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(shi)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
由于(yu)4Cr25Ni20不銹鋼(gang)管為(wei)奧氏體基體加(jia)上共(gong)晶(jing)碳化物組織，與上述(shu)兩種鋼(gang)材焊接時(shi)，在焊接過程中易發生(sheng)熱裂(lie)紋(wen)、冷裂(lie)紋(wen)和σ相(xiang)析出。
二、焊接工藝
1. 焊接材料的選擇
為(wei)了(le)消除焊(han)接(jie)熱(re)裂(lie)紋，防止σ相(xiang)脆化和冷裂(lie)紋傾向(xiang)，要(yao)(yao)提高(gao)焊(han)接(jie)材料中碳和氮的含量(liang)，又要(yao)(yao)控(kong)制(zhi)其(qi)鉬、鈮的含量(liang)。在A407焊(han)條(tiao)（E310型(xing)）的基礎上，研制(zhi)出(chu)(chu)一種專(zhuan)用焊(han)條(tiao)。其(qi)熔(rong)敷金(jin)屬化學成分的質量(liang)分數（％）為(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。經多次試驗和生產實踐證明，用該焊(han)條(tiao)焊(han)接(jie)4Cr25Ni20爐管(guan)與(yu)06Cr18Ni11Ti鍛件(jian)法蘭，既能抗(kang)熱(re)裂(lie)紋又能減少σ相(xiang)析出(chu)(chu)，取得(de)了(le)良好的焊(han)接(jie)性。4Cr25Ni20不銹鋼爐管(guan)與(yu)1Cr5Mo鋼管(guan)焊(han)接(jie)，選用A302焊(han)條(tiao)（E309型(xing)）即可。
2. 焊接坡口的選擇
選(xuan)用(yong)合理的(de)焊(han)(han)接(jie)坡口(kou)尺寸和形狀來保(bao)證管道根部的(de)焊(han)(han)透(tou)(tou)性能，可采用(yong)V形或(huo)U形坡口(kou)。可以用(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)進行打底(di)焊(han)(han)，實現(xian)單面焊(han)(han)雙面成形，但操作技(ji)能要(yao)求(qiu)高；選(xuan)用(yong)鎢(wu)極氬弧焊(han)(han)的(de)方(fang)法，不加(jia)填充(chong)金屬，將鈍(dun)邊熔透(tou)(tou)也(ye)能保(bao)證焊(han)(han)根焊(han)(han)透(tou)(tou)，但對(dui)鈍(dun)邊要(yao)求(qiu)嚴格(ge)，要(yao)鈍(dun)邊尺寸控制在1.0～1.5mm，鈍(dun)邊過(guo)大或(huo)過(guo)小均(jun)會(hui)引起(qi)未(wei)焊(han)(han)透(tou)(tou)或(huo)焊(han)(han)穿(chuan)。管子與管子裝配時(shi)，希望間(jian)隙越(yue)小越(yue)好。同(tong)時(shi)對(dui)坡口(kou)的(de)加(jia)工精度也(ye)有相應(ying)的(de)要(yao)求(qiu)，機械加(jia)工后的(de)坡口(kou)要(yao)用(yong)砂輪磨去尖角和毛刺。在檢查(cha)待焊(han)(han)處確認無表面缺(que)陷時(shi)，才(cai)允許(xu)施焊(han)(han)。
3. 預熱和層間溫度的控制(zhi)
在(zai)(zai)4Cr25Ni20不(bu)銹鋼(gang)管與(yu)其(qi)他黑色金屬(shu)焊接時，若不(bu)進(jin)行焊前預熱(re)，在(zai)(zai)定(ding)位焊和正式(shi)焊的(de)(de)根部封底焊縫(feng)會產(chan)生裂紋(wen)，所以必須預熱(re)。4Cr25Ni20不(bu)銹鋼(gang)管與(yu)06Cr18Ni11Ti鋼(gang)焊接時，預熱(re)溫(wen)度(du)(du)控(kong)制在(zai)(zai)100℃，層間(jian)溫(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)150℃以下；但4Cr25Ni20不(bu)銹鋼(gang)管與(yu)1Cr5Mo鋼(gang)焊接時，情況則不(bu)相(xiang)同，預熱(re)溫(wen)度(du)(du)要提高到360～400℃，層間(jian)溫(wen)度(du)(du)控(kong)制在(zai)(zai)300℃左右。雖(sui)說預熱(re)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)提高，會引起4Cr25Ni20鋼(gang)焊縫(feng)一側(ce)晶內碳化物粗化，但它能避免由于預熱(re)溫(wen)度(du)(du)太低，而使1Cr5Mo鋼(gang)焊縫(feng)一側(ce)形成(cheng)馬(ma)氏體(ti)組織(zhi)而造成(cheng)脆(cui)斷的(de)(de)事故。
4. 定位焊
定位(wei)(wei)(wei)焊(han)最容易產生的(de)缺陷是收弧(hu)時的(de)縮孔，而縮孔往往又(you)會帶來弧(hu)坑裂紋。為了防(fang)止縮孔的(de)產生，焊(han)接電流(liu)不(bu)宜(yi)過大，電弧(hu)不(bu)能突然熄(xi)弧(hu)，要在收弧(hu)處(chu)反復焊(han)3～4點(dian)，以(yi)保證(zheng)填滿弧(hu)坑。定位(wei)(wei)(wei)焊(han)焊(han)縫長度不(bu)宜(yi)太(tai)短，控制在10mm左右。沿管道定位(wei)(wei)(wei)3～4處(chu)，要保證(zheng)定位(wei)(wei)(wei)焊(han)縫焊(han)透(tou)，背面呈(cheng)圓滑過渡(du)，經滲透(tou)著色檢(jian)測，確認無缺陷時，方能進行根(gen)部打底(di)焊(han)。
