尿素裝置具有高溫、高壓、易燃、易爆和易腐蝕等特點(diǎn)，屬特別危險生產(chǎn)區域。尿素生產(chǎn)中的介質(zhì)有液氨、氨水、CO2、尿素溶液和尿素甲銨溶液等。其中，腐蝕性*強的介質(zhì)是高溫高(中)壓下的甲銨液和尿素甲銨液，對材料產(chǎn)生多種腐蝕。尿素裝置工程管道是重點(diǎn)，應用于甲銨液和尿素甲銨液等主要工藝介質(zhì)管道的尿素級不銹鋼管道的焊接則是重中之重。本文結合實(shí)踐，回納論述了尿素級不銹鋼焊接的質(zhì)量控制。

用于尿素高壓圈的奧氏體不銹鋼形成了不同于常規的奧氏體不銹鋼，尿素級奧氏體不銹鋼材料的化學(xué)成分符合德國不銹鋼材料標準中材料號1.4435(317L)1.4429(00Grl7Nil 3M02N)或美國標準AISI 316L的要求，但對Cr、Ni、Mo的*低含量另外做了限制，其目的是通過(guò)化學(xué)成分的控制使不銹鋼在**熱處理后(包括焊接熔敷金屬)能獲得全奧氏體組織，并使鐵素體的含量不超過(guò)0.6％。尿素級不銹鋼管道焊接技術(shù)和質(zhì)量控制措施 ，此外，對晶間腐蝕傾向試驗(休氏試驗)和選擇性腐蝕提出了要求。這類(lèi)不銹鋼材料通常稱(chēng)為尿素級(Urea Grade)316L或改良型(Mod)316L，尿素級或改良型奧氏體不銹鋼廣泛用于尿素高壓設備以及相應的管道。國外一些有名的不銹鋼廠(chǎng)商均生產(chǎn)尿素級316L不銹鋼，其中*有影響的是荷蘭斯太米卡邦公司的316Lmod，其他有瑞典Sandvk公司的3R60uG、Avesta公司的832sKRN，日本神戶(hù)制鋼所的KES-UI。目前，國內生產(chǎn)的一些尿素級不銹鋼還不能完全滿(mǎn)足質(zhì)量要求，尿素裝置用尿素級不銹鋼材料主要來(lái)源于進(jìn)口。

一般說(shuō)來(lái)，尿素級不銹鋼與其他奧氏體不銹鋼一樣有比較好的焊接性能，但由于焊接過(guò)程是一個(gè)在短時(shí)間內完成的復雜冶金過(guò)程，焊接接頭(包括熔敷金屬、熔合線(xiàn)及熱影響區)的力學(xué)性能、金相組織及耐腐蝕性能總是難于達到母材的水平。尿素級不銹鋼管道焊接技術(shù)和質(zhì)量控制措施 ，焊縫是一個(gè)薄弱的環(huán)節，很多設備的腐蝕和損壞經(jīng)常發(fā)生在焊縫四周，因此正確選用焊接材料和制訂公道的焊接工藝在尿素設備制造中是一個(gè)很重要的題目。

尿素級不銹鋼為純奧氏體不銹鋼，純奧氏體不銹鋼在焊接時(shí)輕易產(chǎn)生熱裂紋，這種裂紋屬于結晶裂紋，發(fā)生在高溫狀態(tài)，常溫下不再擴展。熱裂紋產(chǎn)生的原因是由于奧氏體不銹鋼導熱系數小、膨脹系數大，延長(cháng)了焊縫金屬在高溫區的停留時(shí)間，增加了焊縫在高溫時(shí)經(jīng)受的拉伸應變。另外，純奧氏體焊縫的晶問(wèn)往往存在低熔點(diǎn)的夾雜物，在凝固結晶后期以液態(tài)膜的形式存在于奧氏體晶粒之間，在一定的拉應力下開(kāi)裂并擴展形成晶間裂紋，能形成低熔點(diǎn)夾雜物的元素有S、P等。尿素級不銹鋼管道焊接技術(shù)和質(zhì)量控制措施，防止純奧氏體不銹鋼焊接熱裂紋產(chǎn)生可以采用很多措施，如進(jìn)步焊縫中Mn的含量，ωMN=4％～6％時(shí)對防止熱裂紋相當有效，嚴格限制焊縫中s、P等雜質(zhì)元素含量。在焊接時(shí)進(jìn)步焊接熔池的冷卻速度，在工藝上采取相應措施如短弧焊、低熱輸進(jìn)、窄焊道技術(shù)等以加快熔池冷卻，對防止焊接熱裂紋都是有效的。

