焊接二联钢的方法技术

本发明专利技术涉及一种在保护气存在下焊接二联钢的方法，焊接中不使用焊接助剂，而在保护气中加入氮气，并采用其铬含量为２８－３５重量％，镍含量为３－１０重量％的奥氏体－铁素体二联钢。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在有保护气存在。二联钢为具有不同组分的铁素体-奥氏体两相结构的不锈钢。二联钢意指铬和钼主要以铁素体相存在，镍和氮以奥氏体相存在。二联钢由于其耐腐蚀特性常用于有腐蚀气氛的环境中。二联钢特别在尿素装置中得到成功的应用，在尿素装置中，二联钢要与腐蚀性的氨基甲酸铵接触，特是在尿素装置的高压区。在这些地方关键的部件如高压容器和人孔、管道、法兰和阀门周围的密封件均由二联钢制造。在工厂中二联钢的使用要求二联钢部件互相相连。二联钢的焊接是接合双金属零件领域的技术人员所已知的方法。双金属零件在有所谓保护气下焊在一起，该保护气提供惰性气氛。本领域技术人员通常采用氩和氦作为保护气。这些保护气防止在焊接过程中的氧化。二联钢焊接的缺点是，如果必须保持钢的特性，则在不使用维护焊缝的焊接助剂时不能将二联钢零件焊在一起。该钢的特性包括机械特性如抗拉强度、延展性和耐腐蚀性。特别是在采用如IBW(内孔焊接)、激光束焊接或电子束焊接等焊接技术时，在不损害二联钢的特性条件下不能使用二联钢，因为这些焊接技术不允许使用焊接助剂。这些焊接技术例如对制造无裂隙的管对管板的连接是需要的。本领域技术人员通常采用焊接助剂如涂剂焊电极和固体焊料或充填焊料。本专利技术的目的是消除上述缺点，并在无焊接助剂的情况下焊接二联钢，同时又不损害二联钢的特性。申请人发现一种在有保护气下不使用焊接助剂的二联钢焊接方法，在保护气中加有氮气。更具体而言，该方法是在有保护气存在下不使用焊接助剂，保护气中加有氮气，并采用奥氏体-铁素体二联钢，其铬含量为28-35重量％，镍含量为3-10重量％。优选使用下列组成的奥氏体-铁素体钢C 最大0.05重量％Si最大0.8重量％Mn0.3-4.0重量％Cr28-35重量％Ni3-10重量％Mo1.0-4.0重量％N 0.2-0.6重量％Cu最大1.0重量％W 最大2.0重量％S 最大0.01重量％Ce最大0.2重量％其余为Fe和通常的杂质和添加剂，铁素体含量为30-70体积％。较优选是C含量为最大0.03重量％，特别优选最大为0.02重量％；Si含量最大为0.5重量％；Cr含量为29-33重量％；Ni含量为3-7重量％；Mo含量为1-3重量％，特别是1-2重量％；N含量为0.36-0.55重量％；和Mn含量为0.3-1重量％。铁素体含量较优选为30-55体积％。奥氏体相的Cr含量较优选至少为25重量％，特别是至少27重量％。优选将1-10体积％的氮加到保护气中，特别是1-5体积％，更优选为1-3体积％。本专利技术的优点在于，可采用IBW焊接、激光束焊接、电子束焊接按二联钢，同时保持其特性。将铁素体-奥氏体钢焊接在一起的广泛使用的实施方案包括通过所谓的搭接焊将钢部件互相连接。为此使用已知的焊接方法通过将一层铁素体-奥氏体二联钢施加到通常较廉价的碳钢的基面上以制成接触表面。使用本专利技术的焊接方法将另一个二联钢物体或用二联钢接触面连接到所述的搭接焊上。但是所焊的物体常会因为在搭接焊的二联钢中的细裂纹的产生而剥落。现已发现，通过一种能使二个或多个二联钢零件经搭接焊的方法来消除该缺点。在该方法中，金属零件的接触面部分或全部由铬含量为28-35重量％和镍含量为3-10重量％的铁素体-奥氏体钢制成，接着去除接触面最上面的0.1-1.0mm，优选0.2-0.8mm，特别是0.3-0.7mm，然后再将金属零件焊在一起。该上面层可用本领域技术人员已知的方法如研磨、锉、使用磨料等来去除。本专利技术的焊接和搭接焊方法在制造管部件如法兰和阀门的制造中特别有用，因为这类管部件对裂隙腐蚀不太敏感。这类部件由铬含量为28-35重量％和镍含量为3-10重量％的二联铁素体-奥氏体钢制成，并用焊接方法或搭接焊方法相互连接，过程中不使用焊接助剂，而是将1-10体积％的氮加到保护气中。