一、无锡不锈钢市场的基本情况
无锡地处江苏省南部、中国经济发达的长江三角洲中部，北靠长江，南濒中国第三大淡水湖──太湖；西离南京183公里，东距上海128公里，是江苏省省辖的一个沿海城市，是中国十五个经济中心城市和十个重点旅游城市之一。全市面积4650平方公里，人口430万，下辖江阴、宜兴两个市(县)和崇安区、北塘区、南长区、滨湖区、惠山区、锡山区和新区七个区。2004年全市国内生产总值2350亿元，同比增长17.4%；财政收入354.74亿元，同口径增长33.6%；规模以上工业实现增加值1088.88亿元，增长31.6%；社会消费品零售总额579.21亿元，增长18.9%；进出口总额218.46亿美元，增长51.9%；协议注册外资65.14亿美元，增长30.1%；到位注册外资32.58亿美元，增长20.6%；全社会固定资产投资1114.13亿元，增长24.7%；城镇居民人均可支配收入13588元，增长16.7%；年末人均本、外币储蓄存款余额27076元，增加3158元。
无锡是典型的工商业城市，第三产业占国民经济的比重为40.2%，2004年，全市商品市场成交额突破千亿元，百亿元市场增加到6家。无锡不锈钢市场位于无锡综合物流园区，地处沪宁高速公路与312国道之间，是全国最大的不锈钢市场群。通过实地考察，感到无锡不锈钢市场主要有以下几个特点：
一是市场规模大。该市沿312国道，东起无锡新区、西至洛社镇30公里的物流带内，目前已建成不锈钢专业市场3处，市场面积50余万平方米，市场经营业户500余户，年市场交易额200余亿元，各市场对财政的贡献超过2亿元。其中，无锡南方不锈钢市场经营面积30余万平方米，年交易额120亿元；无锡大明不锈钢市场经营面积15万平方米，年交易额58亿元；无锡华东不锈钢市场经营面积10万平方米，年交易额20余亿元。而且，该市目前还在沿312国道规划建设两处不锈钢市场，占地均在100亩左右。
二是市场影响大。无锡不锈钢市场已经成为国内重要的不锈钢交易中心之一，对全国不锈钢的供求和价格有着重要的影响，被业内人士称为“不锈钢价格的晴雨表”。该市最早建成的华东不锈钢市场，是部级重点市场。由于地理位置和交通条件的限制，该市场逐步被南方不锈钢市场和大明不锈钢市场取代，但整个无锡不锈钢市场呈现出快速健康发展的势头。2003年，该市不锈钢交易量仅次于广东佛山，列全国第二位。据业内人士反映，目前无锡不锈钢市场的交易额已经超过广东佛山，成为全国最大的不锈钢市场。
三是直接接轨国际国内市场。无锡不锈钢市场充分发挥其长三角开放城市的口岸优势，紧紧承接上海和华东各省市的经济发展，将国际国内著名的不锈钢生产企业吸引到该市场，将自身打造为极具竞争实力的一级批发市场。目前，来自欧洲的阿维斯塔、帝森克虏勃、阿赛勒和来自韩国的浦项制铁等全球60家知名钢厂大举涌入无锡不锈钢市场寻找商，形成一个与国际市场接轨的供应体系，同时，太原钢铁、宝山钢铁、鞍山钢铁、大连钢铁等数十家国内大型不锈钢生产企业均把无锡不锈钢市场作为主要的交易基地。
四是带动作用强。原来无锡并没有不锈钢加工企业，受市场的带动，近年来，该市迅速发展形成100余家不锈钢加工企业。市场带动企业，企业促进市场，短短几年间，在无锡形成一个以不锈钢加工、销售为主体的重要产业。其中，以大明、光大等为代表的无锡不锈钢企业加快提升科技含量，先后投资2.3亿元，引进各种高端设备和技术，提高产品附加值，降低采购成本，取得了引人注目的发展。
五是市场配套完善。目前，无锡不锈钢市场已成功引进3条由德国和意大利制造的水下等离子切割和分条平直生产线、4条国际先进水平的不锈钢冷轧和热轧流水线，一个以国际著名不锈钢厂商为供应链，以世界先进加工设备为装备核心的全国最大不锈钢加工配送中心已经崭露头角。
二、无锡不锈钢市场的成功经验
据了解，无锡不锈钢市场的形成与周村不锈钢市场基本在同一时期。但是，经过10余年的发展，该市场已经跃居全国第一，在国内不锈钢市场有着举足轻重的影响。总结无锡不锈钢市场的成功经验，有这样几条可资借鉴：
一是领导重视。无锡市高度重视市场的培育发展，市政府专门成立市场发展领导小组，由市长亲任组长，涉及市场规划、建设、管理及培育、发展等方面部门主要负责人全部是领导小组的成员。同时，对每个专业市场，也组建专门的工作班子，相关市区的主要负责人牵头挂帅，负责市场的建设和发展。这个工作班子从市场立项开始，对所有事项一包到底，既负责市场的规划建设，又负责市场的管理服务，市场在建设经营过程中的任何困难问题，都直接提交领导小组研究解决，使市场在建设管理全过程都得到政府和有关部门的快捷服务。