5. 打(da)底(di)焊(han)
通常選用鎢極氬(ya)弧(hu)焊的(de)方法且在管(guan)內(nei)(nei)充氬(ya)氣進行施(shi)焊。這樣除了(le)可避(bi)免(mian)產生裂紋外，還能保(bao)(bao)證背(bei)面焊縫成形良好(hao)。在封底焊時(shi)，如果不加(jia)(jia)填充焊絲(si)，收(shou)弧(hu)處(chu)有可能產生裂紋，要(yao)采(cai)取下列(lie)措施(shi)來消除：在收(shou)弧(hu)時(shi)適當填加(jia)(jia)一些焊絲(si)（H12Cr24Ni13焊絲(si)）填滿弧(hu)坑(keng)；或者不加(jia)(jia)焊絲(si)將收(shou)弧(hu)移到引出板上也可。打底焊焊完后，要(yao)進行滲(shen)透著色檢測，一旦(dan)發現裂紋，必須徹底清除干凈，直至確認無裂紋為止。為了(le)保(bao)(bao)證背(bei)面焊縫成形均勻，組裝時(shi)要(yao)嚴格控制裝配間隙，內(nei)(nei)徑錯位(wei)量(liang)也要(yao)控制小于0.5mm為佳。
6. 其他層(ceng)次焊道的焊接(jie)
其(qi)他層(ceng)次焊(han)(han)道(dao)的焊(han)(han)縫(feng)，大多采用(yong)(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)的方(fang)法進行(xing)施(shi)(shi)焊(han)(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)鍛件在焊(han)(han)第二層(ceng)時(shi)，選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)A302（E309型(xing)）牌號(hao)焊(han)(han)條，蓋面(mian)焊(han)(han)縫(feng)選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)上面(mian)介紹的專用(yong)(yong)焊(han)(han)條施(shi)(shi)焊(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹(xiu)鋼(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)管焊(han)(han)接時(shi)，全部選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)A302（E309型(xing)）牌號(hao)焊(han)(han)條。
施(shi)焊(han)(han)(han)(han)過程中，在(zai)保證(zheng)焊(han)(han)(han)(han)接質量的(de)(de)前提下，選(xuan)用(yong)小的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接電流和較快(kuai)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接速度(du)。焊(han)(han)(han)(han)條不(bu)(bu)允許作橫向擺動，以(yi)窄焊(han)(han)(han)(han)縫為宜(yi)。焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)不(bu)(bu)允許在(zai)坡(po)口外(wai)引弧(hu)和收弧(hu)，否則易產生裂紋。無論定位焊(han)(han)(han)(han)、打底焊(han)(han)(han)(han)還是蓋面(mian)焊(han)(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)(han)后在(zai)焊(han)(han)(han)(han)縫處嚴禁錘擊，不(bu)(bu)得使(shi)(shi)用(yong)扁鏟修(xiu)整(zheng)焊(han)(han)(han)(han)縫及清(qing)渣，因為4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)管對冷作硬化特別敏(min)感，還會促使(shi)(shi)σ相的(de)(de)形成。焊(han)(han)(han)(han)縫處的(de)(de)清(qing)理可使(shi)(shi)用(yong)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鋼(gang)絲刷或不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鋼(gang)絲輪(lun)，修(xiu)復(fu)缺陷時(shi)應使(shi)(shi)用(yong)薄片砂(sha)輪(lun)。
7. 焊(han)接后熱處理
焊后熱(re)處(chu)理的(de)(de)溫(wen)度經過多次試驗(yan)和生產(chan)考核，最后確定(ding)的(de)(de)溫(wen)度為1070℃，保(bao)溫(wen)2h，然后空冷(leng)。在此溫(wen)度范圍內，可以(yi)(yi)使已生成(cheng)(cheng)的(de)(de)σ相(xiang)進(jin)行固(gu)溶(rong)處(chu)理，使之在焊縫金屬中(zhong)消失(shi)，這樣(yang)就能減少冷(leng)裂紋形成(cheng)(cheng)的(de)(de)可能性。在生產(chan)中(zhong)，為了消除(chu)長期加熱(re)而生成(cheng)(cheng)的(de)(de)σ相(xiang)，可以(yi)(yi)把爐溫(wen)升(sheng)高，使σ相(xiang)重新固(gu)溶(rong)到(dao)奧氏體組(zu)織中(zhong)，然后冷(leng)卻(que)，借(jie)以(yi)(yi)消除(chu)σ相(xiang)。這種定(ding)期、短時間提高工作溫(wen)度的(de)(de)措施(shi)，一(yi)般在每使用數百小時后，重復一(yi)次，就能達(da)到(dao)上述目(mu)的(de)(de)。