特别是在尿素装置的高压区的法兰和阀门的特殊的焊缝能以本专利技术方法有效地制造。因此，本专利技术特别涉及焊接方法和搭接焊方法在尿素装置中的应用。上述的管部件是泄漏的来源。在采用对裂隙腐蚀敏感的材料时，腐蚀将随时间在管部件所内含的裂隙中发生，这就导致工艺流体的泄漏。特别是例如在尿素装置的高压区会发生。这样装置将会因安全及环境法规而停运。如果这类管部件使用本专利技术方法制造，则其对裂隙腐蚀的敏感性小得多，并且防止了泄漏。在采用上述二联钢时，对腐蚀的低敏感性就可使用更多的泵来代替重力以输送工艺物流。着就不需要将设备单元布置成一个在另一个的上面，如尿素工厂的高压氨基甲酸盐冷凝器和反应器那样。所有设备单元都可在地面布置，这可实现大量投资节省。重要的是本专利技术中使用的二联钢要有好的铁素体-奥氏体分布。如果其分布不是最佳，则该钢的特性将下降。这可导致管道和设备的裂纹，并且该钢对腐蚀也更敏感。已发现通过涡流线圈进行测量可容易地测试铁素体-奥氏体钢的均匀性。当一片金属通过这种线圈时，会直接显示分布不足的地方。代替这种涡流线圈测量的方法是破坏性方法。尿素可在合适的压力(如12-40MPa)和合适的温度(如160-250℃)下将(过量)氨和二氧化碳引入合成区来制备，首先按下列反应形成氨基甲酸铵然后形成的氨基甲酸铵按下式经脱水形成尿素由氨和二氧化碳反应成尿素的理论上可达到的转换率由热力学平衡状态决定，并取决于例如NH3/CO2比(N/C比)、H2O/CO2比和温度，并可借助于下列文献描述的模式计算Bull.of the Chem.Soc.ofJapan(日本化学学会会刊)，1972年，45卷pp.1339-1345和J.AppliedChem.of the USSR(苏联应用化学杂志)(1981)，54卷，pp.1898-1901。在由氨和二氧化碳转化为尿素中，涉及作为反应产物的尿素合成溶液，它主要由尿素、水、氨基甲酸铵和未结合的氨。除尿素合成溶液外，还可包括合成区的未转化的氨和二氧化碳和惰性气体的气体混合物。将氨和二氧化碳从气体混合物中去除，并优选返回到合成区。实际上，可采用各种方法制备尿素。起初是在所谓的通常的高压尿素装置制备尿素，它在60年代末采用在所谓的尿素汽提装置实施的方法成功的。通常的高压尿素装置意指未转化成尿素的氨基甲酸铵被分解的尿素装置，通常过量的氨在比合成反应器的压力低很多的压力下排放。在通常的高压尿素装置中，合成反应器在温度为180-250℃和压力为15-40MPa下操作。在通常的高压尿素工厂中，在1.5-10MPa压力下膨胀、解离和冷凝后，未转化成尿素的反应物作为氨基甲酸盐物流返回尿素合成区。此外，在通常的高压尿素装置中，氨和二氧化碳直接送入尿素反应器。在通常高压尿素工艺的尿素合成中的N/C比为3-5，CO2转换率为64-68％。起初，这类通常的尿素装置曾设计成所谓的“一次操作”工艺。这时未转化的氨经酸(如硝酸)中和并转化成氨盐(如硝酸铵)。不久这些通常的一次通过的尿素工艺被通常的再循环工艺所取代，在再循环工艺中，所有未转化的氨和二氧化碳作为氨基甲酸盐物流返回尿素反应器。在回收区，未转化的氨和二氧化碳从在合成反应器中得到的溶液中去除，在此工艺中尿素包含在水中。接着在蒸发区利用减压蒸发掉水，而使水溶液中的尿素转变成尿素。尿素汽提装置意指未转化成尿素的氨基甲酸铵基本上被分解的尿素装置，通常过量的氨在与合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在有保护气存在下焊接二联钢的方法，其特征在于，不采用焊接助剂，并且将氮加入到保护气中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JMG埃肯波姆，JH梅森，HCGM施里詹，
申请(专利权)人：DSM有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]