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、焊接性分析
1. 焊接材料(liao)
從表(biao)中(zhong)的(de)化學成(cheng)(cheng)分計算出基層(ceng)(ceng)材料(liao)14Cr1MoR的(de)碳當量(liang)(liang)(liang)（C）為0.626％，可(ke)以判(pan)斷該材料(liao)焊(han)(han)(han)接(jie)性不好，焊(han)(han)(han)接(jie)前必須要(yao)較(jiao)高溫(wen)度的(de)預熱，施(shi)焊(han)(han)(han)時要(yao)嚴格控制好焊(han)(han)(han)接(jie)工藝。復(fu)合(he)板的(de)復(fu)層(ceng)(ceng)Cr-Mo含(han)量(liang)(liang)(liang)較(jiao)高且其C含(han)量(liang)(liang)(liang)較(jiao)低(di)。因(yin)此(ci)在焊(han)(han)(han)接(jie)中(zhong)要(yao)注意(yi)這些因(yin)素：①. 焊(han)(han)(han)接(jie)過程中(zhong)加(jia)熱和冷卻不均勻(yun)，在基層(ceng)(ceng)厚度方向會產(chan)生(sheng)(sheng)較(jiao)大的(de)殘余應力(li)，這種應力(li)在不銹鋼復(fu)層(ceng)(ceng)就(jiu)會形成(cheng)(cheng)拉伸應力(li)。在拉伸應力(li)的(de)作用下有可(ke)能(neng)在某個薄弱地(di)帶(dai)開裂(lie)而形成(cheng)(cheng)熱裂(lie)紋。②. 避(bi)免發生(sheng)(sheng)焊(han)(han)(han)縫化學成(cheng)(cheng)分稀(xi)釋(shi)，產(chan)生(sheng)(sheng)碳遷移到過渡層(ceng)(ceng)。
為了防止上(shang)述問題的(de)發生(sheng)，應(ying)采取下列措施：①. 對于(yu)復(fu)層要(yao)(yao)避(bi)免(mian)(mian)基層的(de)碳元素(su)遷移過渡而(er)(er)導(dao)致(zhi)增(zeng)碳，以(yi)免(mian)(mian)降低(di)復(fu)層的(de)耐蝕性；②. 對于(yu)基層要(yao)(yao)避(bi)免(mian)(mian)復(fu)層的(de)鉻(ge)、鎳等元素(su)過渡而(er)(er)導(dao)致(zhi)合(he)金含(han)量增(zeng)高。若鉻(ge)、鎳合(he)金元素(su)增(zeng)高，基層焊縫中會形成脆硬組織(zhi)，容易產生(sheng)裂紋，影響焊縫強度；③. 焊接時采用小(xiao)熱(re)輸入、小(xiao)截面焊道，以(yi)減少焊縫溶(rong)池過熱(re)，避(bi)免(mian)(mian)粗大柱狀晶的(de)產生(sheng)。
2. 熱處(chu)理(li)
14Cr1MoR鋼(gang)(gang)板是低合金耐(nai)熱鋼(gang)(gang)，其焊縫(feng)區在(zai)回火時，隨著溫(wen)(wen)度(du)的升高，會使(shi)沖(chong)擊韌度(du)下(xia)降，甚至(zhi)開(kai)裂，是回火脆性的典型(xing)表現。當焊接熱輸入超(chao)過30kJ／cm、預熱和(he)層(ceng)間溫(wen)(wen)度(du)高于250℃時，則(ze)Cr-Mo鋼(gang)(gang)焊縫(feng)金屬的強度(du)和(he)沖(chong)擊韌度(du)會明顯下(xia)降。為了避開(kai)Cr-Mo鋼(gang)(gang)在(zai)400～700℃時的回火脆性敏感(gan)區，同時滿(man)足設計(ji)要求，選用(yong)焊后熱處理溫(wen)(wen)度(du)為704℃，恒溫(wen)(wen)2h后緩慢冷卻。
二、焊接工(gong)藝
1. 焊接坡口的選擇
坡口如(ru)圖5-23所(suo)示，目(mu)的是使基(ji)層(ceng)與復(fu)層(ceng)交界(jie)處遠離(li)焊(han)接(jie)時(shi)(shi)的熱量集中區(qu)，避免了基(ji)層(ceng)焊(han)接(jie)時(shi)(shi)導致復(fu)層(ceng)的分層(ceng)。
2. 焊接方法
選用焊條電弧(hu)焊，在平(ping)面(mian)位置進行焊縫正(zheng)面(mian)和背(bei)面(mian)的焊接，焊后采用碳弧(hu)氣刨清根(gen)。
3. 焊接材料
為(wei)了(le)保(bao)(bao)證(zheng)焊(han)縫(feng)耐蝕性、高溫強度、沖(chong)擊(ji)韌度和焊(han)縫(feng)化(hua)學(xue)成分(fen)，選擇與母材化(hua)學(xue)成分(fen)接近(jin)的(de)焊(han)接材料。復合板(ban)的(de)基層14Cr1MoR的(de)焊(han)接用R307BL焊(han)條；過(guo)渡層采用A062焊(han)條，以(yi)保(bao)(bao)證(zheng)過(guo)渡層金屬的(de)化(hua)學(xue)成分(fen)為(wei)奧(ao)氏體＋少(shao)量鐵素體，不(bu)出現(xian)馬(ma)氏體，避免(mian)產生熱裂(lie)紋；復層用A132焊(han)條。三種(zhong)焊(han)條的(de)化(hua)學(xue)成分(fen)見(jian)表5-47。