二是政策优惠。无锡不锈钢市场对所有业户均提供三年的政策优惠，企业所得税和地方征收的综合基金，前两年全部免交，第三年减半征收。金融单位也为市场业户提供了极具吸引力的优惠政策，凡在市场内经营的业户，银行可根据其仓储货物提供质押贷款，其中，大户按照库存货物价值的70％提供贷款，小户按60％提供贷款，仅此一项，就为市场业户提供了数十亿元的资金扶持，极大地缓减了业户的资金压力,增强了市场的竞争力。同时，银行提供快速结算业务，业户开出支票，银行间随时办结，随时到帐，加速了市场业户的资金周转，提高了市场业户的信用。
三是部门支持。业户普遍反映，无锡不锈钢市场的经营环境非常优越，从来没有乱检查、乱罚款、乱收费等“三乱”行为，在市场上，除了保安等市场管理人员外，基本见不到政府部门的工作人员。一名从周村去的业户说，他到无锡一年多了，没见过任何一个部门上门检查。在这里，不需要请客送礼，但政府提供的服务非常方便及时到位。大明不锈钢市场设有服务办公室，由当地镇政府派驻工作人员，负责解释政策，帮助办理各种手续，协调解决业户遇到的困难和问题。在南方不锈钢市场，每月的21日，国税、地税部门都要召集业户召开例会，说明税收政策，提醒业户应该注意的事项，深受业户欢迎。
四是大户带动。在无锡，每个不锈钢市场都有一批大户支撑着市场的发展。其中，南方市场年交易额在5亿元以上的业户就达10余户，其中多数是国内各大不锈钢生产企业在江苏的总、总经销商。大明不锈钢市场则是以大明不锈钢公司为主体建设的，该公司是全球七大不锈钢生产企业在江苏的一级商，年销售收入达35亿元，创利税2.17亿元。该公司还引进了国际领先技术的水下等离子切割机、分条平直机等先进设备，在自己加工的同时，也为市场业户提供加工服务，增强了市场的竞争力。
五是市场规划超前，管理规范。无锡市将不锈钢市场作为无锡综合物流园区的骨干部分，纳入全市物流园区总体规划。已经建成的3处市场中，除最早建成的华东不锈钢市场因历史原因档次相对落后外，其它专业市场均有较高水平的规划设计。特别是2001年建成的大明不锈钢市场，其经营、仓储、加工功能设计非常完备，得到国际有关方面专家的充分肯定。该市场将经营与仓储加工完全分开，全部产品在仓储区集中整齐摆放，市场人流车流不断，交易十分红火，但整个市场显得干净整洁，看不到其它市场常见的忙乱现象。南方不锈钢市场云集了300余家不锈钢经营企业，但市场内井井有条，没有一户乱摆乱放和店外经营。
三、对我区建设发展不锈钢市场的几点建议
我区的不锈钢市场在发展基础、市场容量、市场知名度以及区位、交通等方面，也具有一定的优势。据市场业户反映，目前周村不锈钢市场是仅次于无锡、佛山的第三大不锈钢市场。但是，与无锡相比，我区市场年交易额仅10亿元左右，至今没有形成一个较具规模的专业市场，政策扶持、市场环境等方面也存在不小的差距。做大做强我区的不锈钢市场，大有可为，也有大量的工作要做。
1、尽快规划建设不锈钢专业市场。目前，我区的不锈钢专业市场规划建设已经正式提上议事日程，其中，不锈钢市场已经正式立项，不锈钢市场正在规划论证。天河不锈钢市场规划占地110亩，计划建成集经营、仓储、加工为一体的不锈钢加工贸易中心，建成后可容纳不锈钢经营业户90余户，年交易额20亿元以上，新增各项税费收入近千万元。该项目已经确定为区级重点商贸流通项目，建议就该项目组建专门的工作班子，重点挂包扶持，促其尽快上马。
2、研究制定扶持发展不锈钢市场的优惠政策。市场的培育发展，离不开政策的优惠扶持。建议近期组织有关部门对无锡不锈钢市场进行实地考察，在此基础上，结合无锡的成功经验，就该项目的规划建设召开专题协调会，明确我区培育发展不锈钢市场的有关政策措施。
【关键词】凝汽器铜管不锈钢冷却管
凝汽器是凝汽式或抽汽凝汽式汽轮发电机组的重要辅机设备,凝汽器的运行情况的优劣直接影响到整个机组的正常运行。而冷却管腐蚀是影响凝汽器安全稳定运行的一个主要隐患。
我厂两台6MW机组均配用的是N-560型凝汽器,冷却管采用的是Φ20×1的黄铜管,材质为HSn70-1A。两台机组运行至今已有近九年的时间,凝汽器的冷却管出现了大面积的泄漏现象,已经严重影响机组的安全运行,虽经过部分换管,但问题始终不能从根本上解决。所以我们决定对凝汽器进行换管,并考虑对冷却管进行重新选材。
