浙江至德鋼業有限公司承制的一臺加氫脫硫進料、反應產物換熱器，主體材料選用基層材料為14Cr1MoR，復合層材料為06Cr18Ni11Ti（化學成分見表5-45，力學性能見表5-46），其規格為Φ1300mm×（26＋3）mm×6812mm。管程設計壓力1.54MPa，殼程設計壓力為3.17MPa，管程設計溫度為375／40（℃），殼程設計溫度為305／40（℃）。
一、焊(han)接性(xing)分析
1. 焊接材料
從表中(zhong)的(de)化學成分計算出基層材(cai)料(liao)14Cr1MoR的(de)碳當量(liang)(liang)（C）為0.626％，可以判(pan)斷該材(cai)料(liao)焊(han)(han)接(jie)性不好，焊(han)(han)接(jie)前必須要(yao)(yao)較(jiao)高溫度的(de)預熱(re)，施焊(han)(han)時(shi)要(yao)(yao)嚴格控制好焊(han)(han)接(jie)工藝。復合板的(de)復層Cr-Mo含量(liang)(liang)較(jiao)高且其(qi)C含量(liang)(liang)較(jiao)低(di)。因此(ci)在焊(han)(han)接(jie)中(zhong)要(yao)(yao)注(zhu)意這些(xie)因素：①. 焊(han)(han)接(jie)過(guo)(guo)程中(zhong)加熱(re)和冷卻不均勻，在基層厚(hou)度方向會產生(sheng)較(jiao)大的(de)殘余應力(li)，這種應力(li)在不銹(xiu)鋼復層就會形(xing)成拉(la)伸應力(li)。在拉(la)伸應力(li)的(de)作(zuo)用下有可能在某個薄弱地(di)帶開裂(lie)而(er)形(xing)成熱(re)裂(lie)紋。②. 避免發生(sheng)焊(han)(han)縫化學成分稀釋(shi)，產生(sheng)碳遷移到過(guo)(guo)渡層。
為了防止上述(shu)問題的(de)發生，應采(cai)取下列措施：①. 對于(yu)復層要(yao)避免(mian)(mian)基層的(de)碳元素(su)遷移(yi)過(guo)渡而導(dao)致增碳，以免(mian)(mian)降低復層的(de)耐蝕性(xing)；②. 對于(yu)基層要(yao)避免(mian)(mian)復層的(de)鉻、鎳(nie)等元素(su)過(guo)渡而導(dao)致合金含量增高(gao)。若鉻、鎳(nie)合金元素(su)增高(gao)，基層焊縫(feng)中會(hui)形成脆硬組織，容易產生裂紋，影響焊縫(feng)強度(du)；③. 焊接時采(cai)用小熱(re)輸入(ru)、小截(jie)面焊道，以減少焊縫(feng)溶池過(guo)熱(re)，避免(mian)(mian)粗大柱狀晶的(de)產生。
2. 熱處理
14Cr1MoR鋼(gang)板是低合金耐(nai)熱(re)(re)鋼(gang)，其焊縫區在回火時(shi)，隨著溫(wen)度(du)的升(sheng)高，會(hui)(hui)使沖(chong)擊韌度(du)下(xia)降(jiang)(jiang)，甚至開裂，是回火脆性(xing)的典(dian)型表現。當焊接(jie)熱(re)(re)輸入(ru)超過30kJ／cm、預熱(re)(re)和層間溫(wen)度(du)高于250℃時(shi)，則Cr-Mo鋼(gang)焊縫金屬(shu)的強度(du)和沖(chong)擊韌度(du)會(hui)(hui)明顯下(xia)降(jiang)(jiang)。為了避開Cr-Mo鋼(gang)在400～700℃時(shi)的回火脆性(xing)敏感區，同(tong)時(shi)滿足設計要(yao)求，選用焊后熱(re)(re)處理溫(wen)度(du)為704℃，恒溫(wen)2h后緩(huan)慢冷卻。
二、焊接工藝
1. 焊接坡口(kou)的選(xuan)擇
坡口如圖5-23所示，目的(de)是使基層與復層交界處遠離焊(han)接(jie)時(shi)的(de)熱量集中(zhong)區，避免了基層焊(han)接(jie)時(shi)導致(zhi)復層的(de)分層。
2. 焊接方法
選用焊(han)條電弧(hu)焊(han)，在平面位置進行焊(han)縫正(zheng)面和背面的焊(han)接(jie)，焊(han)后采用碳弧(hu)氣刨清(qing)根。
3. 焊接材料
為了保證(zheng)焊(han)縫(feng)耐蝕性、高溫強度(du)、沖擊韌度(du)和焊(han)縫(feng)化(hua)學成(cheng)分，選(xuan)擇與母材化(hua)學成(cheng)分接(jie)近(jin)的(de)焊(han)接(jie)材料(liao)。復合(he)板的(de)基層(ceng)(ceng)14Cr1MoR的(de)焊(han)接(jie)用R307BL焊(han)條(tiao)；過渡層(ceng)(ceng)采用A062焊(han)條(tiao)，以保證(zheng)過渡層(ceng)(ceng)金(jin)屬的(de)化(hua)學成(cheng)分為奧氏(shi)體＋少量鐵素體，不出現馬氏(shi)體，避免產生熱裂紋；復層(ceng)(ceng)用A132焊(han)條(tiao)。三種焊(han)條(tiao)的(de)化(hua)學成(cheng)分見表5-47。
4. 焊(han)接(jie)參數
