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1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)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(han)接性分析(xi)
由(you)于(yu)4Cr25Ni20不(bu)銹鋼(gang)管(guan)為奧氏(shi)體基(ji)體加上(shang)共晶碳(tan)化物組織，與上(shang)述兩種鋼(gang)材焊接時，在焊接過程中易發(fa)生(sheng)熱裂(lie)紋、冷(leng)裂(lie)紋和σ相析出。
二、焊(han)接工藝
1. 焊接(jie)材(cai)料的選擇
為了消(xiao)除焊(han)接(jie)(jie)熱(re)裂紋(wen)，防止σ相(xiang)脆化和(he)冷裂紋(wen)傾向，要(yao)提高焊(han)接(jie)(jie)材料中碳和(he)氮的(de)(de)含(han)量，又要(yao)控制其鉬、鈮的(de)(de)含(han)量。在A407焊(han)條(tiao)（E310型）的(de)(de)基(ji)礎上，研制出(chu)一種專用焊(han)條(tiao)。其熔敷金(jin)屬化學(xue)成分(fen)的(de)(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。經多次試驗和(he)生(sheng)產實踐證明，用該焊(han)條(tiao)焊(han)接(jie)(jie)4Cr25Ni20爐管(guan)與06Cr18Ni11Ti鍛件法蘭，既(ji)能(neng)抗熱(re)裂紋(wen)又能(neng)減少σ相(xiang)析出(chu)，取(qu)得了良好的(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)性。4Cr25Ni20不(bu)銹鋼爐管(guan)與1Cr5Mo鋼管(guan)焊(han)接(jie)(jie)，選(xuan)用A302焊(han)條(tiao)（E309型）即可(ke)。
2. 焊(han)接坡口的(de)選擇
選用(yong)合理的焊(han)(han)(han)(han)(han)接坡(po)(po)口(kou)尺寸(cun)和(he)形狀(zhuang)來保證管道根部的焊(han)(han)(han)(han)(han)透(tou)性能(neng)，可采(cai)用(yong)V形或(huo)U形坡(po)(po)口(kou)。可以用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)進行打底焊(han)(han)(han)(han)(han)，實(shi)現單面(mian)(mian)焊(han)(han)(han)(han)(han)雙面(mian)(mian)成形，但操作技能(neng)要(yao)求(qiu)高；選用(yong)鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)的方法，不加(jia)填充金(jin)屬，將鈍邊(bian)熔透(tou)也能(neng)保證焊(han)(han)(han)(han)(han)根焊(han)(han)(han)(han)(han)透(tou)，但對鈍邊(bian)要(yao)求(qiu)嚴格，要(yao)鈍邊(bian)尺寸(cun)控制在1.0～1.5mm，鈍邊(bian)過大或(huo)過小均會引起未焊(han)(han)(han)(han)(han)透(tou)或(huo)焊(han)(han)(han)(han)(han)穿(chuan)。管子(zi)(zi)與(yu)管子(zi)(zi)裝配(pei)時，希望間隙越小越好。同時對坡(po)(po)口(kou)的加(jia)工(gong)精度(du)也有相應的要(yao)求(qiu)，機械加(jia)工(gong)后的坡(po)(po)口(kou)要(yao)用(yong)砂(sha)輪磨(mo)去尖角和(he)毛刺。在檢查待焊(han)(han)(han)(han)(han)處確認(ren)無表面(mian)(mian)缺陷時，才允許施焊(han)(han)(han)(han)(han)。
3. 預熱和層(ceng)間(jian)溫度(du)的(de)控制
在4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)與(yu)其(qi)他黑色金屬焊(han)接時，若不(bu)進行(xing)焊(han)前預(yu)熱(re)，在定位(wei)焊(han)和正式焊(han)的(de)(de)根部封底焊(han)縫會(hui)產生裂(lie)紋，所以(yi)必(bi)須(xu)預(yu)熱(re)。4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)與(yu)06Cr18Ni11Ti鋼(gang)焊(han)接時，預(yu)熱(re)溫度(du)控(kong)(kong)制在100℃，層(ceng)間溫度(du)在150℃以(yi)下(xia)；但(dan)4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)與(yu)1Cr5Mo鋼(gang)焊(han)接時，情況則不(bu)相同，預(yu)熱(re)溫度(du)要(yao)提高到(dao)360～400℃，層(ceng)間溫度(du)控(kong)(kong)制在300℃左右(you)。雖說預(yu)熱(re)溫度(du)的(de)(de)提高，會(hui)引起(qi)4Cr25Ni20鋼(gang)焊(han)縫一(yi)側(ce)晶(jing)內(nei)碳(tan)化物(wu)粗化，但(dan)它能避(bi)免(mian)由于預(yu)熱(re)溫度(du)太低，而(er)使1Cr5Mo鋼(gang)焊(han)縫一(yi)側(ce)形(xing)成馬氏體組織而(er)造成脆(cui)斷的(de)(de)事故(gu)。
