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鋼1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧(ao)氏體不銹鋼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銹鋼管(guan)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(jie)性分析(xi)
由于4Cr25Ni20不(bu)銹鋼管為奧(ao)氏體(ti)基體(ti)加上共晶碳化(hua)物組(zu)織，與(yu)上述兩種鋼材(cai)焊(han)接時，在焊(han)接過(guo)程中易發生(sheng)熱裂(lie)(lie)紋、冷(leng)裂(lie)(lie)紋和σ相析出。
二(er)、焊接工藝(yi)
1. 焊接材料的選(xuan)擇
為(wei)(wei)了(le)消除焊接(jie)(jie)熱裂紋，防止(zhi)σ相脆化和冷裂紋傾向(xiang)，要提高焊接(jie)(jie)材(cai)料中碳和氮的含(han)(han)量(liang)，又(you)要控制(zhi)其(qi)鉬、鈮的含(han)(han)量(liang)。在A407焊條(tiao)（E310型）的基(ji)礎上，研制(zhi)出一種專(zhuan)用(yong)焊條(tiao)。其(qi)熔敷金屬化學成分的質(zhi)量(liang)分數(shu)（％）為(wei)(wei)：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(duo)次試驗和生產實踐(jian)證明(ming)，用(yong)該焊條(tiao)焊接(jie)(jie)4Cr25Ni20爐(lu)管與06Cr18Ni11Ti鍛件(jian)法蘭，既能抗熱裂紋又(you)能減少σ相析出，取(qu)得了(le)良好(hao)的焊接(jie)(jie)性。4Cr25Ni20不銹鋼爐(lu)管與1Cr5Mo鋼管焊接(jie)(jie)，選用(yong)A302焊條(tiao)（E309型）即(ji)可(ke)。
2. 焊接坡口的選擇
選用(yong)合理的(de)焊(han)(han)(han)(han)接坡(po)口尺(chi)(chi)寸和形狀來保(bao)證管(guan)(guan)道根部的(de)焊(han)(han)(han)(han)透(tou)(tou)性能，可采用(yong)V形或(huo)U形坡(po)口。可以用(yong)焊(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)進(jin)行打(da)底焊(han)(han)(han)(han)，實現單面(mian)焊(han)(han)(han)(han)雙(shuang)面(mian)成(cheng)形，但操(cao)作(zuo)技(ji)能要(yao)(yao)求(qiu)高；選用(yong)鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)的(de)方法，不加填充金屬(shu)，將鈍(dun)(dun)邊(bian)熔透(tou)(tou)也(ye)能保(bao)證焊(han)(han)(han)(han)根焊(han)(han)(han)(han)透(tou)(tou)，但對(dui)(dui)鈍(dun)(dun)邊(bian)要(yao)(yao)求(qiu)嚴格，要(yao)(yao)鈍(dun)(dun)邊(bian)尺(chi)(chi)寸控制在1.0～1.5mm，鈍(dun)(dun)邊(bian)過大或(huo)過小(xiao)均會引(yin)起未焊(han)(han)(han)(han)透(tou)(tou)或(huo)焊(han)(han)(han)(han)穿。管(guan)(guan)子與管(guan)(guan)子裝(zhuang)配時，希望間(jian)隙越(yue)小(xiao)越(yue)好。同時對(dui)(dui)坡(po)口的(de)加工精度也(ye)有(you)相應的(de)要(yao)(yao)求(qiu)，機械加工后的(de)坡(po)口要(yao)(yao)用(yong)砂輪磨去尖角和毛刺。在檢查待焊(han)(han)(han)(han)處確認無表面(mian)缺陷時，才允(yun)許(xu)施焊(han)(han)(han)(han)。
3. 預熱和層間溫度的控制
在(zai)4Cr25Ni20不銹鋼(gang)(gang)管與其他黑色金(jin)屬(shu)焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)(shi)，若(ruo)不進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)前預(yu)(yu)熱，在(zai)定(ding)位焊(han)(han)(han)(han)和正式焊(han)(han)(han)(han)的根部封底(di)焊(han)(han)(han)(han)縫會產(chan)生裂(lie)紋，所(suo)以(yi)必須預(yu)(yu)熱。4Cr25Ni20不銹鋼(gang)(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)(shi)，預(yu)(yu)熱溫(wen)度(du)(du)(du)控制在(zai)100℃，層間(jian)溫(wen)度(du)(du)(du)在(zai)150℃以(yi)下；但4Cr25Ni20不銹鋼(gang)(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)(shi)，情(qing)況(kuang)則不相同，預(yu)(yu)熱溫(wen)度(du)(du)(du)要提高到360～400℃，層間(jian)溫(wen)度(du)(du)(du)控制在(zai)300℃左右(you)。雖說(shuo)預(yu)(yu)熱溫(wen)度(du)(du)(du)的提高，會引起4Cr25Ni20鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)縫一側(ce)晶內碳化(hua)物(wu)粗化(hua)，但它(ta)能避免由于預(yu)(yu)熱溫(wen)度(du)(du)(du)太(tai)低，而使1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)縫一側(ce)形成馬氏(shi)體組織而造(zao)成脆斷(duan)的事故。
4. 定位(wei)焊
定(ding)位焊(han)最容(rong)易產生的(de)(de)缺(que)陷是收弧(hu)(hu)時的(de)(de)縮(suo)孔(kong)，而縮(suo)孔(kong)往往又會(hui)帶(dai)來(lai)弧(hu)(hu)坑裂(lie)紋。為了防止縮(suo)孔(kong)的(de)(de)產生，焊(han)接電(dian)流不宜(yi)過大，電(dian)弧(hu)(hu)不能突然熄弧(hu)(hu)，要在收弧(hu)(hu)處反復(fu)焊(han)3～4點，以保(bao)證填滿弧(hu)(hu)坑。定(ding)位焊(han)焊(han)縫長度(du)不宜(yi)太(tai)短，控制在10mm左右。沿(yan)管道定(ding)位3～4處，要保(bao)證定(ding)位焊(han)縫焊(han)透，背(bei)面(mian)呈圓滑(hua)過渡，經滲透著色檢測，確認無缺(que)陷時，方能進行根部(bu)打底焊(han)。