為了(le)避(bi)免過渡層(ceng)(ceng)出現馬氏(shi)體組(zu)織(zhi)，過渡層(ceng)(ceng)焊(han)(han)接(jie)(jie)時應采(cai)用(yong)小(xiao)直徑、高鉻鎳(nie)焊(han)(han)條(tiao)，并采(cai)用(yong)小(xiao)熱輸入、短弧焊(han)(han)、快速焊(han)(han)，以降低對復層(ceng)(ceng)的稀釋(shi)。還要控制(zhi)好(hao)過渡層(ceng)(ceng)和復合層(ceng)(ceng)的層(ceng)(ceng)間(jian)溫度(du)，保證焊(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭有良好(hao)的耐蝕性(xing)。經(jing)焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝評定(ding)，選用(yong)了(le)下列焊(han)(han)接(jie)(jie)工藝參數（見表(biao)5-48）。
三、焊(han)接時的注意事項
1. 坡口表面20mm范(fan)圍內清(qing)除干凈油(you)污(wu)、水跡和污(wu)物。焊(han)前復(fu)層用汽油(you)或(huo)丙(bing)酮除去(qu)油(you)污(wu)，在復(fu)層焊(han)縫(feng)兩側(ce)150mm范(fan)圍內涂白堊粉防止(zhi)(zhi)飛濺粘(zhan)附。打磨不銹鋼焊(han)道，要(yao)用專用的錘頭除熔渣，防止(zhi)(zhi)滲碳。
2. 焊前(qian)預熱(re)是有效防止焊接(jie)熱(re)裂(lie)紋(wen)的重(zhong)要工藝(yi)手段(duan)，預熱(re)溫(wen)度(du)(du)要控制在160～250℃，復層溫(wen)度(du)(du)不高于60℃。
3. 層間溫度要控制200～250℃之間，不得超過(guo)250℃。焊(han)(han)接(jie)時通過(guo)控制焊(han)(han)接(jie)參數來控制焊(han)(han)接(jie)熱輸入，應(ying)采用多層多道焊(han)(han)、窄(zhai)道焊(han)(han)及小(xiao)幅擺動焊(han)(han)條（擺動參數為(wei)0～8mm）進(jin)行焊(han)(han)接(jie)。
4. 基層(ceng)焊(han)接時，嚴禁基層(ceng)焊(han)條(tiao)焊(han)到復(fu)層(ceng)，焊(han)接表面應距復(fu)合(he)界面1.5～2.0mm，超(chao)過(guo)部(bu)位需用角向打磨機打磨。
5. 過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與(yu)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)時要(yao)保證復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)耐蝕(shi)性，過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚度為2.0～3.0mm。復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)時，為減少熱影響區，降低合金(jin)稀釋率(lv)，焊(han)接(jie)時焊(han)條(tiao)不(bu)(bu)擺動(dong)，采用多(duo)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)多(duo)道焊(han)，宜采用小電流，直流反接(jie)。嚴格控制過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)及(ji)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)間溫(wen)度不(bu)(bu)高(gao)于250℃。
四、焊接(jie)檢驗
按(an)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)評定標準JB／T 4730-2005《承壓設備無損檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)》進行(xing)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)，先后對換熱器的A、B類焊接(jie)接(jie)頭的基層和(he)復層焊縫進行(xing)100％．RT檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)，技術等(deng)級(ji)為AB級(ji)，質量(liang)等(deng)級(ji)為II級(ji)合格(ge)(ge)；100％UT檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)，技術等(deng)級(ji)為B級(ji)，質量(liang)等(deng)級(ji)為I級(ji)合格(ge)(ge)。所(suo)有焊縫的一次(ci)射線(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)合格(ge)(ge)率超過98％，一次(ci)返修合格(ge)(ge)率為100％。全部(bu)滿足(zu)設計(ji)圖樣(yang)要(yao)求(qiu)。
