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℃區域選用中合金耐熱(re)鋼1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)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、焊接性分析(xi)
由于(yu)4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼(gang)管為奧氏體(ti)基體(ti)加(jia)上(shang)共晶碳(tan)化物組(zu)織，與(yu)上(shang)述兩(liang)種鋼(gang)材焊接(jie)時(shi)，在焊接(jie)過(guo)程(cheng)中易(yi)發生(sheng)熱(re)裂紋、冷裂紋和σ相析出。
二(er)、焊接工藝
1. 焊接材料的選擇
為了消除焊(han)(han)(han)接熱(re)裂(lie)紋(wen)，防止σ相(xiang)脆(cui)化(hua)和(he)(he)冷裂(lie)紋(wen)傾向，要提高焊(han)(han)(han)接材(cai)料中碳和(he)(he)氮(dan)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)，又(you)要控制(zhi)其鉬(mu)、鈮的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)。在A407焊(han)(han)(han)條(tiao)（E310型）的(de)(de)(de)基礎上，研制(zhi)出(chu)(chu)一種(zhong)專用焊(han)(han)(han)條(tiao)。其熔敷(fu)金屬化(hua)學成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)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(jing)多次試驗和(he)(he)生產(chan)實踐證明，用該焊(han)(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)(han)接4Cr25Ni20爐(lu)管(guan)(guan)與(yu)06Cr18Ni11Ti鍛件法蘭，既(ji)能(neng)抗熱(re)裂(lie)紋(wen)又(you)能(neng)減少σ相(xiang)析出(chu)(chu)，取得了良好的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接性。4Cr25Ni20不銹鋼爐(lu)管(guan)(guan)與(yu)1Cr5Mo鋼管(guan)(guan)焊(han)(han)(han)接，選用A302焊(han)(han)(han)條(tiao)（E309型）即可。
2. 焊接坡口的選(xuan)擇
選用合理的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接坡(po)(po)(po)口尺寸和形(xing)(xing)狀(zhuang)來保(bao)證管(guan)道根(gen)部的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)透(tou)性能(neng)，可采用V形(xing)(xing)或U形(xing)(xing)坡(po)(po)(po)口。可以用焊(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)進行打底焊(han)(han)(han)(han)，實現(xian)單(dan)面(mian)焊(han)(han)(han)(han)雙面(mian)成形(xing)(xing)，但操作技能(neng)要求(qiu)高(gao)；選用鎢極(ji)氬弧焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)(de)方法，不(bu)加(jia)填充(chong)金屬(shu)，將鈍邊(bian)熔(rong)透(tou)也能(neng)保(bao)證焊(han)(han)(han)(han)根(gen)焊(han)(han)(han)(han)透(tou)，但對(dui)鈍邊(bian)要求(qiu)嚴格，要鈍邊(bian)尺寸控(kong)制(zhi)在1.0～1.5mm，鈍邊(bian)過大(da)或過小均會引起未焊(han)(han)(han)(han)透(tou)或焊(han)(han)(han)(han)穿。管(guan)子與管(guan)子裝(zhuang)配(pei)時(shi)，希望間隙越(yue)小越(yue)好。同(tong)時(shi)對(dui)坡(po)(po)(po)口的(de)(de)(de)加(jia)工精度也有相應(ying)的(de)(de)(de)要求(qiu)，機械加(jia)工后的(de)(de)(de)坡(po)(po)(po)口要用砂輪磨去尖角和毛刺。在檢查待(dai)焊(han)(han)(han)(han)處確認無表面(mian)缺陷(xian)時(shi)，才允許施焊(han)(han)(han)(han)。
3. 預熱和層間溫(wen)度的(de)控制
在(zai)4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管與(yu)其他黑色金(jin)屬焊(han)接時(shi)，若(ruo)不進行焊(han)前預(yu)(yu)熱(re)(re)，在(zai)定位焊(han)和正式(shi)焊(han)的(de)(de)根部封底焊(han)縫會產(chan)生裂(lie)紋，所以必須(xu)預(yu)(yu)熱(re)(re)。4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管與(yu)06Cr18Ni11Ti鋼(gang)(gang)焊(han)接時(shi)，預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)控制在(zai)100℃，層(ceng)間溫(wen)(wen)度(du)在(zai)150℃以下(xia)；但(dan)(dan)4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管與(yu)1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)接時(shi)，情況(kuang)則不相同(tong)，預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)要提(ti)高到(dao)360～400℃，層(ceng)間溫(wen)(wen)度(du)控制在(zai)300℃左右。雖說預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)提(ti)高，會引起4Cr25Ni20鋼(gang)(gang)焊(han)縫一側晶內碳化物粗化，但(dan)(dan)它能(neng)避免由于預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)太低(di)，而使1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)縫一側形成(cheng)馬氏體組(zu)織而造成(cheng)脆(cui)斷的(de)(de)事(shi)故(gu)。
4. 定位(wei)焊