5. 打底焊(han)
通(tong)常選用鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的方法(fa)且在(zai)管(guan)內充氬氣進行施(shi)焊(han)(han)(han)。這樣除了可(ke)避免產生裂紋(wen)外，還能(neng)保證背面焊(han)(han)(han)縫成形良好(hao)。在(zai)封底(di)焊(han)(han)(han)時(shi)，如果不加填充焊(han)(han)(han)絲，收弧(hu)(hu)處有可(ke)能(neng)產生裂紋(wen)，要(yao)采取下列措(cuo)施(shi)來消(xiao)除：在(zai)收弧(hu)(hu)時(shi)適當(dang)填加一(yi)些焊(han)(han)(han)絲（H12Cr24Ni13焊(han)(han)(han)絲）填滿弧(hu)(hu)坑；或者(zhe)不加焊(han)(han)(han)絲將收弧(hu)(hu)移到引出板上也可(ke)。打底(di)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)完(wan)后(hou)，要(yao)進行滲透(tou)著色檢測，一(yi)旦發(fa)現裂紋(wen)，必須(xu)徹底(di)清除干(gan)凈，直至確認無裂紋(wen)為(wei)止。為(wei)了保證背面焊(han)(han)(han)縫成形均勻，組裝時(shi)要(yao)嚴(yan)格控制(zhi)裝配間隙(xi)，內徑錯位量也要(yao)控制(zhi)小于0.5mm為(wei)佳。
6. 其他層次焊道的焊接(jie)
其他層(ceng)(ceng)次(ci)焊(han)(han)(han)道(dao)的(de)焊(han)(han)(han)縫，大(da)多(duo)采用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)的(de)方(fang)法進行(xing)施焊(han)(han)(han)，4Cr25Ni20鋼管與06Cr18Ni11Ti鋼鍛(duan)件在焊(han)(han)(han)第二層(ceng)(ceng)時(shi)，選用(yong)(yong)A302（E309型）牌號焊(han)(han)(han)條(tiao)，蓋面焊(han)(han)(han)縫選用(yong)(yong)上(shang)面介紹的(de)專(zhuan)用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)條(tiao)施焊(han)(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹鋼管與1Cr5Mo鋼管焊(han)(han)(han)接時(shi)，全部選用(yong)(yong)A302（E309型）牌號焊(han)(han)(han)條(tiao)。
施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)過程(cheng)中，在(zai)(zai)(zai)保證焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)質量的(de)前提下，選用(yong)(yong)小的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)電流和較快的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)速度。焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)條不(bu)允(yun)許作橫向擺動，以窄(zhai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)為宜。焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)不(bu)允(yun)許在(zai)(zai)(zai)坡口外引弧(hu)和收(shou)弧(hu)，否則易產生裂紋。無(wu)論定位焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)、打底焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)還是蓋面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)后在(zai)(zai)(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)處(chu)嚴禁錘(chui)擊，不(bu)得使(shi)用(yong)(yong)扁鏟(chan)修(xiu)整焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)及(ji)清渣，因為4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管對冷作硬化特別敏感，還會促(cu)使(shi)σ相(xiang)的(de)形成。焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)處(chu)的(de)清理可使(shi)用(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鋼(gang)絲(si)(si)刷或不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鋼(gang)絲(si)(si)輪(lun)(lun)，修(xiu)復(fu)缺陷時(shi)應(ying)使(shi)用(yong)(yong)薄片砂(sha)輪(lun)(lun)。
7. 焊接后熱處理
焊(han)后熱處理的(de)(de)(de)溫度經過多次試驗(yan)和(he)生產考(kao)核，最后確定的(de)(de)(de)溫度為1070℃，保溫2h，然(ran)后空冷。在(zai)此溫度范圍內(nei)，可以(yi)使(shi)(shi)已生成的(de)(de)(de)σ相進行固(gu)溶處理，使(shi)(shi)之在(zai)焊(han)縫金(jin)屬中消失，這(zhe)(zhe)樣就(jiu)能減少冷裂(lie)紋形成的(de)(de)(de)可能性。在(zai)生產中，為了(le)消除長(chang)期加熱而生成的(de)(de)(de)σ相，可以(yi)把爐溫升高，使(shi)(shi)σ相重新(xin)固(gu)溶到奧(ao)氏體組織(zhi)中，然(ran)后冷卻(que)，借以(yi)消除σ相。這(zhe)(zhe)種定期、短時間(jian)提(ti)高工作溫度的(de)(de)(de)措施，一般(ban)在(zai)每使(shi)(shi)用(yong)數百(bai)小時后，重復一次，就(jiu)能達(da)到上(shang)述目的(de)(de)(de)。