目前,国内凝汽器冷却管采用的管材主要有黄铜、白铜、钛合金和不锈钢等。钛合金作为冷却管的新型工程材料,对各种水质都具有极强的耐蚀性。作为最耐腐蚀的结构金属,其密度小、强度高,并且在沸水环境的研究中,钛的腐蚀阻力显着地高于铜镍合金。在其他材料不能耐受侵蚀的情况下,钛可以说是最佳选择。由于钛管价格昂贵及安装费高,西方国家和我国都只限于滨海电站和核电站中应用,连接造成的电偶腐蚀和管内结垢仍有待解决,这些都限制了它的全面推广。因此下面只对白铜、黄铜和不锈钢进行比较。
1.材料性能
国内外常用的铜管和不锈钢管的化学成分、物理和机械性能见下表1。
可以看出,不锈钢管从材料性能上有以下几个优点:
1)不锈钢管材料的强度大于铜管,从而提高冷却水管在运行过程中对汽侧的高速蒸汽及水滴的抗冲击能力。
2)不锈钢管的弹性模量大于铜管,表明其抗拉强度好,线膨胀系数低于普通铜管,减少来自内部的应力。
3)不锈钢管抗结垢能力强,因为污垢层与不锈钢的热胀系数差别很大,当受热时,由于线型曲率变化不等而自动脱落。
4)在凝汽器的空气冷却区内,经常积聚一些不凝气体,主要由氨气、二氧化碳等,铜管对氨气产生的腐蚀极为敏感,造成氨腐蚀。相反,不锈钢管抗氨腐蚀能力很强。
5)由于不锈钢的抗拉强度和屈服强度较大,所以不锈钢的使用寿命也相应的延长,一般不锈钢管的使用寿命在20年左右,而铜管的使用寿命只有10年左右。
2.传热效果:
虽然从铜和不锈钢材料的导热率看,铜的导热率是不锈钢的10倍,但热交换器总的传热系数是由多个因素决定的。热交换器的传热过程如下:
在以上的三个传热过程中,除铜的导热率比不锈钢高以外,不锈钢管在以下的几个方面具备优势:
1)不锈钢管和铜管相比高粗糙度的金属表面不会形成稳定的水膜,出就是说水膜热阻较小,增强了蒸汽与管外壁的换热效果。
2)因不锈钢的强度较大,同规格的管子可做的比铜管薄,这样以来管子的导热效果也得到相应的提高。
3)因为不锈钢管的壁厚较薄,其相应的内表面积也比同直径的铜管大,因此其对流换热效果也相应提高。
综合以上的几个方面,通过计算可知,采用薄壁不锈钢管的凝汽器和采用铜管的凝汽器换热效果基本相当。
3.经济性。
目前,国内凝汽器用薄壁不锈钢焊接管的技术已日益成熟,其价格也有了大幅度的下降,采用同规格的薄壁不锈钢和采用铜管时的价格相差甚微。
关键词：双相不锈钢、管件、热成型、开裂、热处理、双相比
中图分类号：TG262文献标识码：A
前言
双相不锈钢是指它的微观组织是由铁素体相和奥氏体相二相组成的材料，二相各约占50％左右。在实际使用中其中一相约在40～60％之间较为合适。
根据两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一起，使双相不锈钢成为一类集优良的耐腐蚀、高强度和易于加工制造等诸多优异性能于一身的钢种。它们的物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间，但更接近于铁素体不锈钢和碳钢。双相不锈钢的耐氯化物孔蚀和缝隙腐蚀能力与铬、钼和氮含量有关，其耐孔蚀和缝隙腐蚀能力可以类似于316不锈钢，或者高于海水用不锈钢如6％Mo奥氏体不锈钢。所有的双相不锈钢耐氯化物应力腐蚀断裂的能力均明显强于300系列奥氏体不锈钢，而且其强度也大大高于奥氏体不锈钢，同时表现出良好的塑性和韧性。
问题的提出
随着双相不锈钢的广泛应用，双相不锈钢管件也开始大量使用，然而，管件的制作遇到了以下问题：
2.1、双相不锈钢在制作管件的过程中，一般都有一个反复加热和变形成型的程序，我们在压制三通时就遇到压制过程中管件开裂情况，而且开裂不是偶然的，是经常出现的，因此，为了提高成品率和产品质量，有必要找出双相不锈钢开裂原因和机理，最终拿出解决问题的工艺技术参数。
2.2、双相不锈钢耐蚀能力很大程度取决于双相比，资料表明[1]，点蚀电位与奥氏体含量之间的关系密切。在实际生产中，一方面由于原材料本身的相比例可能达不到标准要求，另一方面是在管件成型过程中由于反复加热使产品的相比例发生了改变，因此有必要经过热处理的手段恢复双相不锈钢的相比例。然而，标准提供的固熔温度范围很宽，在这个固熔温度范围内，由于材料化学成分的差异可能导致相比例满足不了标准要求，所以也有必要找出固熔温度——化学成分——相比例之间的关系，影响这三个参数的因素，最终拿出双相不锈钢的最佳热处理工艺规范。
3、双相不锈钢成型工艺
