國產乙烯裂解爐的輻射段和對流段以及段內各部位的溫度不同，選有用了不同鋼材的爐管。溫度200～400℃的區域選用20鋼管或低合金鉻鉬鋼（如15CrMo、12Cr1MoV），爐溫600～700℃區域選用中合金耐(nai)熱鋼1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧氏體(ti)不銹鋼4Cr25Ni20離心鑄造管，與其連接的法蘭材料是奧氏體不銹鋼06Cr18Ni11Ti鍛件。這樣，在同一管路中出現了奧氏體不(bu)銹鋼管與1Cr5Mo鋼焊接鋼焊接，同時也出現了不同牌號奧氏體不銹鋼的焊接。
一(yi)、焊接性(xing)分析
由于(yu)4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼管為奧(ao)氏(shi)體基體加上(shang)共(gong)晶碳(tan)化(hua)物(wu)組織(zhi)，與上(shang)述兩種鋼材焊接時，在焊接過程中易發生熱裂紋(wen)、冷裂紋(wen)和σ相析出。
二、焊接工藝
1. 焊(han)接材料的選(xuan)擇
為了消除(chu)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)裂紋(wen)，防止σ相脆化(hua)和冷裂紋(wen)傾(qing)向，要提高(gao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料中碳和氮的含量，又(you)要控制其(qi)鉬、鈮(ni)的含量。在(zai)A407焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)（E310型）的基礎上，研制出一種(zhong)專用焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)。其(qi)熔(rong)敷金(jin)屬化(hua)學成分的質(zhi)量分數（％）為：C＝0.35～0.40,Si<1.0, Mn <1.5, S. P<0.035, Cr=23 ~27, Ni=18~20,Mo≤0.15,N=0.04～0.14。經多次試驗和生產實踐證(zheng)明，用該焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)4Cr25Ni20爐(lu)管與06Cr18Ni11Ti鍛件法蘭，既能抗熱(re)裂紋(wen)又(you)能減少σ相析出，取得(de)了良好的焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性。4Cr25Ni20不銹鋼(gang)爐(lu)管與1Cr5Mo鋼(gang)管焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，選(xuan)用A302焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)（E309型）即可。
2. 焊接(jie)坡(po)口的選擇
選用(yong)合理的(de)焊(han)接(jie)坡(po)(po)口尺(chi)寸(cun)和形(xing)(xing)狀來保證管道(dao)根部的(de)焊(han)透(tou)性(xing)能，可采用(yong)V形(xing)(xing)或U形(xing)(xing)坡(po)(po)口。可以用(yong)焊(han)條電(dian)弧(hu)焊(han)進(jin)行打(da)底焊(han)，實現(xian)單面(mian)焊(han)雙面(mian)成形(xing)(xing)，但操作技能要(yao)(yao)求(qiu)高；選用(yong)鎢極氬(ya)弧(hu)焊(han)的(de)方法(fa)，不加填充金屬(shu)，將鈍(dun)邊熔透(tou)也能保證焊(han)根焊(han)透(tou)，但對鈍(dun)邊要(yao)(yao)求(qiu)嚴格，要(yao)(yao)鈍(dun)邊尺(chi)寸(cun)控制在(zai)1.0～1.5mm，鈍(dun)邊過大或過小(xiao)均會引起未焊(han)透(tou)或焊(han)穿。管子(zi)與管子(zi)裝(zhuang)配時，希望間隙越小(xiao)越好。同(tong)時對坡(po)(po)口的(de)加工(gong)精度(du)也有相(xiang)應的(de)要(yao)(yao)求(qiu)，機(ji)械加工(gong)后的(de)坡(po)(po)口要(yao)(yao)用(yong)砂輪磨去(qu)尖角和毛刺。在(zai)檢查待焊(han)處確認(ren)無(wu)表(biao)面(mian)缺陷時，才允許施(shi)焊(han)。
