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(gang)1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧氏體不銹(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(jie)性(xing)分析
由(you)于4Cr25Ni20不銹鋼管為(wei)奧氏體基體加上(shang)共晶(jing)碳化物組(zu)織，與上(shang)述兩種鋼材焊(han)(han)接時，在焊(han)(han)接過(guo)程中易發生熱(re)裂紋(wen)、冷裂紋(wen)和σ相析(xi)出。
二、焊接工藝
1. 焊接材料的(de)選擇(ze)
為了消除焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱裂紋，防止σ相(xiang)脆化(hua)和(he)(he)冷裂紋傾向，要提高(gao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料(liao)中碳(tan)和(he)(he)氮的(de)含量，又要控制(zhi)其鉬、鈮的(de)含量。在A407焊(han)(han)(han)條(tiao)（E310型）的(de)基(ji)礎上(shang)，研制(zhi)出一(yi)種專用(yong)焊(han)(han)(han)條(tiao)。其熔敷金屬化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)的(de)質量分(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(sheng)產實踐證(zheng)明，用(yong)該焊(han)(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)4Cr25Ni20爐管與(yu)06Cr18Ni11Ti鍛件法(fa)蘭，既能(neng)抗(kang)熱裂紋又能(neng)減少(shao)σ相(xiang)析出，取得了良好(hao)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)性。4Cr25Ni20不銹鋼爐管與(yu)1Cr5Mo鋼管焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，選用(yong)A302焊(han)(han)(han)條(tiao)（E309型）即可(ke)。
2. 焊接坡口的選(xuan)擇
選(xuan)用(yong)合理的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接坡(po)口(kou)(kou)尺寸和(he)形(xing)狀(zhuang)來保證管道根部(bu)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)透性能(neng)，可采(cai)用(yong)V形(xing)或U形(xing)坡(po)口(kou)(kou)。可以用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)進(jin)行打底焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)，實現單面焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)雙面成形(xing)，但操作技能(neng)要(yao)(yao)求高(gao)；選(xuan)用(yong)鎢極氬弧焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)的(de)方法，不加填充金屬(shu)，將鈍(dun)(dun)邊熔透也能(neng)保證焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)根焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)透，但對鈍(dun)(dun)邊要(yao)(yao)求嚴(yan)格(ge)，要(yao)(yao)鈍(dun)(dun)邊尺寸控(kong)制在1.0～1.5mm，鈍(dun)(dun)邊過(guo)大(da)或過(guo)小(xiao)均(jun)會引起未焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)透或焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)穿(chuan)。管子與(yu)管子裝配時(shi)(shi)，希望間隙越小(xiao)越好。同時(shi)(shi)對坡(po)口(kou)(kou)的(de)加工(gong)精(jing)度也有(you)相應(ying)的(de)要(yao)(yao)求，機械加工(gong)后的(de)坡(po)口(kou)(kou)要(yao)(yao)用(yong)砂(sha)輪磨去尖(jian)角和(he)毛(mao)刺(ci)。在檢查待焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)處確認無表面缺陷時(shi)(shi)，才允許施焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)。
3. 預熱和層間溫度(du)的控制(zhi)
在(zai)(zai)4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼管與(yu)(yu)其他黑色金屬焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)，若不(bu)進行焊(han)(han)(han)前預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)，在(zai)(zai)定位焊(han)(han)(han)和正式焊(han)(han)(han)的根(gen)部封底焊(han)(han)(han)縫會(hui)產生裂紋，所以(yi)必須預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)。4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼管與(yu)(yu)06Cr18Ni11Ti鋼焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)，預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)溫度(du)(du)控制(zhi)在(zai)(zai)100℃，層間溫度(du)(du)在(zai)(zai)150℃以(yi)下；但(dan)4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼管與(yu)(yu)1Cr5Mo鋼焊(han)(han)(han)接(jie)時(shi)，情況則(ze)不(bu)相同，預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)溫度(du)(du)要提高(gao)(gao)到360～400℃，層間溫度(du)(du)控制(zhi)在(zai)(zai)300℃左(zuo)右。雖說預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)溫度(du)(du)的提高(gao)(gao)，會(hui)引起4Cr25Ni20鋼焊(han)(han)(han)縫一側晶內碳(tan)化物(wu)粗化，但(dan)它(ta)能避免由于(yu)預(yu)(yu)熱(re)(re)(re)溫度(du)(du)太低，而使(shi)1Cr5Mo鋼焊(han)(han)(han)縫一側形成(cheng)馬氏體組(zu)織而造成(cheng)脆(cui)斷的事故。
4. 定位焊