3.1、双相不锈钢热变形开裂机理
双相不锈钢不但具有铁素体不锈钢高强度耐氯化物腐蚀的优点，而且有奥氏体不锈钢韧性好、焊接性能好的优点，是一个非常有价值的钢种，然而，此类钢种在高温下形变易产生开裂。这主要是在高温下铁素体相较软，奥氏体相较硬，在变形过程中软相铁素体发生动态回复软化，硬相奥氏体发生动态再结晶软化，并且铁素体的软化先于奥氏体，应变主要集中在铁素体相中，这样在在两相之间就产生了变形的不协调，所以很容易在相界产生微裂纹，最终导致管件成型过程中的开裂。
3.2、双相不锈钢热变形规律探讨
相关研究资料显示：双相不锈钢在压缩变形过程中，随着压缩的进行，整个过程可分为三个阶段：在开始阶段，材料出现明显的加工硬化，在这个过程中伴随有铁素体的动态回复软化和奥氏体的动态再结晶软化，但硬化效果大于软化效果，仍然表现为加工硬化效果，流变应力值迅速增大；在达到应力峰值后，软化效果大于硬化效果，表现为流变应力值下降，当流变应力值趋于稳定后，硬化效果与软化效果基本持平，材料进入稳态流变应力阶段，此时，奥氏体发生了动态再结晶。稳态区越长，流变应力越低，说明材料的热塑性越好。
2205双相不锈钢的热变形过程处于γ+α的双相区，并伴随温度的变化相比例也发生变化，研究资料同时指出，2205双相不锈钢热变形过程也会发生γα的相变，即形变诱导相变。在热变形发生的情况下，2205双相不锈钢处于双相区，面心立方的奥氏体和体心立方的铁素体由于层错能的不同在热变形时的变形行为不同。体心立方结构的铁素体层错能较高，变形的软化主要通过应变时的动态回复实现，而面心立方结构的奥氏体层错能较低，其软化主要靠动态再结晶完成。2205双相不锈钢在热变形时，基体相铁素体为软相，变形首先在该相中进行，随着变形量的增加，应变在奥氏体相中也逐渐积累。由于铁素体相易发生动态回复而得以较快软化，故铁素体内的变形存储能较少，自由能变化较小；而奥氏体的层错能较低，不易发生动态回复，奥氏体晶粒内逐渐积累了越来越多的变形量，变形使奥氏体晶粒拉长，晶粒内部产生大量的变形带，形成变形集中且位错密度较高的区域。由于奥氏体晶粒内逐渐积累越来越多的变形存储能，使奥氏体自由能升高，而铁素体自由能可以近似认为不变。根据两相平衡的准则及杠杆原理，可以得到在奥氏体自由能增加的情况下，两相平衡时即相对于未变形条件，铁素体含量增加，奥氏体含量减少，发生γα相变。另外，由于热变形使轧件产生的变形热使试样温度略有升高，进一步推动了γα相变。相关研究资料研究表明，2205双相不锈钢形变诱导相变，存在以下规律：
2205双相不锈钢在热变形过程中发生γα的逆相变，随着变形量的增加，该相变的转变量增加。
2205双相不锈钢在热变形过程中发生的逆相变受变形温度的影响，变形温度越低，该相变的转变量就越大。
2205双相不锈钢在热变形过程中发生的逆相变受变形速率的影响，在同样的变形温度下，变形速率越大，相变的转变量就越大。
2205双相不锈钢在热变形过程中发生γα的逆相变，随着变形温度的增加，最大峰值流变应力减小。
3.3、双相不锈钢热成型工艺规范
知道了双相不锈钢的开裂机理和高温形变规律，我们不难确定双相不锈钢管件压制成型工艺，下面三张图是文献提供的
从图1和图2中可以看出，变形抗力随着温度升高而降低，温度越高，进入稳态流变时的变形量越少，材料的热塑性越好。同时，从双相不锈钢高温变形开裂机理我们也知道，材料的γ相量越少，高温时的两相变形的不协调就有缓冲余地，从而就不容易开裂。资料表明，双相不锈钢变形时，起始γ相含量控制在10%左右，终压γ相含量控制在30%左右，双相钢有着优异的热加工性能，而γ在这个含量范围，对应2205双相不锈钢一般的温度范围在1100℃~1250℃之间。综上所述，，双相不锈钢的最佳成型温度区间是1100℃~1250℃。图三给出的是通常奥氏体不锈钢与双相不锈钢的塑性与温度的关系曲线，不难看出，通常不锈钢的最佳成型温度在1050℃左右。
然而，在实际管件成型过程中，管件大多是厚度有限的，出炉后在1100℃以上的时间是很短的，因此在压制成型时，要控制压制道次和每道次的变形量，使流变应力在一个较低的水平上，从而防止管件开裂。
4、热处理工艺研究
双相不锈钢的性能主要受两相的性质、比例、尺寸、形态和分布以及元素分配等因素的影响。通常，镍和氮在奥氏体相中较多、钼和铬在铁素体相中较多。为了使双相不锈钢获得良好的耐腐蚀性和热加工性，现代双相不锈钢中铁素体与奥氏体两相的比例趋近于1：1。控制双相不锈钢中两相的相比例目前一般采用的方法是控制双相不锈钢中的化学成分和选择合适的热处理规范来实现。