尿素級不銹鋼是單相的奧氏體組織，但在鋼種標準成分規定的范圍內，由于成分配比和生產(chǎn)工藝控制過(guò)程的不同往往可能存在少量的鐵素體，由于鐵素體在尿素介質(zhì)中輕易產(chǎn)生相的選擇性腐蝕，尿素級不銹鋼(包括焊接熔敷金屬)要求鐵素體含量不超過(guò)0.6％。 通過(guò)以上分析可以看出，在尿素級不銹鋼焊接時(shí)有兩個(gè)關(guān)鍵控制內容：鐵素體含量和焊接熱裂紋。

尿素級不銹鋼焊接技術(shù)和質(zhì)量控制措施

1、材料的驗收、保管材料必須具有材料試驗報告和合格證。管道、管道組成件逐件測定鐵素體含量。尿素級不銹鋼管道焊接技術(shù)和質(zhì)量控制措施，檢驗設備采用鐵素體丈量?jì)x，鐵素體含量檢驗前，應將被檢測部位及檢測探頭用丙酮或酒精清洗干凈，再進(jìn)行檢測；檢測過(guò)程中，要常清洗檢測探頭，確保其不受鐵索體的污染，以保證檢測結果的正確性。鐵素體含量分歧格的管道及管道組成件和焊接材料嚴禁投進(jìn)施工。

經(jīng)過(guò)檢驗合格的原材料及焊材的保管要求設專(zhuān)庫進(jìn)行同一治理，不答應與其他材料接觸。對檢驗合格的不銹鋼材料，應作確認標記。在施工過(guò)程中應將該標記移植到零件的明顯部位。使用不含金屬顏料、硫化物或氯離子含量≤25mg／L的防水墨水或油漆等在不銹鋼上書(shū)寫(xiě)標記。

焊條、焊絲等焊接材料的按爐(批)號檢驗鐵素體含量。有疑問(wèn)時(shí)進(jìn)行化學(xué)成分分析、鐵素體含量測定、晶問(wèn)腐蝕傾向試驗、選擇性腐蝕檢查及金相檢查。

2、焊接方法壁厚≤8mm，采用全氬弧焊焊接；壁厚>8mm，采用氬弧焊與焊條電弧焊相結合焊接，氬弧焊打底焊接兩層，其余各層采用焊條電弧焊，只能采用窄的堆焊焊縫。氬弧焊時(shí)管內充氬保護。采用氬孤焊的接頭其耐蝕性比焊條電弧焊要好，由于氬弧焊焊接熔池的保護比焊條電弧焊好，焊縫質(zhì)量高，同時(shí)氬弧焊的熱輸進(jìn)低對焊縫及熱影響區的敏化作用小，減小產(chǎn)生裂紋的可能性。

3、焊接材料焊材的正確使用是保證尿素級超低碳不銹鋼焊接質(zhì)量的條件。尿素級不銹鋼管道焊接技術(shù)和質(zhì)量控制措施，尿素級不銹鋼為單相奧氏體組織，因此必須使用純奧氏體焊材進(jìn)行焊接。一般采用25—22-2型焊接材料，可以取得比較理想的效果。建立嚴格的保管、烘下、發(fā)放和回收制度，使焊材從進(jìn)庫到回收均能全過(guò)程追蹤。焊材領(lǐng)用由施焊焊_T填寫(xiě)焊材領(lǐng)用申請單，由焊接技術(shù)員審核后保管員按單發(fā)放。領(lǐng)用焊條時(shí)必須使用保溫簡(jiǎn)，同一保溫筒內不答應同時(shí)裝有兩種及以上的焊條，防止錯用。在整個(gè)施工過(guò)程中焊材的發(fā)放與使用要處于受控狀態(tài)。

4、焊接工藝評定產(chǎn)品施焊前嚴格進(jìn)行焊接工藝評定。焊接過(guò)程中記錄所有焊接數據(例如：安培、伏特、交流、直流、極性)以及焊接材料的型號和直徑、惰性氣體流量(保護氣和背面保護氣)、焊接設備的型號、鎢極直徑、噴嘴內徑等各項相關(guān)內容。評定試驗進(jìn)行拉伸試驗、面彎試驗、根彎試驗、焊縫橫斷面的金相檢查、休氏試驗等。

