双相不锈钢焊管硏究的意义

焊接技术作为钢结构三大连接(焊接、栓接、铆接)中最主要的连接手段，因其不削弱构件截面的特点，成为了钢构件、金属加工中理想的连接方式。焊接构件具有结构形式合理、结构强度高、焊接接头的不渗透性好、投资省、劳动条件好、生产率高等优越之处。传统的奥氏体不锈钢在晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀方面的抗力不足，尤其是应力腐蚀引起的断裂，其危害性极大。为解决一般奥氏体不锈钢这些性能的不足，研制开发了双相不锈钢焊管。

双相不锈钢焊管(Duplex Stainless Steels,简称DSS)发明于20世纪20年代，但由于存在材料、焊接等问题，一直没有大规模应用。20世纪70年代，随着冶金技术进步和对氮元素对不锈钢重要作用的认识，幵发了第二代新型的含氮双相不锈钢焊管，材料的焊接性得到改善，使双相不锈钢焊管在国外大量应用。20世纪90年代开始国内也逐步大量使用，双相不锈钢焊管具有优良的综合性能，如高强度、高抗疲劳强度、低温高韧性、耐孔蚀性、对应力腐烛裂纹不敏感等，在50〜280°C范围内常常具有优良的力学性能、焊接性能和有竞争力的价格因素。因此，DSS的应用发展十分迅速，大有取代奥氏体不锈钢的发展趋势。最初广泛用于天然气和石油管道、热交换器、压力容器和造纸工业中，近年来在一般民用工程和能源交通方面也逐步得到应用。其中焊接件和焊接结构的应用尤其广泛，比如在石油管道、海洋平台和造船等行业。

双相不锈钢焊管在特种船舶制造中用广泛，使用双相不诱钢建造的化学品船防腐能力非常强，可以承载的化学品种类高达几百种，载货船舱不必刷油漆，各舱装载的化学品不易相互渗透，船舶安全大大提高。若使用碳钢建造，只能装载几十种化学品，需要在使用一段后不断刷补舱内油漆，船东后期维护费用高。

船体结构是一种典型的焊接结构。据统计，现代造船中焊接工作量在整个船体建造总工作量中占相当大的比例，焊接的质量和生产效率直接影响到船体的建造周期、成本和使用性能。对船体钢板比较薄的船舶来说，焊接引起的变形更为严重，这将会给船体装配、主辅机系统的安装带来极大困难，甚至达不到质量检验要求。因而在船舶设计中运用正确的焊接工艺参数、合理的焊接方法和预测程序，来减少焊接缺陷，控制与矫正施工中的焊接变形就显得尤为重要。只有这样才能提高焊接质量和外形美观的度，并且实现装配工作中的无余量装配。而目前我国造船厂对焊接变形的控制主要是凭借经验或者利用一些由实验数据统计总结出来的简单公式，这样难以达到装配工艺要求的精度和性能。在分段合拢时，往往需要花费大量的时间进行矫正和铲割工作，有时甚至因无法矫正到合格标准而 使整个结构报废。另外，焊接变形还会引起舱壁和外(壳)板的凹凸变形，使船体结构强度降低。

特别地，对于某些化学品船使用的双相不锈钢焊管内舱壁，其焊接变形远较碳钢 为大，而且双相不锈钢焊管焊接成型后，不能再用热加工的方法进行矫形。为了满足 加工精度，工程上广泛使用的技术是预留反变形技术，这就要求在施工之前准确，进行焊接变形量的预测，掌握焊接残余应力的分布规律。在船舶设计和零部件加 工中就加以合理而严格地控制焊接残余应力和变形，这对提高焊接质量、保证船体强度和提高生产效率很有必要，对增强我国制造业的国际竞争力具有重要的现 实和长远意义。

总之，双相不锈钢焊管能否成功的应用关键在于焊接，由于焊接生产中绝大部分 都采用局部加热的方法，所以不可避免地产生应力和变形。焊接应力和变形不但 能引起热裂纹、冷裂纹等工艺缺陷，还在一定程度上影响焊管的强度、刚度。残 余应力是影响焊接结构强度和性能的重要指标，收缩变形量可用于确定焊接工艺中正确的装备余量。此外，焊接应力和变形还会影响到焊管的加工精度和尺寸稳定性。因而准确地预测焊接结构的残余应力和变形的大小是迫切需要解决的重要 课题。