4. 焊接(jie)參數
為了避(bi)免(mian)過渡(du)(du)層出現馬氏(shi)體組織，過渡(du)(du)層焊(han)接(jie)(jie)(jie)時應采(cai)用小直徑(jing)、高鉻(ge)鎳焊(han)條，并采(cai)用小熱輸入、短弧(hu)焊(han)、快速焊(han)，以降低對復(fu)層的稀釋。還(huan)要控制好過渡(du)(du)層和復(fu)合(he)層的層間溫度，保證焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)有良好的耐蝕性。經焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)評定，選用了下列焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)參數（見表(biao)5-48）。
三、焊接時的注意事項
1. 坡口表面20mm范圍(wei)(wei)內(nei)清除干凈油污(wu)、水跡和污(wu)物。焊(han)前復層用(yong)汽(qi)油或丙酮(tong)除去油污(wu)，在(zai)復層焊(han)縫兩側150mm范圍(wei)(wei)內(nei)涂白堊粉防止飛濺粘(zhan)附。打磨不銹鋼焊(han)道(dao)，要(yao)用(yong)專(zhuan)用(yong)的錘頭除熔渣，防止滲碳。
2. 焊(han)前預(yu)(yu)熱是有效防(fang)止焊(han)接熱裂紋(wen)的重(zhong)要工藝手段，預(yu)(yu)熱溫度(du)要控制在160～250℃，復層溫度(du)不高于60℃。
3. 層間(jian)溫度要(yao)控(kong)制(zhi)200～250℃之間(jian)，不得(de)超過250℃。焊(han)(han)接(jie)時通過控(kong)制(zhi)焊(han)(han)接(jie)參數來(lai)控(kong)制(zhi)焊(han)(han)接(jie)熱(re)輸入，應采用多(duo)層多(duo)道焊(han)(han)、窄道焊(han)(han)及小幅擺(bai)動焊(han)(han)條（擺(bai)動參數為0～8mm）進行焊(han)(han)接(jie)。
4. 基層(ceng)焊接時(shi)，嚴(yan)禁基層(ceng)焊條焊到復(fu)層(ceng)，焊接表面應(ying)距復(fu)合(he)界面1.5～2.0mm，超過部位需用角向(xiang)打磨機(ji)打磨。
5. 過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)與復層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)時要保證(zheng)復層(ceng)(ceng)(ceng)的耐(nai)蝕(shi)性，過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)厚度為2.0～3.0mm。復層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)時，為減(jian)少(shao)熱(re)影響區，降低合金稀釋(shi)率，焊(han)接(jie)(jie)(jie)時焊(han)條不擺動，采(cai)用(yong)多層(ceng)(ceng)(ceng)多道焊(han)，宜采(cai)用(yong)小電流，直流反(fan)接(jie)(jie)(jie)。嚴格(ge)控制過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)及(ji)復層(ceng)(ceng)(ceng)的層(ceng)(ceng)(ceng)間溫度不高(gao)于250℃。
四、焊接檢驗
按檢(jian)(jian)測(ce)(ce)評定標準(zhun)JB／T 4730-2005《承壓設備(bei)無損檢(jian)(jian)測(ce)(ce)》進行(xing)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，先(xian)后對換熱器的(de)A、B類焊(han)接接頭的(de)基層和復層焊(han)縫進行(xing)100％．RT檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，技(ji)(ji)術(shu)等(deng)級(ji)為(wei)(wei)AB級(ji)，質量等(deng)級(ji)為(wei)(wei)II級(ji)合(he)(he)格(ge)；100％UT檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，技(ji)(ji)術(shu)等(deng)級(ji)為(wei)(wei)B級(ji)，質量等(deng)級(ji)為(wei)(wei)I級(ji)合(he)(he)格(ge)。所(suo)有焊(han)縫的(de)一次射線(xian)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)合(he)(he)格(ge)率(lv)超過98％，一次返修合(he)(he)格(ge)率(lv)為(wei)(wei)100％。全部滿足設計圖樣要求。