4.1、平衡态下，化学成分与相比例的关系
为了获得理想的两相比，根据Schaeffler的组织图（图4），
图4
可以通过控制双相不锈钢中的Ni当量和Cr当量来实现；然而，实际管件制作过程是不可能调控管件材料的化学成分，但是，我们可以通过对原材料的Cr当量、Ni当量的计算，再根据Schaeffler组织图来确定原材料在平衡态下的双相比，由原材料的双相比来制订与之相适应的热处理工艺参数，从而最终获得我们需要的双相比。
4.2、固溶温度与相比例的关系
试样选取了四种不同规格的S31803钢管，两种国产钢管和两种进口钢管，分成4组分别编号，试样大小是30mmX20mmX钢管厚度，试验在实验室热处理炉进行，实验温度从950℃到1150℃，每隔25℃一次，共9次，试验结果见图5。每组试样在不同的温度下，虽然相比例有差异，但总的趋势是随着固溶温度的上升，α相含量增加。
图5：不同热处理温度，铁素体含量的变化
4.3、双相不锈钢最终热处理工艺规范
从上面我们已经了解到：
⑴、不同的固溶温度，同一材料的双相比是不同的，随着固溶温度的升高，奥氏体相逐渐减少，铁素体相逐渐增多。
⑵、不同的材料，在同一固溶条件下，他们的双相比可能也不同。
⑶、双相不锈钢的平衡态相比例可以通过计算确定，因此，原材料不同，由于其化学成分存在差异，所以其平衡态下的相比例也不同，要得到相同相比例的组织，可以通过热处理温度来调节。
因此，对我们管件制造来说，正确的热处理规范应按以下步骤确定：
首先按原材料的炉号计算原材料平衡态下的双相比，按照这个结果大致确定热处理固溶温度区间。
按炉号取试样模拟热成型，在热成型试件上取试样，按照计算的温度范围进行精确的热处理试验，测试相比例，按照客户的要求，确定热处理工艺规范。
产品在最终热处理时，要带上随炉试件或试块，通过对试件或试块的检验来确定工艺规范是否存在偏差，确保产品的最终合格。
5、试制结果
5.1、试制产品实物
按照新的成型工艺，经过反复多次试验确认后，压制了第一台试制产品。图6是试制产品的实物照片。
图6：S31803三通管件（试制品）
5.2、试制产品破坏试验数据
对产品进行破坏取样，其力学性能数据及金相照片见图7和表3。
表3：S31803双相不锈钢试件机械性能
图7：α+γ,320X
6、结论
1、双相钢在高温形变过程中，由于两相软化机理不一样，在较大的流变峰值应力作用下，容易使相界产生微裂纹，从而导致宏观开裂。
2、提高成形温度，降低γ相比例和变形速率，可以有效的降低流变应力峰值及流变应力，使稳态流边应力在一个较低的水平上，避免管件的开裂。
3、不同化学成分的双相钢材料（铬、镍当量不同），其平衡态下的相比例会有所不同；不同的热处理固溶温度，双相钢的相比例不同；随着热处理固溶温度的上升，γ相逐渐减少。
几年前，与一位西方的雕塑家聊起中国的雕塑。他说，实在难以理解为什么中国有这么多不锈钢雕塑，形象真是太丑了。我说，或许不同的国家的审美习惯不同吧。他说，也许如此，但他就是不喜欢。
其实，我也不喜欢，我简直烦透了那些无处不在的不锈钢雕塑。想一想也确实神奇，在上世纪80年代末到本世纪初的十几年里，不锈钢雕塑迅速在中国的大江南北、城市乡村，产生、发展、膨胀，这已经成为那个时代的一大奇观。其他材料的雕塑也不少，但是和不锈钢的雕塑比起来，在数量上都处于绝对的劣势。如果说两千多年前中国的艺术经历过一个青铜时代的话，从城市雕塑看，这十几年算得上是不锈钢时代，这也是中国当代的一大特色吧。
雕塑的发展也伴随着材料媒介使用上的尝试。不锈钢材料在雕塑中的使用历史不太长。20世纪初，抽象主义、构成主义以及其他现代主义艺术家都曾经把不锈钢作为创作材料。但这种材料并没有被西方艺术家所喜好，现代雕塑中不锈钢材料的并不多。西方现代城市雕塑中使用不锈钢材料的少之又少，大多还是使用青铜和石材，尤其在公共空间中，对传统的尊重和保持文化的延续是西方城市环境发展的原则。
