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2023-08-30 39
SMO254奧氏體不銹鋼焊接究竟有何過人之處？
不銹鋼
2023年08月30日 16:44 25
鋼百匯
摘要：由于科羅拉多河等河流捉襟見肘，再加上缺少積雪，人們不得不去尋求一個全新的解決方案。為了緩解水源危機，在過去的幾十年里，加州像以色列、沙特阿拉伯和澳大利亞等國家學習，種植大量植物，并進行海水淡化技術革新。...
由于科羅拉多河等河流捉襟見肘，再加上缺少積雪，人們不得不去尋求一個全新的解決方案。為了緩解水源危機，在過去的幾十年里，加州像以色列、沙特阿拉伯和澳大利亞等國家學習，種植大量植物，并進行海水淡化技術革新。
此外，該管還必須能在7%鹽度的海水中保持良好的抗腐蝕性，以滿足最低30年的設計壽命。在過去，超級雙相不銹鋼是此類鋼管可選擇的材料，但是也有其缺點：焊接性能差，并帶來了潛在風險：如果焊接接頭不能維持奧氏體和鐵素體的平衡，將使得焊接接頭機械性能、韌性以及耐蝕性能顯著降低。
接頭設計和焊接工藝
管道厚度范圍從0.3英寸到0.866英寸。下圖為典型的管道焊接裝配形式，通過焊點來進行固定和保證根部間隙。
焊接工藝規范(WPS)限定打底焊時熱輸入不超過1.5kJ/mm，而填充焊時熱輸入不超過0.9kJ/mm。這需要對焊接過程中的溫度和速度進行持續的監控，雖然這是一個乏味漫長的質量控制任務，但是必須要考慮到材料對熱輸入的敏感性熱和導致焊接缺陷的風險。打底焊的焊接電流范圍是80–125A，而填充焊是是70–100A。
當環境溫度高于10C時，SMO254通常不需要焊前預熱。然而為應對材料對熱輸入和熱裂紋的敏感性，最大層間溫度設定為95C。
內外保護氣體成分相同，外部保護氣流速為9.34-16.4L/min，襯底保護氣流速為2.3-28.3L/min，焊接前采用氧含量檢測儀以保證保護區域的氧含量低于WPS設定值0.05%。當焊縫填充厚度達到8毫米后，只需要外部保護氣體進行保護。
培訓及地方行業協會支持
但是對于當地的行業協會來說，SMO254仍是非常具有挑戰性的材料，這也間接的給焊工資格證的頒發機構提出了難題，因為認證高水平的焊工也是項目能否成功的關鍵一環，他們采用以下幾個步驟來克服這個問題。
所有焊縫都要經過射線探傷，此外，焊接件還要通過ASTMG41的腐蝕測試，這些都是焊工能取得SMO管道焊接資格的基礎要求。平均來說，一個熟練的焊工一般花上兩周左右的時間就能通過這項資格考試。
254SMO管道在海水淡化工程中是至關重要的，因此其可靠性也非常重要。此外，由于管道工作時將承受大約6.9MPa的壓力，這就要求工程師需要按照ASMEB31.3標準的要求對焊縫進行100%的探傷。
下圖為采用染料滲透測試根部焊道的過程。
以下數據通過測量和計算得到：焊接速度(mm/s)焊接長度(mm)焊接時間(s);焊接熱輸入(J/mm)電流(V)電壓(A)焊接速度(mm/s)。
下圖顯示了焊工在QC的監督下執行焊接操作和數據記錄。
由于SMO254對熱輸入的敏感性，易發生諸如裂紋、側壁咬邊、未熔透等常見缺陷。射線探傷有助于檢測這些類型的缺陷，對于SMO254管道，焊縫要求100%通過探傷檢驗。
在海水反滲透（RO）技術當中，管道焊接要求在焊后仍然能保持很高的耐海水腐蝕性能并能在高壓環境下具有長的使用壽命，相比較其他合金材料而言，SMO254具備這樣的能力，但應通過對焊接過程、順序的仔細監測和規劃來降低產生熱裂紋等缺陷的風險。此外，通過培訓獲得熟練技能的焊工也是確保海水淡化項目獲得成功的關鍵所在。
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