定位(wei)(wei)焊(han)(han)最(zui)容易產(chan)生(sheng)的(de)缺陷(xian)是收(shou)(shou)弧(hu)(hu)時的(de)縮孔(kong)，而縮孔(kong)往往又會帶來弧(hu)(hu)坑裂紋。為了防止縮孔(kong)的(de)產(chan)生(sheng)，焊(han)(han)接(jie)電(dian)流不宜過(guo)大，電(dian)弧(hu)(hu)不能突(tu)然(ran)熄弧(hu)(hu)，要(yao)在收(shou)(shou)弧(hu)(hu)處反復焊(han)(han)3～4點，以保證填滿弧(hu)(hu)坑。定位(wei)(wei)焊(han)(han)焊(han)(han)縫(feng)長度不宜太短，控制在10mm左右(you)。沿管道定位(wei)(wei)3～4處，要(yao)保證定位(wei)(wei)焊(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)透，背面呈(cheng)圓滑過(guo)渡，經滲透著(zhu)色檢測，確認無缺陷(xian)時，方(fang)能進(jin)行根(gen)部打底(di)焊(han)(han)。
5. 打(da)底焊
通常選(xuan)用(yong)鎢極(ji)氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的方(fang)法且(qie)在(zai)管內充(chong)氬氣進行施焊(han)(han)(han)。這樣除了可(ke)避(bi)免產生裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)外，還能保證背面焊(han)(han)(han)縫成形良好。在(zai)封(feng)底焊(han)(han)(han)時，如(ru)果不(bu)加(jia)填充(chong)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)，收弧(hu)(hu)處有可(ke)能產生裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)，要(yao)(yao)采取下列措施來消(xiao)除：在(zai)收弧(hu)(hu)時適當填加(jia)一些焊(han)(han)(han)絲(si)(si)（H12Cr24Ni13焊(han)(han)(han)絲(si)(si)）填滿(man)弧(hu)(hu)坑；或者不(bu)加(jia)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)將收弧(hu)(hu)移到引出板上也可(ke)。打底焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)完后，要(yao)(yao)進行滲透著色(se)檢測，一旦發現裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)，必須徹(che)底清(qing)除干凈，直(zhi)至確認無裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)為(wei)(wei)止。為(wei)(wei)了保證背面焊(han)(han)(han)縫成形均勻(yun)，組裝時要(yao)(yao)嚴格控制(zhi)裝配間隙，內徑錯位量也要(yao)(yao)控制(zhi)小于0.5mm為(wei)(wei)佳。
6. 其他層次焊道的焊接
其他(ta)層(ceng)次焊(han)(han)(han)(han)道的焊(han)(han)(han)(han)縫，大多采用(yong)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)電(dian)弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)的方法進行施(shi)焊(han)(han)(han)(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)鍛件在焊(han)(han)(han)(han)第二層(ceng)時，選用(yong)A302（E309型）牌(pai)號焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)，蓋面(mian)焊(han)(han)(han)(han)縫選用(yong)上面(mian)介紹的專用(yong)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)施(shi)焊(han)(han)(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹鋼(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)管焊(han)(han)(han)(han)接時，全部(bu)選用(yong)A302（E309型）牌(pai)號焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)。
施焊(han)(han)(han)(han)(han)過程中，在(zai)保證(zheng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)質(zhi)量的(de)(de)前(qian)提下，選用(yong)(yong)小的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)電流和(he)較快(kuai)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)速度(du)。焊(han)(han)(han)(han)(han)條不(bu)(bu)(bu)(bu)允(yun)許(xu)作橫向(xiang)擺動，以窄(zhai)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)為宜。焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)不(bu)(bu)(bu)(bu)允(yun)許(xu)在(zai)坡口外(wai)引弧(hu)和(he)收弧(hu)，否則易(yi)產生裂(lie)紋。無論定位焊(han)(han)(han)(han)(han)、打底焊(han)(han)(han)(han)(han)還(huan)是蓋面焊(han)(han)(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)(han)(han)后在(zai)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)處嚴(yan)禁(jin)錘擊，不(bu)(bu)(bu)(bu)得使(shi)用(yong)(yong)扁鏟修整焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)及清渣，因為4Cr25Ni20不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)對(dui)冷(leng)作硬化特別敏感(gan)，還(huan)會(hui)促使(shi)σ相(xiang)的(de)(de)形(xing)成。焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)處的(de)(de)清理(li)可使(shi)用(yong)(yong)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)刷或(huo)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鋼(gang)(gang)(gang)絲(si)(si)輪，修復缺陷時(shi)應使(shi)用(yong)(yong)薄片砂輪。
7. 焊接后熱處理(li)
焊后熱(re)處理的溫(wen)度經過多(duo)次試驗(yan)和生(sheng)產(chan)考(kao)核，最后確(que)定(ding)的溫(wen)度為1070℃，保溫(wen)2h，然(ran)后空冷。在(zai)此溫(wen)度范圍內，可(ke)以(yi)使(shi)已生(sheng)成的σ相進(jin)行固溶處理，使(shi)之在(zai)焊縫金(jin)屬中消(xiao)失，這(zhe)(zhe)樣就(jiu)能(neng)(neng)減少冷裂紋形(xing)成的可(ke)能(neng)(neng)性。在(zai)生(sheng)產(chan)中，為了消(xiao)除長期加熱(re)而(er)生(sheng)成的σ相，可(ke)以(yi)把爐溫(wen)升高，使(shi)σ相重新固溶到奧氏(shi)體組織中，然(ran)后冷卻，借以(yi)消(xiao)除σ相。這(zhe)(zhe)種定(ding)期、短時(shi)間提高工作溫(wen)度的措施，一(yi)般在(zai)每使(shi)用數(shu)百(bai)小(xiao)時(shi)后，重復一(yi)次，就(jiu)能(neng)(neng)達(da)到上述目(mu)的。
