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                     S31803双相不锈钢截止阀

                     上海申弘阀门有限公司

之前介绍蒸汽截止阀热损失，现在介绍S31803双相不锈钢截止阀由于在成分设计中具有高碳、高氮、高钼的特征，室温组织奥氏体与铁素体的比例接近1:1,因而具有高强度、良好的耐Cl-点蚀、耐应力腐蚀及焊接性能，在石化、制盐、造船等领域得到广泛使用。其典型代表钢种为S31803双相不锈钢牌号。这种形式的截止阀是常规截止阀的变型。在该阀门中，阀瓣和阀座通常是基于柱塞原理设计的。阀瓣磨光成柱塞与阀杆相连接，密封是由套在柱塞上的两个弹性密封圈实现的。两个弹性密封圈用一个套环隔开，并通过由阀盖 螺母 施加在阀盖上的载荷把柱塞周围的密封圈压牢。弹性密封圈能够更换，可以采用各种各样的材料制成，该阀门主要用于“开”或者“关”，但是备有特制形式的柱塞或特殊的套环，也可以用于调节流量。J41W 型 PN16~PN160 钢制截止阀：手动、法兰连接、直通式、阀座密封面材料为 0Cr18Ni9 系不锈钢（J41W-16P~160P）、0Cr17Ni12Mo2 系不锈钢（J41W-16R~160R）、1Cr5Mo 铬钼钢（J41W-16I~160I），公称压力 PN16~PN160，阀体材料为 0Cr18Ni9 系不锈钢（J41W-16P~160P）、0Cr17Ni12Mo2 系不锈钢（J41W-16R~160R）、1Cr5Mo 铬钼钢（J41W-16I~160I）的截止阀。

S31803双相不锈钢截止阀日常不锈钢阀门维护保养
1、阀门应存干燥通风的室内，通路两端须堵塞。
2、长期存放的阀门应定期检查，清除污物，并在加工面上涂防锈油。
3、安装后，应定期进行检查，主要检查项目：
（1）密封面磨损情况。
（2）阀杆和阀杆螺母的梯形螺纹磨损情况。
（3）填料是否过时失效，如有损坏应及时更换。
（4）阀门检修装配后，应进行密封性能试验。
运行中的阀门，各种阀件应齐全、完好。法兰和支架上的螺栓*，螺纹应完好无损，不允许有松动现象。手轮上的紧固螺母，如发现松动应及时拧紧，以免磨损连接处或丢失手轮和铭牌。手轮如有丢失，不允许用活扳手代替，应及时配齐。填料压盖不允许歪斜或无预紧间隙。对容易受到雨雪、灰尘、风沙等污物沾染的环境中的阀门，其阀杆要安装保护罩。阀门上的标尺应保持完整、准确、清晰。阀门的铅封、盖帽、气动附件等应齐全完好。保温夹套应无凹陷、裂纹。
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀,气动截止阀,电动蝶阀,气动蝶阀不允许在运行中的阀门上敲打、站人或支承重物；特别是非金属阀门和铸铁阀门，更要禁止。S31803双相不锈钢由于合金含量较高，在硫酸中耐蚀性较高，发生腐蚀的硫酸浓度、温度较高，因此在中板酸洗方面较普通〇Crl8Ni9、316L不锈钢难，酸洗工艺的合理与否，直接影响到产品的表面质量，在一定程度上制约了生产。围绕影响S31803双相不锈钢酸洗表面质量，通过对相关的加热、板坯修磨、酸液配比等进行综合试验，zui终确定一整套生产工艺，保证高质、生产。

不锈钢阀门主要零件材质

主要连接尺寸

主要连接尺寸

加工工艺

S31803双相不锈钢中板的工艺流程为:铸坯表面修磨--板坯加热—中板热轧—固溶处理―性能检验—表面酸洗—包装交库。其中中板固溶热处理工艺为:加热炉温1 050℃～1 080℃,水冷。不锈钢氧化皮由外到内可分3层，外层为氧化铁，极少量铬镍的氧化物；中间层以四氧化三铁为主的氧化物，且铬镍的氧化物也有所增加；内层铬镍的氧化物成为主导，有部分铁的氧化物（以氧化亚铁为主），酸洗的难度也取决于此层氧化皮的结构S31803属于奥氏体+铁素体双相不锈钢，是20世纪70年代开发的第二代双相不锈钢，适合制造各种工业热交换器。该钢小口径管材在国内的生产工艺已经比较成熟；而特殊用途的大口径钢管因夹杂物、强度等要求高以及生产工艺不成熟等原因目前主要从国外进口。长钢2007年开发大口径钢管，试制生产情况很不理想，成材率极低，只有24％，几乎全部报废。而当时的工艺失效分析方案还仅局限于夹杂的含量是否超标的层面上，缺乏zui基础的组织、性能和热处理工艺三者之间关

本文在对双相不锈钢性能特点进行分析的基础上, 了解双相不锈钢S31803 的焊接特点，设计双相不锈钢S31803（00Cr22Ni5Mo3N）的焊接工艺试验，通过焊后无损检测、铁素体的测定、晶间腐蚀、力学性能等等各项试验分析，进而认可双相不锈钢的焊接工艺。经过试验，可以总结出双相不锈钢焊接工艺：采用99.99％氩气惰性气体保护，进行手工钨极氩弧焊焊接。在焊接双相不锈钢时，可获得铁素体和奥氏体比例相对均衡的金相组织，经测定铁素体含量约在45-65％之间；焊接接头的机械性能和耐腐蚀性可充分得到保证。此项焊接工艺已获得CCS 船级社认可，并获得CCS 认可证书。
双相不锈钢、焊接工艺、试验分析双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半的特殊不锈钢，一般量少相的含量也需要达到30%。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点[1]。
 