有影响的不锈钢雕塑也有一些，上世纪30年代，苏联雕塑家穆希娜专门为在巴黎举办的世界博览会苏联馆做了《工人和集体农庄妇女》的巨大雕塑，为不锈钢锻造。如此巨大、锃亮的新金属雕塑在当时获得了不少关注。但之后，并没有在苏联城市雕塑建设中推广。最有影响的不锈钢雕塑是美国的《云门》，这是印度裔雕塑家阿尼什·卡普尔为芝加哥的千禧公园所做。2006年竣工后，立即成为芝加哥新的地标景观。作品长20m，宽13m，高10m，拱底最高处距地面约4m，重100t。《云门》由168块不锈钢板焊接而成，表面被抛光，游客可以在其上看到被反射和扭曲的城市轮廓，完全观察不到接缝。此外，雕塑的底部为会歪曲和重叠影像的凹形空间，被称为“Omphalos”（希腊语意为“中央”）。这件作品把沉重与轻灵、实在与虚幻完美地结合在一起，展示了不锈钢材料独特的优点，是其他材料无法取代的。
在城市雕塑发达的国家中，日本的城市不锈钢雕塑倒是不少，这是由于日本毕竟是新兴国家，城市雕塑的起步比较晚。少了传统的约束，对雕塑材料的选择空间就非常自由。日本艺术家对任何材料都保持尊重，特别擅长发挥材料自身的审美特点。对不锈钢材料使用也是如此。加上他们在加工方面无与伦比的精致追求，使得日本的不锈钢雕塑焕发着珠宝一样的魅力，成为日本城市景观的重要特点。
台湾雕塑艺术家杨英风擅长于不锈钢雕塑，他的《龙》《风》《月》等，都是不锈钢艺术的上品。上世纪90年代中期，在中国美术馆看到他的一件雕塑，如今还记忆深刻，那种流畅的曲面和镜面一样的折光度完全超出我对不锈钢雕塑的视觉经验。香港雕塑家文楼的雕塑中也有不少不锈钢的作品。不锈钢的折射使他的《风竹》亦梦亦幻，是其他材料无法达到的效果。
中国雕塑艺术家对不锈钢的使用时间很短。上世纪60年代末，领袖像风潮中，北京西郊某部队大院的领袖像开了不锈钢雕塑在中国的先河。至今我未能找到照片，不知当时的加工效果如何。几年前，在重庆医科大学新建的高达20m的像也为不锈钢加工，效果惨不忍睹。
上世纪80年代，北京首次举办亚运会的城市园林建设中有了几件不锈钢雕塑，造型简洁流畅。那时不锈钢板对大多数中国人来说，还是新奇的，平整、光亮，与人们理解的现代化城市形象似乎有形式上的关联。雕塑家对现代化的理解、对抽象的认识还处于表层，不锈钢是设计者容易接触到，而又体现出现代特点的材料。于是，中国人开始表现出对这种材料出奇的喜爱。
到上世纪90年代，中国城市建设对雕塑的需求快速提高。但是当时各地方政府的财力还非常有限，能够符合完成快捷、体积巨大、形式新颖、费用低廉的雕塑成为选择的标准。不锈钢材料成为第一选择，这源于不锈钢材料的特点。材料轻便，体量巨大的雕塑也没有多少重量；加工难度也不高，几把锤子、一只焊枪就可以开工了；材料看起来也很高级；关键是造价不高。一时间，不锈钢雕塑遍地开花，专门加工不锈钢雕塑的企业越来越多。由于社会对不锈钢雕塑的大量需求，不锈钢雕塑的批量生产也开始了，并在各大广告媒体推广。
不锈钢材料本身看起来确实有许多美的特点，有永远崭新的金属光亮，不会锈蚀。但这些特点需要完美的加工才能实现出来。而不锈钢雕塑加工企业的技术的拙劣没有把美体现出来，而是把不锈钢可能存在的视觉缺陷都在加工中暴露出来。手工作坊式的雕塑加工企业无法避免焊接过程中的扭曲变形，也无法打磨出合适的肌理和亮度，并保持金属应有的坚硬、流畅。于是上世纪90年代中国不锈钢雕塑给人留下的印象是简单、苍白、轻浮、大而无当，这倒是把那时的普遍社会心态表达得十分准确。
关键词：除锈机参数工艺高效
1前言
在工民建工程建筑中使用量极大的金属管材由于较长时间导致外壁生锈，在使用中必须清除管材外壁锈蚀。大部分除锈采用人工打磨，少部分采用集中气动喷砂打磨。而以上两种打磨要么费时费力、工效低，要么是投入很大、对企业负担较重。本文探讨设计一种简洁、实用的除锈机，其功效高、投入少、无污染。以期满足工民建管材除锈需求，也可满足油田油管表面除锈蚀需求。
2、本机主要技术参数的确定
根据工艺对该类设备的技术要求，制定如下参数：
1、适用管材：（长度6米及以上）23/8″---31/2″钢管、油管
2、除锈速率：≥10000mm/min
3、除锈功效：相当于15位熟练男员工工效
4、纵向行程：13500mm
5、横向行程：10000mm
6、钢丝轮行程（单边）：480mm
7、缓冲汽缸：φ63mm×200mm
8、翻转汽缸：φ100×200mm（单程）
9、主电机功率：2台4KW4级1400r/min
10、减速机：9台0.55KW1400r/min速比1：19
11、设备外形尺寸：2350mm（长）×10000mm（宽）×1500mm（高）
12、设备质量：1500kg
3、工作原理