定(ding)位(wei)(wei)焊(han)最容易(yi)產生(sheng)的(de)缺陷是(shi)收(shou)(shou)弧(hu)時的(de)縮孔，而縮孔往往又(you)會帶來(lai)弧(hu)坑(keng)裂(lie)紋。為(wei)了防止縮孔的(de)產生(sheng)，焊(han)接電(dian)流不(bu)宜過(guo)(guo)大(da)，電(dian)弧(hu)不(bu)能突然熄弧(hu)，要在收(shou)(shou)弧(hu)處(chu)反(fan)復焊(han)3～4點，以保(bao)證填滿弧(hu)坑(keng)。定(ding)位(wei)(wei)焊(han)焊(han)縫(feng)長(chang)度不(bu)宜太(tai)短(duan)，控制在10mm左右。沿管道定(ding)位(wei)(wei)3～4處(chu)，要保(bao)證定(ding)位(wei)(wei)焊(han)縫(feng)焊(han)透，背(bei)面呈(cheng)圓滑過(guo)(guo)渡，經滲透著(zhu)色檢測(ce)，確認無(wu)缺陷時，方能進行根部打底焊(han)。
5. 打底(di)焊
通(tong)常選用鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)的方法且在管內(nei)充(chong)氬氣(qi)進行施焊(han)(han)。這樣除了可避(bi)免產(chan)生裂紋(wen)外，還能(neng)保證背面焊(han)(han)縫(feng)成(cheng)形良好。在封底(di)焊(han)(han)時，如果(guo)不加填充(chong)焊(han)(han)絲(si)(si)，收(shou)弧(hu)處有可能(neng)產(chan)生裂紋(wen)，要(yao)(yao)采取(qu)下列措施來消除：在收(shou)弧(hu)時適當填加一些焊(han)(han)絲(si)(si)（H12Cr24Ni13焊(han)(han)絲(si)(si)）填滿(man)弧(hu)坑；或(huo)者不加焊(han)(han)絲(si)(si)將收(shou)弧(hu)移到引出板上也(ye)可。打(da)底(di)焊(han)(han)焊(han)(han)完后，要(yao)(yao)進行滲透著色檢測，一旦發現(xian)裂紋(wen)，必(bi)須(xu)徹底(di)清除干凈，直(zhi)至確認無裂紋(wen)為止。為了保證背面焊(han)(han)縫(feng)成(cheng)形均勻，組(zu)裝時要(yao)(yao)嚴格控制裝配間隙，內(nei)徑錯位量(liang)也(ye)要(yao)(yao)控制小于0.5mm為佳(jia)。
6. 其他層次焊道的焊接
其他層次焊(han)(han)道的(de)(de)焊(han)(han)縫，大多(duo)采用焊(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)的(de)(de)方(fang)法進行施焊(han)(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)管(guan)與(yu)06Cr18Ni11Ti鋼(gang)鍛(duan)件在焊(han)(han)第二層時(shi)，選(xuan)用A302（E309型）牌號焊(han)(han)條(tiao)，蓋面焊(han)(han)縫選(xuan)用上面介(jie)紹的(de)(de)專用焊(han)(han)條(tiao)施焊(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)與(yu)1Cr5Mo鋼(gang)管(guan)焊(han)(han)接時(shi)，全部選(xuan)用A302（E309型）牌號焊(han)(han)條(tiao)。
施焊(han)(han)(han)過程中，在(zai)(zai)保證焊(han)(han)(han)接質量的(de)前提下(xia)，選用(yong)小(xiao)的(de)焊(han)(han)(han)接電流和(he)較快的(de)焊(han)(han)(han)接速度。焊(han)(han)(han)條不(bu)(bu)(bu)允許作橫向(xiang)擺動，以窄(zhai)焊(han)(han)(han)縫(feng)為(wei)宜。焊(han)(han)(han)接時不(bu)(bu)(bu)允許在(zai)(zai)坡口外引弧(hu)和(he)收弧(hu)，否則易(yi)產生裂紋。無論定位焊(han)(han)(han)、打底焊(han)(han)(han)還(huan)是蓋面焊(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)后(hou)在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)縫(feng)處(chu)嚴禁(jin)錘擊，不(bu)(bu)(bu)得使用(yong)扁鏟修(xiu)整焊(han)(han)(han)縫(feng)及(ji)清(qing)渣，因為(wei)4Cr25Ni20不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)管對冷(leng)作硬化特別敏(min)感，還(huan)會促使σ相的(de)形成。焊(han)(han)(han)縫(feng)處(chu)的(de)清(qing)理(li)可使用(yong)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)絲刷或(huo)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)絲輪，修(xiu)復缺陷時應使用(yong)薄(bo)片砂輪。
7. 焊接后熱處理(li)
焊后(hou)(hou)熱處(chu)理的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)經過多(duo)次試驗和生產考核，最后(hou)(hou)確(que)定的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)為1070℃，保溫(wen)(wen)2h，然(ran)后(hou)(hou)空冷。在此溫(wen)(wen)度(du)范圍內，可(ke)(ke)以使(shi)已生成的(de)(de)σ相(xiang)(xiang)進行固溶處(chu)理，使(shi)之在焊縫(feng)金(jin)屬(shu)中(zhong)消(xiao)(xiao)失(shi)，這樣(yang)就(jiu)能(neng)(neng)減少冷裂紋形成的(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)(neng)性。在生產中(zhong)，為了消(xiao)(xiao)除長期(qi)(qi)加熱而生成的(de)(de)σ相(xiang)(xiang)，可(ke)(ke)以把(ba)爐溫(wen)(wen)升高，使(shi)σ相(xiang)(xiang)重新固溶到(dao)奧氏體組織(zhi)中(zhong)，然(ran)后(hou)(hou)冷卻，借以消(xiao)(xiao)除σ相(xiang)(xiang)。這種定期(qi)(qi)、短(duan)時(shi)間提高工作溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)措施，一般在每使(shi)用數百小(xiao)時(shi)后(hou)(hou)，重復一次，就(jiu)能(neng)(neng)達到(dao)上述目的(de)(de)。