5、焊接職員要求焊接尿素級不銹鋼的焊工必須具有相應的資質(zhì)，且要有經(jīng)驗、受過(guò)良好培訓，并熟悉不銹鋼焊接。

6、不銹鋼焊接坡口的制備尿素級不銹鋼管主要采用機械加工方法制備焊接坡口。厚壁管主要采用下圖所示的坡口形式，這樣可減小熱輸進(jìn)和焊接變形，有利于焊縫的耐蝕性。加工好的坡口表面須經(jīng)鐵素體含量測定及滲透檢測。坡口必須平整清潔，任何雜質(zhì)(如水、銹、油污以及油漆等)都會(huì )對焊縫質(zhì)量造成有害的影響。必要時(shí)采用丙酮等有機溶劑清洗。焊接過(guò)程中也要保持焊道及整個(gè)焊接區域的清潔干凈，這一條對尿素級不銹鋼的焊接很重要。

7、焊接技術(shù)措施焊接應盡可能減小熱輸人，減輕焊接接頭的敏化程度，從而進(jìn)步耐蝕性。尿素級不銹鋼管道焊接技術(shù)和質(zhì)量控制措施 ，因此要求采用多層多道窄焊道焊接工藝，采用小熱輸進(jìn)、短電弧、不擺動(dòng)或小擺動(dòng)的焊接方法。多層焊時(shí)，每焊完一層焊縫，必須徹底打磨清渣，打磨引弧收弧處很重要。經(jīng)質(zhì)量檢查合格后方可進(jìn)行下一層焊接。多層焊的層問(wèn)接頭應錯開(kāi)。嚴格控制層間溫度，層問(wèn)溫度不超過(guò)100℃。層問(wèn)溫度可采用紅外線(xiàn)丈量?jì)x檢測。

8、焊接檢驗鋼管直徑~40mm，**焊接后檢查：外觀(guān)檢查、鐵素體含量檢查、滲透檢查(對于對接焊縫采用射線(xiàn)檢測代替滲透檢測)。鋼管直徑>40ram，壁厚≤5mm的焊縫，**焊接后應進(jìn)行如下檢查：外觀(guān)檢查、鐵素體含量檢查(如有可能檢查管內焊縫)、滲透檢測以及射線(xiàn)檢測100％。

鋼管直徑>40mm，壁厚>5mm的焊縫檢查：

(1)打底焊層和層填充焊接后應進(jìn)行如下檢查：外觀(guān)檢查、鐵素體含量檢查(如有可能檢查管內焊縫)、滲透檢測。

(2)**層填充焊后應做如下檢查：外觀(guān)檢查、滲透檢測、射線(xiàn)檢測100％。

(3)**焊接后應進(jìn)行如下檢查：外觀(guān)檢查、鐵素體含量檢查、滲透檢測以及射線(xiàn)檢測100％。

9、施工過(guò)程中的保護316L尿素級不銹鋼高壓管道預制*好在專(zhuān)用車(chē)問(wèn)進(jìn)行，車(chē)間內不同時(shí)進(jìn)行其他鋼種施工作業(yè)。預制平臺用碳鋼鋼板制作，但必須在平臺上平展上木板、石棉板或橡膠皮，其預制平臺要求干凈。不論是存放在預制車(chē)問(wèn)還是臨時(shí)堆放在施工現場(chǎng)的預制管段，都應在其底部平展上石棉板或橡膠皮；且預制管段應及時(shí)清掃封閉。施工過(guò)程中應防止胎具、工夾具、電弧以及飛濺等損傷材料表面，對影響耐腐蝕性能的損傷必須修磨，修磨深度應符合有關(guān)規定。施工過(guò)程中應防止水、銹、油污、油漆以及含氯離子物料等污染。焊接區域內不答應同時(shí)進(jìn)行涂漆作業(yè)。施工過(guò)程中不答應在不銹鋼件上焊接非尿素用不銹鋼件。若需要焊接工藝裝配用臨時(shí)件、夾具等應使用同種不銹鋼材料。往除臨時(shí)焊接件和臨時(shí)支撐時(shí)，只能使用專(zhuān)用不銹鋼砂輪片捫‘磨鏟除。清理焊縫時(shí)不答應使用普通鋼絲刷，需要使用不銹鋼刷清理。

尿素級不銹鋼焊接焊接工藝要求高，焊接工藝評定、焊工培訓考試、公道的焊接工藝及嚴格的過(guò)程質(zhì)量控制是優(yōu)良焊接質(zhì)量的保證。實(shí)踐證實(shí)：在進(jìn)行尿素級不銹鋼管接頭焊接時(shí)，只有在以上環(huán)節加以良好控制，才能確保焊接質(zhì)量，滿(mǎn)足產(chǎn)品使用要求。