本装置采用包括有除锈机和设置在除锈机两侧的多台V型滚轮“一”字型布置传输机构。传输机构沿水平方向倾斜设置形成的前倾角30？≤？≤45？间，使传输轮上的管材边转动边向前输送，通过两个钢丝轮之间，由两个转动的钢丝轮对行进中转动的管材进行外壁除锈，达到清除管材外壁锈蚀、油污目的。
4、工艺流程
由翻转汽缸将进料架上的待修管材按要求翻转到传输线上，旋转着的管材通过V型轮输入机构与除锈部分相向旋转钢丝轮的有机配合，达到清除管材外壁锈蚀物和油污，管材到达输出端后触动控制电器开关，由汽缸将除锈完毕的管材翻转到出料架上，进入下一个工作循环。
工艺流程如下：
5、组成部分
本机由以下六部分组成：进料架、出料架、传输机构、除锈机构、清污机构、电器及气动力控制部分
6结构设计
a）进料架
由27/8″管材焊接而成。用于承接存放输进管材。其结构形式为外高内低，双向单排安装。
b）出料架
由27/8″管材焊接而成。用于承接存放输出管材。结构形式为外低内高，双向单排安装。
c）传输机构
由27/8″管材焊接而成。
结构为：单排前倾斜45°角“一”字形，经验算此方式布置可以达到最大功效。
外形尺寸：23500mm×540mm×840mm（长×宽×高）
选用主动轮为0.55Kw（1400r/min4级）电机驱动，减速机比为1：19，链条传动设计为主、被动链轮齿数比采用1：2，以此确保驱动轮与管材间摩擦力可靠、传动平稳。
d）除锈机构
外形尺寸：1800mm×600mm×1200mm（长×宽×高）
由以下三部分组成：1）框架支撑2）除锈部分3）平衡机构
1）框架支撑
主要由63×63×6角钢焊接而成。用于负载除锈机构与平衡机构。
2）除锈部分
除锈机除锈部分设在支撑框架上，在支撑框架上安装有两条导轨，在两条导轨上设置两台平板车，在每台平板车的底板上设置有由驱动电机带动的轮轴，在轮轴的外端连接有钢丝轮，两台平板车上的钢丝轮并排设置；固装于框架上俩块安装滚轮并且可移动的20mm厚钢板上。俩块安装滚轮的厚钢板可相向运动（由安装于框架一侧的φ63mm×200mm缓冲汽缸通过φ10mm钢丝绳调节）。其每块厚钢板上方装有一组6片（每片：厚25mm，外径300mm，内孔32mm）钢丝针轮。每组钢丝针轮由1台4Kw1400r/min4级
电机驱动。钢丝针轮间距根据除锈管材外径大小确定。俩组钢丝针轮电机转向相反（与管材转向相同），每台电机4Kw（1400r/min4级），电机通过皮带轮驱动传动，主、被皮带轮直径比为1：1。
3）平衡机构
由于管材的外径不同，两组钢丝针轮间距必须调节。为保证在工作中对管材外壁压力保持稳定，在可移动的20mm厚钢板下方安装由驱动钢板相向运动复位的一组压载。在支撑框架的一侧设置有汽缸，该汽缸的活塞杆外端通过一根绳索与近端的平板车的后端连接，通过另一根绳索、导轮与远端的另一平板车的后端连接；在两台平板车相对的前端分别连接有平衡绳索，该平衡绳索通过对方平板车下方设置的导轮与平衡锤连接。汽缸和平衡锤的作用是调整两个钢丝轮之间的距离，以适应不同直径管材的除锈。
7、清污机构
位于除锈机的除锈部分下方。由除锈产生的大量锈蚀物及油污，给环境带来污染及对操作员工身体造成损害。设置的一封闭式回收箱，用于承接锈蚀物和油污，有效解决了以上问题。
8、电器及气动力控制部分（略）
关键词不锈钢；焊接工艺；组织结构
中图分类号TG404文献标识码A文章编号1674-6708（2013）96-0161-02
2205是目前应用范围比较广泛的不锈钢材，其具有良好的力学性能和抗腐蚀性能，广泛应用于石油运输、航洋勘探、化学化工、电力发电等领域。焊接作为重要的钢材加工工艺，其对2205不锈钢焊接技术的发展具有十分重要的作用。从2205不锈钢焊接技术的发展速度来看，阻碍不锈钢在焊接工艺发展的主要问题是热影响问题。
在不锈钢焊接过程中，焊接区域处于快速冷却的非平衡状态，冷却后残留过多的铁元素，使得焊接接头的腐蚀倾向比较研究，容易出现裂缝。
在2205不锈钢焊接过程中，合理的焊接工艺可以降低热循环对接头力学性能和组织结构的影响，提高2205不锈钢接头的强度和耐腐蚀性。
因此，本文主要针对2205不锈钢的性能、特点，采用不同的焊接工艺，对不锈钢焊接接头的组织结构和性能进行研究，提高不锈钢焊接的实际应用性。
1实验材料和焊接工艺
1.1实验材料
本文选用瑞典生产的SAF2205不锈钢，运用E2209焊条和ER2209焊丝。2205不锈钢在常温下的力学性能：原材料为瑞典的阿维斯坦公司生产的SAF2205不锈钢材料、焊条为E2209、焊丝为ER2209。
