双相不锈钢工艺管道焊接方法技术领域
本发明涉及双相不锈钢的焊接方法技术领域。更具体地说，本发明涉及一种双相
不锈钢工艺管道焊接方法。
背景技术
S22053(中国牌号022Cr23Ni5Mo3N)双相不锈钢材料屈服强度高，不仅具有很强的
抗氯化物应力腐蚀能力，还有良好的综合力学性能。随着石油化工行业品质要求提高，
S22053双相不锈钢材料由于具有优良的性能，今后在石油天然气、化学工程及海洋工程方
面将得到广泛应用，大量运用到施工中，市场应用前景广阔。
焊接作为管道制造主要工艺，焊接接头质量好坏直接影响管道的使用性能，我公
司在进行260万吨/年重油加氢及油品质量升级项目工艺管道施工中，使用S22053双相不锈
钢材料管道195米，焊接量约4300吋，管道外径406mm～27mm，管道壁厚32mm～5.5mm，然而管
道壁厚直接导致焊缝及热影响区双相组织比例难以控制，影响焊接质量，工作效率降低。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种为提高焊接质量和工程项目效率，降低项目建设
成本，使用氩电联焊的方法进行S22053双相不锈钢工艺管道焊接的方法。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种双相不锈钢工艺管道焊
接方法，具体为S22053双相不锈钢，包括以下步骤：
1)采用V形对接焊缝，焊接位置为全位置；
2)打底焊与第二层焊道焊接采用钨极氩弧焊，焊枪内所通入的保护气体为纯氩气
或氩气与氨气的混合气体，混合气体中氩气体积大于95％，保护气体的流量为10-15L/min，
并控制线能量参数：管道壁厚≤10mm，线能量范围为1.0-1.5KJ/mm；管道壁厚介于10-20mm，
线能量范围为1.5-2.5KJ/mm；管道壁厚介于20-32mm，线能量范围为2.5-4KJ/mm；控制层间
温度低于250℃直至打底焊与第二层焊道焊完；
3)对于壁厚≤10mm的管道，以纯氩气气体保护电弧焊焊满，线能量控制为2.0-
3.0KJ/mm；对于壁厚介于10-32mm的管道，焊层用手工电弧焊填充和盖面焊，线能量控制为
2.5-4.0KJ/mm；并控制层间温度小于200℃直至焊满；
4)焊接完成后，进行酸洗钝化处理。
优选的是，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，步骤2)中焊枪内所通入的保护
气体中氨气的体积分数为2-3％。
优选的是，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，在步骤3)中，对于10≤壁厚＜
20mm的管道，使用单V坡口，并采用多层焊焊法。
优选的是，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，在步骤3)中，对于20≤壁厚≤
32mm的管道，使用上下复合V形坡口，并采用多层多道焊焊法。
优选的是，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，步骤2)钨极氩弧焊中采用
ER2209焊丝。
优选的是，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，步骤3)中纯氩气气体保护电弧
焊、手工电弧焊均采用焊条，以ER2209焊丝为焊芯，药皮则由以重量份计的如下组分组成：
氟化钙35-45份、钛白粉12-18份、氟化锶3-5份、碳酸镁5-8份、碳酸钡5-8份、氮化铬铁5-8
份、中碳锰铁3-5份、钼粉2-5份、玄武岩6-10份、鱼眼石8-12份和透辉石1-2份。
优选的是，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，所述焊条的制备方法如下：称取
氟化钙35-45份、钛白粉12-18份、氟化锶3-5份、碳酸镁5-8份、碳酸钡5-8份、氮化铬铁5-8
份、中碳锰铁3-5份、钼粉2-5份、玄武岩6-10份、鱼眼石8-12份和透辉石1-2份，混合均匀后
加入占其混合物总重的15-20％的钾钠水玻璃做粘接剂，将混合物涂覆在焊丝外，经油压式
焊条压涂机压制，在150℃下烘干1.5h，再于400℃下烘干0.5h。
优选的是，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，药皮占焊条的质量百分数为35-
40％。
本发明至少包括以下有益效果：
1)本发明根据S22053双相不锈钢材料管道材质的化学成份、力学性能、使用条件
和施焊条件综合考虑，同时考虑焊缝强度、耐腐蚀性、线膨胀系数、高温性能、焊接裂纹和气
孔的敏感性，使用氩电联焊的方法进行S22053双相不锈钢材料工艺管道焊接工作，有效的
提高了焊接质量，降低了生产成本，焊丝选用ER2209，选取了更加合适的焊条焊丝，对焊接
合格率起到了保障作用；
2)本发明在打底焊和第二层焊道时优先选用含有2-3％氨气+97-98％氩气的保护
气体，可以减少焊接材料中N元素的损失，使得铁素体组织能更好地向奥氏体组织转变，保
证获得合理的比例，并且氨气在一定程度上作为还原剂，可以使打底焊的内表面完全避免
氧化，提高抗点蚀能力；
3)本发明在填充和盖面焊时，选用的焊条以ER2209焊丝为焊芯，药皮则由氟化钙、