3. 預熱(re)和(he)層間(jian)溫度的控(kong)制(zhi)
在(zai)(zai)4Cr25Ni20不(bu)銹鋼管(guan)與其他黑(hei)色金(jin)屬焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi)，若不(bu)進行焊(han)(han)(han)(han)前預(yu)(yu)熱，在(zai)(zai)定位焊(han)(han)(han)(han)和正式(shi)焊(han)(han)(han)(han)的(de)根部(bu)封底(di)焊(han)(han)(han)(han)縫會產生(sheng)裂紋，所以必須預(yu)(yu)熱。4Cr25Ni20不(bu)銹鋼管(guan)與06Cr18Ni11Ti鋼焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi)，預(yu)(yu)熱溫(wen)度(du)(du)控制在(zai)(zai)100℃，層間溫(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)150℃以下；但(dan)(dan)4Cr25Ni20不(bu)銹鋼管(guan)與1Cr5Mo鋼焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)(shi)，情況則不(bu)相同，預(yu)(yu)熱溫(wen)度(du)(du)要提高到360～400℃，層間溫(wen)度(du)(du)控制在(zai)(zai)300℃左(zuo)右(you)。雖說預(yu)(yu)熱溫(wen)度(du)(du)的(de)提高，會引起4Cr25Ni20鋼焊(han)(han)(han)(han)縫一側晶內碳化(hua)(hua)物粗化(hua)(hua)，但(dan)(dan)它能避免(mian)由于預(yu)(yu)熱溫(wen)度(du)(du)太低(di)，而使1Cr5Mo鋼焊(han)(han)(han)(han)縫一側形成馬氏體組織而造成脆斷的(de)事故。
4. 定位焊
定(ding)位焊(han)最容易產生(sheng)的(de)缺陷(xian)(xian)是(shi)收(shou)(shou)弧時的(de)縮孔(kong)，而縮孔(kong)往往又會帶來(lai)弧坑裂紋(wen)。為了防止縮孔(kong)的(de)產生(sheng)，焊(han)接(jie)電(dian)流不(bu)宜(yi)過(guo)大，電(dian)弧不(bu)能突然熄弧，要(yao)在收(shou)(shou)弧處反復焊(han)3～4點，以保(bao)證填滿弧坑。定(ding)位焊(han)焊(han)縫長度不(bu)宜(yi)太(tai)短，控制在10mm左右。沿(yan)管(guan)道定(ding)位3～4處，要(yao)保(bao)證定(ding)位焊(han)縫焊(han)透，背面呈圓滑過(guo)渡，經滲透著(zhu)色檢測，確認無(wu)缺陷(xian)(xian)時，方能進行根部打底焊(han)。
5. 打底焊
通常選(xuan)用鎢極氬弧焊(han)(han)(han)的方法且在(zai)管內充(chong)氬氣進(jin)行施焊(han)(han)(han)。這(zhe)樣除(chu)(chu)了(le)可避免(mian)產生裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)外，還(huan)能保證背(bei)面焊(han)(han)(han)縫(feng)成形良好。在(zai)封(feng)底焊(han)(han)(han)時(shi)，如果不加(jia)填(tian)充(chong)焊(han)(han)(han)絲(si)，收弧處有可能產生裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)，要采取(qu)下(xia)列措施來消除(chu)(chu)：在(zai)收弧時(shi)適當填(tian)加(jia)一些焊(han)(han)(han)絲(si)（H12Cr24Ni13焊(han)(han)(han)絲(si)）填(tian)滿(man)弧坑(keng)；或者不加(jia)焊(han)(han)(han)絲(si)將收弧移到(dao)引(yin)出(chu)板上也(ye)(ye)可。打底焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)完后，要進(jin)行滲透著色檢測，一旦發現裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)，必須徹底清除(chu)(chu)干凈，直至確認(ren)無裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)為(wei)(wei)止(zhi)。為(wei)(wei)了(le)保證背(bei)面焊(han)(han)(han)縫(feng)成形均勻，組裝時(shi)要嚴格(ge)控制裝配間隙，內徑錯(cuo)位量也(ye)(ye)要控制小于0.5mm為(wei)(wei)佳。