在常温状态下，2205不锈钢的力学性能：屈服强度>550MPa，抗拉强度>750MPa，维氏硬度HV>220。本文选择材料是力学性能如下：抗拉强度=860MPa，HV=280[2]。
1.2焊接工艺
材料加工成300mm×150mm×6mm，300mm×150mm×8mm两种，并采用IXT-400STG型逆变式手弧焊机进行不2205不锈钢接头焊接。厚度为8mm的材料进行手工电弧焊，厚度为6mm的材料进行钨极气体保护焊[3]。
在对2205不锈钢材料进行焊接前，采用丙酮等液体对2205不锈钢材料进行清洗。采用多层多道焊接，保证接头焊透，减少热循环对焊头的影响。
在对每层进行焊接的时，可以对上层焊道进行热处理，使得焊头热区域中的铁元素向奥氏体转变。焊层的稳定应该控制在150摄氏度以下，避免出现脆性相的析出，减少焊接时脆性温度区间的停留时间。
从2205不锈钢焊接工艺的参数中，可以发现GTAW和GTAW*的焊接热输入量相差不大，可以有效降低两种焊接方法因为热输入量所带来的影响。
2结果及分析
2.1拉伸实验
从2205不锈钢焊接接头中取出试样对象，并依据TB4708-2000的标准对其进行拉伸试验。每种测试试样多要进行5种以上的拉伸试验，其中GTAW，GTAW*，SMAW焊接工艺的抗拉伸强度为标838.4，884.7，824.7MPa。从焊接接头断裂位置来看，断裂位置集中在热影响区、母材区和焊接缝区。由此可知，2205不锈钢具有很强的力学性能，这主要归咎于其特殊的化学成分和合理的元素比例。
相对于其他钢材来说，2205不锈钢具有良好的导热性，抗热膨胀性，所以其不会产生过大的残余应力，有效防止热裂纹的出现。焊接接头残余应力受焊接线能量变化的影响不大，同时多层焊接又可以减少接头的残余应力。
当铁元素的体积分数小于1/2，接头焊缝可以避免氢元素导致裂纹。当焊接接头中的铁素体积分数大于1/2，那么铁元素体积与氢致裂纹之间呈现正相关。
当氮的质量超过0.2%时，在氮元素间隙固溶的作用下奥氏体的强度大于铁素体。氮元素的间隙固溶作用分布于奥氏体内，可以有效地提高焊接接头的强度，弥补不锈钢因为碳含量低而造成强度不够的不足。
当氮含量每增加0.1%，不锈钢材料的屈服度就可以提高10MPa。在焊接过程中增加氮气，可以保持两相的平衡，提高2205不锈钢焊接接头出的力学性能。由于接头受到多次热循环的影响，容易出现铁元素晶体颗粒，影响焊接接头的力学性能。
2.2显微硬度测定
按照HVS-50型数显维氏硬度计对2205不锈钢焊接接头进行硬度测量，其测量条件为100g负荷，测量时间为16s。测量方法：对母材区域、热影响区、焊缝金属区进行分别测量，每次测量3次，计算总次数的平均值。
测量结果显示：氮在金属中起到了碳元素的用，两者的有效结合可以避免出现低碳导致的接头软化，又不能出现碳元素过渡导致的接头耐腐蚀性差。
通过能谱分析测得GTAW焊接接头中所含氮的质量为1.83%，这主要归咎于混合气体保护可以提高接头的硬度。保护气体中含有一定的氮气，增加了保护其中氮气的分压，防止氮元素析出。同时，焊接过程中产生的熔池中存在电离的氮气，使得焊接接头可以吸收部分氮元素。通过电离方式可以获得0.1%氮元素。通过拉伸结果显示，GTAW接头低于GTAW*接头的抗拉强度，但其硬度却高于GTAW*接头，这主要归咎于氮元素对接头的强化作用。
3结论
1）不锈钢在焊接过程中，采用混合气体（氩气+氮气），并利用纯氩保护钨极氩弧焊的焊接工艺，减少热循环对2205焊接接头的影响，使得2205不锈钢焊接接头处出现保奥氏体和铁素体双相金属。通过对2205不锈钢焊接接头进行力学性能测试，发现GTAW和GTAW*焊接工艺可以提高焊接接头的抗拉强度。通过对2005不锈钢焊接接头进行电子扫描，可以发展采用混合气体保护焊接工艺，可以焊接接头具有韧性断裂的特性；
2）通过混合气体保护氩弧焊，即氩气+氮气保护氩弧焊，可以使得不锈钢焊接接头具有合理的相比例，焊接缝隙金属中的奥氏体相与母材中的奥氏体差别不大。焊接过程中比较难控制的热影响区中的奥氏体的含量为44.5%，并均匀地分布于不锈钢的铁素体中，其中晶体颗粒的大小与母材类似，所以不锈钢接头性能有很大提高；
3）尽管GTAW不锈铁接头与GTAW*不锈钢接头在抗拉强度方面类似，但是在硬度指标，抗弯强度，冲击韧性方面，前者都优于后者。
参考文献
[1]邢卓.双相不锈钢2205的焊接[J].管道技术与设备，2006（1）：28-30.