钛白粉、氟化锶、碳酸镁、碳酸钡、氮化铬铁、中碳锰铁、钼粉、玄武岩、鱼眼石和透辉石制成，
其中碳酸镁和碳酸钡其造渣和造气作用，氟化钙、氟化锶均为造渣剂，调节渣熔点，鱼眼石
为钾、钙的氟化物硅酸盐矿物，透辉石为钙和镁的硅酸盐，鱼眼石和透辉石均具有防氧化的
作用，而玄武岩为二氧化硅、三氧化二铝、氧化铁的混合物，具有坚硬耐磨耐腐蚀的特性，这
些组分组合在一起具有促进焊缝成形，降低焊缝气孔率，焊接时熔融态的液态金属表面张
力，从而提高其流动性，促进焊缝成型美观的作用，同时，焊缝的强度高、韧性高、抗腐蚀性
强，成型美观。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本
发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说
明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所
述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：
一种双相不锈钢工艺管道焊接方法，具体为S22053双相不锈钢，包括以下步骤：
1)采用V形对接焊缝，焊接位置为全位置；
2)打底焊与第二层焊道焊接采用钨极氩弧焊，焊枪内所通入的保护气体为纯氩气
保护气体的流量为10-15L/min，并控制线能量参数：管道壁厚≤10mm，线能量范围为1.0-
1.5KJ/mm；管道壁厚介于10-20mm，线能量范围为1.5-2.5KJ/mm；管道壁厚介于20-32mm，线
能量范围为2.5-4KJ/mm；控制层间温度低于250℃直至打底焊与第二层焊道焊完；
3)对于壁厚≤10mm的管道，以纯氩气气体保护电弧焊焊满，线能量控制为2.0-
3.0KJ/mm；对于壁厚介于10-32mm的管道，焊层用手工电弧焊填充和盖面焊，线能量控制为
2.5-4.0KJ/mm；并控制层间温度小于200℃直至焊满；
4)焊接完成后，进行酸洗钝化处理。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，步骤2)中焊枪内所通
入的保护气体为氩气和氨气的混合气体，且氨气的体积分数为2-3％。
在步骤3)中，对于10≤壁厚＜20mm的管道，使用单V坡口，并采用多层焊焊法。
其中，步骤2)钨极氩弧焊中采用ER2209焊丝。
其中，步骤3)中纯氩气气体保护电弧焊、手工电弧焊均采用焊条，以ER2209焊丝为
焊芯，药皮则由以重量份计的如下组分组成：氟化钙35份、钛白粉12份、氟化锶3份、碳酸镁5
份、碳酸钡5份、氮化铬铁5份、中碳锰铁3份、钼粉2份、玄武岩6份、鱼眼石8份和透辉石1份。
其中，所述焊条的制备方法如下：称取氟化钙35份、钛白粉12份、氟化锶3份、碳酸
镁5份、碳酸钡5份、氮化铬铁5份、中碳锰铁3份、钼粉2份、玄武岩6份、鱼眼石8份和透辉石1
份，混合均匀后加入占其混合物总重的15-20％的钾钠水玻璃做粘接剂，将混合物涂覆在焊
丝外，经油压式焊条压涂机压制，在150℃下烘干1.5h，再于400℃下烘干0.5h。
其中，药皮占焊条的质量百分数为35％。
实施例3：
在实施例1的基础上，所述的双相不锈钢工艺管道焊接方法，步骤2)中焊枪内所通
入的保护气体为氩气和氨气的混合气体，且氨气的体积分数为2-3％。
其中，在步骤3)中，对于20≤壁厚≤32mm的管道，使用上下复合V形坡口，并采用多
层多道焊焊法。
其中，步骤2)钨极氩弧焊中采用ER2209焊丝。
其中，步骤3)中纯氩气气体保护电弧焊、手工电弧焊均采用焊条，以ER2209焊丝为
焊芯，药皮则由以重量份计的如下组分组成：氟化钙45份、钛白粉18份、氟化锶5份、碳酸镁8
份、碳酸钡8份、氮化铬铁8份、中碳锰铁5份、钼粉5份、玄武岩10份、鱼眼石12份和透辉石2
份。
其中，所述焊条的制备方法如下：称取氟化钙45份、钛白粉18份、氟化锶5份、碳酸
镁8份、碳酸钡8份、氮化铬铁8份、中碳锰铁5份、钼粉5份、玄武岩10份、鱼眼石12份和透辉石
2份，混合均匀后加入占其混合物总重的15-20％的钾钠水玻璃做粘接剂，将混合物涂覆在
焊丝外，经油压式焊条压涂机压制，在150℃下烘干1.5h，再于400℃下烘干0.5h。
其中，药皮占焊条的质量百分数为40％。
实施例3为最厚的双相不锈钢工艺管道，焊接完成后，探伤片子共计3776张，一次
合格3776张，合格率100％。本申请的发明人针对实施例3的焊缝进行焊接接头理化性能试
验，结果表明，焊接处实测的铁素体含量在规定的铁素体含量之内，说明奥氏体和铁素体的
比例控制大体相当，符合要求；焊接接头具有良好的抗氯离子腐蚀性能；焊接接头的抗拉强
度为988-1000MPa，屈服程度为762-795MPa，面弯与背弯180°均合格，焊缝的平均冲击值为
72J，热影响区的平均冲击值为77J；焊接接头没有出现氢脆现象，裂纹率为0％，说明抗冷裂
性强。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列
运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地
实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限
于特定的细节和这里示出与描述的实施例。