6. 其他層次焊(han)道的焊(han)接
其他層次焊(han)(han)道的焊(han)(han)縫，大多(duo)采用(yong)(yong)(yong)焊(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)的方(fang)法(fa)進行(xing)施焊(han)(han)，4Cr25Ni20鋼管與(yu)06Cr18Ni11Ti鋼鍛件在(zai)焊(han)(han)第二(er)層時(shi)，選用(yong)(yong)(yong)A302（E309型(xing)）牌號(hao)(hao)焊(han)(han)條，蓋面焊(han)(han)縫選用(yong)(yong)(yong)上(shang)面介紹的專用(yong)(yong)(yong)焊(han)(han)條施焊(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹鋼管與(yu)1Cr5Mo鋼管焊(han)(han)接時(shi)，全(quan)部選用(yong)(yong)(yong)A302（E309型(xing)）牌號(hao)(hao)焊(han)(han)條。
施焊(han)(han)(han)過程(cheng)中，在(zai)保證(zheng)焊(han)(han)(han)接質量的前提下，選用(yong)小(xiao)的焊(han)(han)(han)接電流和較(jiao)快的焊(han)(han)(han)接速度。焊(han)(han)(han)條不(bu)允許(xu)作橫(heng)向(xiang)擺動，以窄(zhai)焊(han)(han)(han)縫(feng)為宜(yi)。焊(han)(han)(han)接時不(bu)允許(xu)在(zai)坡口外引弧和收(shou)弧，否則(ze)易產生裂紋。無(wu)論定位(wei)焊(han)(han)(han)、打底焊(han)(han)(han)還是(shi)蓋面焊(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)后在(zai)焊(han)(han)(han)縫(feng)處(chu)嚴禁錘擊，不(bu)得使用(yong)扁鏟(chan)修整焊(han)(han)(han)縫(feng)及清渣(zha)，因(yin)為4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管對(dui)冷作硬化(hua)特別敏感，還會促使σ相的形成。焊(han)(han)(han)縫(feng)處(chu)的清理可(ke)使用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鋼(gang)絲刷或(huo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鋼(gang)絲輪(lun)，修復缺(que)陷時應使用(yong)薄片砂輪(lun)。
7. 焊接(jie)后熱處理
焊后(hou)熱處理(li)的(de)(de)溫度(du)經過多(duo)次試驗和生(sheng)產考核，最后(hou)確(que)定(ding)的(de)(de)溫度(du)為(wei)1070℃，保溫2h，然后(hou)空冷。在(zai)(zai)此溫度(du)范圍內(nei)，可(ke)以(yi)使已生(sheng)成的(de)(de)σ相(xiang)進行(xing)固溶處理(li)，使之在(zai)(zai)焊縫金屬中(zhong)消(xiao)失，這樣(yang)就能(neng)減少冷裂紋形成的(de)(de)可(ke)能(neng)性。在(zai)(zai)生(sheng)產中(zhong)，為(wei)了(le)消(xiao)除(chu)長期加(jia)熱而生(sheng)成的(de)(de)σ相(xiang)，可(ke)以(yi)把爐(lu)溫升高，使σ相(xiang)重(zhong)新固溶到奧(ao)氏(shi)體組織中(zhong)，然后(hou)冷卻，借(jie)以(yi)消(xiao)除(chu)σ相(xiang)。這種定(ding)期、短時間提高工作溫度(du)的(de)(de)措(cuo)施，一般在(zai)(zai)每(mei)使用數百(bai)小(xiao)時后(hou)，重(zhong)復一次，就能(neng)達到上述目的(de)(de)。
