2205双相钢加氢高压空冷器的制造方法

王安寅

摘 要：双相钢是铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢结合后形成的新材料，具有强度高、耐腐蚀性强和韧性良好的优点，在当下设备加工中具有广泛的应用价值。该文针对2205双相钢加氢高压空冷器国产化的研制工作、技术指标和技术控制要点等进行了全面分析，提出关键制造技术和制造方法。并针对加氢高压空冷器操作运行、工艺系统要求等提出了合理化建议，旨在为科研机构、设备厂家等提供一定的理论借鉴价值。

关键词：双相钢；加氢高压空冷器；制造方法；标准

中图分类号：TE986 文献标志码：A

0 前言

近年来，国内炼化、石油行业中进口原油比例大幅增加，由于进口原油含硫比例较高，腐蚀问题较为严重，对整个设备的危害不容忽视。2008年，国内石化组织针对Incoloy825材料进行自主研发，提出该合金材料具有良好的耐腐蚀性，且该材料已经初步实现了国产化，对降低设备腐蚀概率做出了突出贡献。为了更进一步提高高压空冷器材料的选择范围，有效降低设备成本，降低设备加工难度，国内相关设计研究机构进行了大量的试验研究。最终完成了2205双相鋼高压空冷器国产化的目标。初步形成了完整的技术方案，相关空冷设备投入运营后，取得了良好的效果。

1 2205双相钢加工制造技术要求

1.1 腐蚀要求

空冷设备经常应用于炼油产业中，其腐蚀试验必须满足ASTM G48-2003相关要求，这一试验方法在针对材料耐点蚀开裂效果中应用较多。双相钢投入应用后，介质中经常含有较高比例的氯离子、硫化物，为此需要评价该材料耐氯离子腐蚀性和抗硫化物腐蚀性的能力。遵守标准为YB/ T5326，试验方法规定较为详尽，具体合格标准可由厂家、业主协商确定。其中抗硫化物应力腐蚀试验可借助NACE TM 0177相关内容获悉，国内对应标准为GB/T 4157。相关内容规定了外加应力0.8 Rm下，被检测零件需要在720 h内不可发生开裂、断裂等问题。

1.2 硬度要求

第一，硬度值检测，2205双相钢材料的硬度值需要控制在HRC29-HRC31之间，硬度过高，可能会对焊接、轧制等操作产生负面作用，损伤较高。为此，采用2205双相钢材料进行加氢高压空冷器的制造中，必须考虑其硬度控制要求，结合产品实际数据进行全面合理化的分析，一般要求母材、焊接接头的硬度值在HRC25以下较为合理。

第二，硬度检测方案分析，双相钢材料的进行硬度检测中，主要方法包括：Vickers、Rock-well两种方法。结合双相钢特殊性，可不采用HBW法。需要引起相关人员重视的是维氏硬度、洛氏硬度的换算必须遵守一定的规律。

2 2205加氢高压空冷器制造要点分析

2.1 焊接方法

第一，焊接方法。双相钢空冷器的制造中，选择合适的焊接方法是保证焊接接头质量的关键步骤。考虑因素包括：热影响区和焊缝金属中铁素体的比例，这是工艺评定、接头处力学性能分析的关键要求。一般要求铁素体含量在35 %-40 %较为合理，这是维持良好冲击性能、硬度值的关键技术指标。其次，热影响区和焊缝金属中有害中间相的影响。从原因上分析，焊缝金属产生的有害相一般是在高温下产生，与其累计停留时间相关度较高。为此，焊接中必须详尽考虑这一要素的影响。

第二，含氧量对冲击性能的影响。焊接方法不同，对应接头含氧量会对冲击性能产生不一样的影响。试验结果表明，含氧量过高会引发焊缝金属冲击作用受到较大牵连。实际焊接操作中，必须严格控制气氛中氧含量的影响。一般要求含氧量低于1 000 mg/L较为合理。

第三，焊接层间温度的控制。API TR938要求层间温度需要控制在150 ℃之下，一般层间温度越低，对材料保护效果越好。在实际焊接工艺评定中，2205材料的层间温度不能高于100 ℃。这是保证材料满足焊接工艺要求和产品性能的关键举措。

2.2 管箱和管接头的焊接

2205双相钢管箱和管接头的焊接是整个操作中较难的部分。难点分析如下：第一，管箱焊接顺序，以降低管箱焊接变形为主要原则；第二，焊接方法和工艺流程的选择。经过前期摸索、模拟管箱制造工艺等可以确定，管箱的焊接方法如图1所示。

管箱焊缝处理中，其打底焊、内角焊等均需要借助二氧化碳保护焊完成相关操作，其他位置可借助手工焊完成要求。焊接操作中，相关工艺操作需要对应参数要求，为维持焊缝及热影响区的铁素体含量，层间温度一般不高于100 ℃。此外，焊接操作中需要尽量采用短弧焊、单道不摆动的运条方法，可维持焊缝、母材具有良好的融化效果，必须保证所有焊缝一次焊接合格。

再者，管接头焊接和胀接处理。加氢高压空冷器的制造中，2205双相钢材料和管板的连接方法首选强度焊，一般不建议采用强度焊和胀接相结合的方式。原因在于：材料强度高会导致胀接难度增加，胀接后还需进行特殊操作。部分厂家在进行管接头处理中可能会采用强度焊、贴胀相结合的运作模式。还进行了特殊胀接器具的制备，目的在于维持胀度大小低于2%，严格操作和控制管理可大幅提高管接头的制造质量。

2.3 管箱及管接头的检验

管箱焊接后需要针对承压焊缝进行射线检测（RT）、渗透检测（PT）、和超声检测（UT），保证所有检测结果均满足对应要求后方可进行相关处理。一般空冷厂家针对其进行处理中，第一遍会采用熔化焊、第二遍多采用填丝焊，焊后达到100 %PT检测合格方可判定满足标准。其次，管箱及管束加工后需要进行水压、氦气检验处理。无任何泄露后方可投入运营。

2.4 运行及工艺要求

结合当下高压空冷器的腐蚀泄露问题进行分析可以看出，空冷器制造具有一定影响，此外设备安装、设备运营、工艺布置等均会对其产生影响作用。首先，高压空冷设备投入运营后，需要定期进行工艺介质程度参数监测，包括其中氮化物、硫化物含量、pH值高低等，一旦其含量超出规定要求，必须进行有效处理来降低腐蚀作用。其次，流速控制。2205双相钢材料的空冷岛中，介质流速需要适当提高，一般维持在3 m/s～9 m/s范围内较为合理。这是提高材料耐腐蚀性的重要举措，同时可缩减加工制造成本。

近年来，国内双相钢材料的研发、应用、制造等均得到了快速发展，该文针对双相钢空冷器的加工制造关键要素进行了分析，旨在为实践操作提供一定参考。

参考文献

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