      双相不锈钢从20 世纪40 年代在美国诞生以来，已经发展到第三代。它的主要特点是屈服强度可达400-550MPa，是普通不锈钢的2 倍，因此可以节约用材，降低设备制造成本。在抗腐蚀方面，特别是介质环境比较恶劣（如海水，氯离子含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀及腐蚀疲劳性能明显优于普通的奥氏体不锈钢，可以与高合金奥氏体不锈钢媲美。基于双相不锈钢全面和良好的综合性能，在各种焊接制造业已得到极广泛的应用，尤其在改装船技术项目中，奥氏体不锈钢已成为*的生产材料[2]。
      双相不锈钢具有良好的焊接性能，与铁素体不锈钢及奥氏体不锈钢相比，它既不像铁素体不锈钢的焊接热影响区，由于晶粒严重粗化而使塑韧性大幅降低，也不像奥氏体不锈钢那样，对焊接热裂纹比较敏感。它的导热系数大，线膨胀系数小，使焊后呈现良好的双相组织，具有的耐晶间腐蚀和塑韧性[3]。
     在对双相不锈钢性能特点进行分析的基础上, 了解双相不锈钢S31803 的焊接特点，设计双相不锈钢S31803（00Cr22Ni5Mo3N）的焊接工艺试验，通过焊后各项试验分析，进而认可双相不锈钢的焊接工艺。双相不锈钢管S31803 的规格为管径42mm，壁厚3mm，属于小直径钢管，其成分和机械性能参数如下表1-1，1-2，S31803 属于第二类中合金型不锈钢。

 
     根据我厂实际生产条件，对于管子一般采用CO2 焊和TIG 焊，而经过分析，小直径管材焊接时必须采用单面焊双面成形工艺，如果使用CO2 焊，管材内壁的焊缝成形难以控制，而用TIG 焊就容易的多。在使用TIG 焊的时候，应选用双相不锈钢相匹配的焊接材料，在这里我们选用TGS-329M 型号的TIG 焊丝。焊丝成分分析如下表2。

     根据工艺要求，对管子的焊接，一般采取水平固定焊（5G）和垂直固定焊（2G）两种焊接位置，而针对每种工艺，考虑到焊后试验的取样，所以每个位置应该少两根管子以保证力学性能试验。焊接现场工艺记录如图1，图2。

工艺要求：
1、焊接时采用直流反接DC(-)；
2、焊前需将管子对接面倒小角，打磨光滑进行4 点定位；水平定位焊时需在底部做标记，以方便取样试验；
3、打底焊时焊缝厚度应尽量薄，与根部熔合良好，收弧时要成缓坡形，如有收弧缩孔，应用磨光机磨掉。必须在坡口内引弧熄弧，熄弧时应填满弧坑，防止弧坑裂纹。
4、TIG 焊接时，为了保证管材内壁具有满意的焊缝熔合和成形，必须在管内充氩气，开始焊接前应进行通气3~5 分钟，通气的速度为5~10L/min，以保证氩气取代管内原有的空气。
5、层间温度应不大于150℃。对于双相不锈钢，导热性强，熔化性低，可以通过急冷方式进行降温控制。在焊接时，焊丝直线运丝，不作横向摆动，可以避免焊缝过热。焊后外观检验，检查焊缝外表面和内表面，外表面无缺陷，内表面经仔细观察，没有出现未焊透和内凹的现象；通过进一步的无损检测试验RT 和PT。经过分析，检验结果均符合标准。此外，我们还对焊接试样进行晶间腐蚀试验。晶间腐蚀试验包括压扁和弯曲两种，对于本试样，我们进行弯曲试验。按不锈钢晶间腐蚀试验方法，试样经700℃±10℃保温30 分钟，然后水冷，在硫酸-硫酸铜-铜屑中进行20 小时的沸腾试验。以试样管壁厚度2 倍为弯心直径，经90 度弯曲后检验，用5 倍放大镜管观察，双相不锈钢试样无晶间腐蚀裂纹。用宏观分析的方法对试样进行酸蚀后检验，亦无发现宏观缺陷。宏观照片如图3-1，
图3-2。

     在微观上，对焊缝和母材进行铁素体的测定，截取焊缝及母材的剖面试样，磨抛及试剂侵蚀后在显微镜下观察，试样焊缝及母材基体组织均为奥氏体+铁素体。采用Sisc Ias8 图像分析软件测定母材之铁素体含量，公测10 个视场，取平均值，检测结果为母材之铁素体含量约47%,奥氏体含量约53%（100%-铁素体含量），见图4-1，图4-2。1 号焊缝组织形貌
见图5-1，5-2，2 号焊缝组织形貌见图6-1，图6-2。
图4-1 SH-TIGS318032G 母材组织形貌及铁素体含量形貌
（注：图中白色块状成分为铁素体，黑色部分成分为奥氏体）

     经分析，可进行力学性能试验，其中力学性能取样为拉伸2 根，正反弯各2 根，以及宏观一块。拉伸、弯曲参数符合CCS 船规标准。到此为止，所有对于检验焊后材料性能的各项试验都已经完成，在试验中严格遵守CCS船规标准，由CCS 验船师参与焊接试验和焊后检验。经过试验，可以总结出双相不锈钢焊接工艺：采用99.99％氩气惰性气体保护，进行手工钨极氩弧焊焊接。在焊接双相不锈钢时，可获得铁素体和奥氏体比例相对均衡的金相组织，经测定铁素体含量约在45-65％之间；焊接接头的机械性能和耐腐蚀性可充分得到保证，经测定其抗拉强度在740N/mm2 左右。与本文相关的产品有：化工污水耐腐蚀双相钢减压阀