀试验结果
| 式样编号 | 结果 | 72小时单位面积失重g/m2(LR标准是0.8g/m2) |
| 修补处4 | 发现点蚀坑 | 15.44 |
| 修补处5 | 发现点蚀坑 | 27.26 |
| 修补处6 | 发现点蚀坑 | 0.40 |
试样二则出现严重点腐蚀情况，如表2所示，经过72小时抗点腐蚀试验后试样单位面积失重达到27.26g/m2，单位面积失重严重超过标准值0.8g/m2。
通过点腐蚀试验确定试样一在使用本申请提供的方法修补后，具有良好的耐点蚀性能。
将使用本申请提供的焊接修补方法返修的试样进行铁素体含量测定。铁素体含量测定满足标准ASTM G48-11中的A法要求。通过本申请提供的焊接修补方法返修后的试样焊缝正反面及热影响区铁素体含量(％)均满足规范标准中35％～65％的要求，并且跟母材铁素体含量测量值相近。铁素体含量测定，是为了获取试样中的双相比例，并确定双相比例满足要求，以保证接头力学性能和耐腐蚀性能。
将使用本申请提供的焊接修补方法返修的试样进行探伤检测。探伤标准采用表面着色PT检测和X射线检测，依据标准JISZ2343，显示为2级合格。依据标准JISZ3104，显示为2级合格。
考虑在热输入过小的情况下，焊后冷却速度过快，会使高温铁素体来不及转变为奥氏体，从而导致铁素体含量过多，降低焊接接头耐腐蚀性能。考虑在热输入过大的情况下，焊后冷却速度过慢，有利于高温铁素体向奥氏体转变，得到合理的双相比例，但易造成焊接接头铁素体组织粗大，甚至会析出有害的金属间化合物以及引起合金元素的烧损，降低焊接接头耐腐蚀性能。因此，通过上述检测手段对试样进行检测，并根据检测结果选取热输入参数，能够保证相比例和合金元素分配满足要求，以确定焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能均满足要求。
在一种实施方式中，在步骤S1中，预定面积为10×10mm2。根据污染或者破坏情况，打磨的预定深度范围为0.4～2.5mm。注意若打磨深度不够，碳元素未完全清理干净，试样将会发生严重点腐蚀，单位面积失重严重超过标准值0.8g/m2。
在一种实施方式中，预定深度大于等于2mm时，在焊接修补时需要进行多道焊。若返修处面积较大，如采用热输入较大的堆焊进行单道烧焊，焊接修补处也将引起严重点腐蚀。
需要说明的是，在烧焊修补过程中，要保持连续，中间不能间断，焊丝要一次重熔。在焊缝修补端头处若处理不当，或焊丝二次重熔，或中间烧焊不连续的情况下，返修处焊接修补处将发生严重点腐蚀，单位面积失重严重超过标准值0.8g/m2
在一种实施方式中，在步骤S2中，测量返修处的化学成分包括：采用光谱仪测量返修处的碳元素成分，确保碳钢部分全部清除。若打磨深度不够，碳元素未完全清理干净，将发生严重点腐蚀，单位面积失重严重超过标准值0.8g/m2。
在一种实施方式中，在步骤S3之后，对焊缝进行第三次酸洗钝化。具体的，采用不锈钢砂轮片将焊缝处打磨平整并抛光，用酸性钝化膏擦拭并静置约20分钟，用清水冲洗干净，然后再用干净抹布擦干。考虑对焊接过程中产生的焊斑、氧化物等杂质进行清除，确保无污染物腐蚀母材。
根据本申请的第二方面，还提供了一种船用脱硫洗涤塔，包括采用S2507超级双相不锈钢的塔体，塔体根据第一方面提供的焊接修补方法进行修补。
综上所述，本申请通过精准控制热输入预定参数，对返修处进行焊接修补，能够保证返修处的相比例和合金元素分配满足要求，以确定焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能均满足要求，避免返修处发生点腐蚀。以超级双相不锈钢作为船用脱硫洗涤塔的塔体，在母材发生误焊碳钢或者表面破损的情况下，通过本申请提供的方法对塔体进行焊接修补，使塔体具有良好的抗腐蚀性能，缩短船坞建造周期，节约整体换新带来的上百万成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种超级双相不锈钢的焊接修补方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、确定超级双相不锈钢的母材表面上的返修处，在预定面积内对所述返修处进行预定深度的打磨，去除所述返修处上误焊的碳钢及焊缝内的杂质，并对打磨处进行第一次酸洗钝化；
S2、测量所述返修处的化学成分，在所述返修处的化学成分与附近母材成分无差异时，对所述返修处的锈迹进行打磨抛光，并进行第二次酸洗钝化；
S3、采用超级双相焊丝、使用堆焊的方式对所述返修处进行焊接修补；采用热输入预定参数进行焊接修补，以确保所述返修处的焊缝中的两相比例和元素分配在标准范围内，完成超级双相不锈钢的焊接修补。；
在步骤S3中，选取直径为1.2mm的ER2594实芯焊丝，所述热输入预定参数为：电流70～75A，电压10～12V，焊接速度6～8cm/min；采用钨极氩弧焊，保护气体为纯度99.9％的Ar。
2.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢的焊接修补方法，其特征在于，所述热输入预定参数的获取包括以下内容：选取与母材对应的试样，选取多个热输入参数进行焊接修补试验，并对焊接修补后的所述试样进行检测，选取检测结果合格的热输入参数作为所述热输入预定参数。
3.根据权利要求2所述的超级双相不锈钢的焊接修补方法，其特征在于，所述检测至少包括：点腐蚀试验、铁素体含量测定以及探伤检测。
4.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢的焊接修补方法，其特征在于，在步骤S1中，所述预定面积为10×10mm2；所述预定深度为0.4～2.5mm。
5.根据权利要求4所述的超级双相不锈钢的焊接修补方法，其特征在于，所述预定深度大于等于2mm时，在焊接修补时需要进行多道焊；
在焊接修补的烧焊过程中保持连续，焊丝一次重熔。
6.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢的焊接修补方法，其特征在于，所述第一次酸洗钝化、所述第二次酸洗钝化均包括以下内容：将所述返修处用酸性钝化膏擦拭，静置后用清水冲洗并擦拭干净。
7.根据权利要求4所述的超级双相不锈钢的焊接修补方法，其特征在于，在步骤S2中，所述测量所述返修处的化学成分包括：采用光谱仪测量所述返修处的碳元素成分，确保所述返修处的碳钢部分全部清除。
8.根据权利要求1所述的超级双相不锈钢的焊接修补方法，其特征在于，在步骤S3之后，对所述返修处的焊缝进行第三次酸洗钝化。
9.一种船用脱硫洗涤塔，其特征在于，包括采用超级双相不锈钢的塔体，所述塔体根据权利要求1至8中任一项所述的焊接修补方法进行修补。
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