4. 定位焊
定位焊(han)(han)最容易產(chan)生的缺陷是收弧(hu)(hu)時的縮孔(kong)，而縮孔(kong)往(wang)往(wang)又會帶來弧(hu)(hu)坑裂紋。為了防止縮孔(kong)的產(chan)生，焊(han)(han)接電流不宜過(guo)大，電弧(hu)(hu)不能突然(ran)熄弧(hu)(hu)，要在收弧(hu)(hu)處反(fan)復(fu)焊(han)(han)3～4點，以保(bao)證填滿(man)弧(hu)(hu)坑。定位焊(han)(han)焊(han)(han)縫長度不宜太短，控(kong)制在10mm左(zuo)右。沿(yan)管道定位3～4處，要保(bao)證定位焊(han)(han)縫焊(han)(han)透，背面呈(cheng)圓滑過(guo)渡(du)，經(jing)滲(shen)透著(zhu)色檢測，確認無(wu)缺陷時，方(fang)能進行根部打底焊(han)(han)。
5. 打底焊
通常(chang)選用鎢極(ji)氬弧(hu)焊的方法且在管內充(chong)氬氣進行施焊。這(zhe)樣除(chu)了可(ke)(ke)避(bi)免產(chan)生裂(lie)紋(wen)外，還能(neng)保(bao)證背(bei)面(mian)焊縫(feng)成(cheng)形良好。在封底焊時，如果不加(jia)填充(chong)焊絲，收弧(hu)處有可(ke)(ke)能(neng)產(chan)生裂(lie)紋(wen)，要采(cai)取下列措(cuo)施來消除(chu)：在收弧(hu)時適當填加(jia)一(yi)些焊絲（H12Cr24Ni13焊絲）填滿弧(hu)坑；或(huo)者不加(jia)焊絲將收弧(hu)移到(dao)引出(chu)板上(shang)也(ye)可(ke)(ke)。打底焊焊完后(hou)，要進行滲(shen)透(tou)著色檢測，一(yi)旦發現裂(lie)紋(wen)，必須徹底清除(chu)干(gan)凈，直至確認無裂(lie)紋(wen)為止。為了保(bao)證背(bei)面(mian)焊縫(feng)成(cheng)形均勻，組裝時要嚴格(ge)控制(zhi)裝配間隙，內徑(jing)錯位量也(ye)要控制(zhi)小于(yu)0.5mm為佳。
6. 其他層(ceng)次焊道的(de)焊接
其他層次焊(han)道的焊(han)縫(feng)，大多采用(yong)(yong)(yong)焊(han)條(tiao)電弧焊(han)的方法(fa)進(jin)行(xing)施(shi)焊(han)，4Cr25Ni20鋼管與06Cr18Ni11Ti鋼鍛(duan)件在焊(han)第二層時，選(xuan)用(yong)(yong)(yong)A302（E309型(xing)(xing)）牌(pai)號(hao)焊(han)條(tiao)，蓋(gai)面焊(han)縫(feng)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)上面介紹(shao)的專用(yong)(yong)(yong)焊(han)條(tiao)施(shi)焊(han)；4Cr25Ni20 不銹鋼管與1Cr5Mo鋼管焊(han)接時，全(quan)部選(xuan)用(yong)(yong)(yong)A302（E309型(xing)(xing)）牌(pai)號(hao)焊(han)條(tiao)。
施(shi)焊(han)(han)(han)(han)過程中，在保(bao)證(zheng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)質量的前(qian)提下，選用小的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)電流和(he)較快的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)速度。焊(han)(han)(han)(han)條不(bu)(bu)允許作(zuo)橫(heng)向擺動(dong)，以窄焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)為(wei)(wei)宜。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時不(bu)(bu)允許在坡(po)口(kou)外引弧和(he)收弧，否則易產生裂(lie)紋。無論定位焊(han)(han)(han)(han)、打底焊(han)(han)(han)(han)還是(shi)蓋面(mian)焊(han)(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)(han)后在焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)處(chu)嚴(yan)禁錘擊(ji)，不(bu)(bu)得(de)使(shi)(shi)用扁鏟修(xiu)整焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)及清(qing)渣，因為(wei)(wei)4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼管對冷(leng)作(zuo)硬化(hua)特別敏感(gan)，還會(hui)促(cu)使(shi)(shi)σ相(xiang)的形成。焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)處(chu)的清(qing)理可使(shi)(shi)用不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼鋼絲刷或不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼鋼絲輪，修(xiu)復缺陷時應使(shi)(shi)用薄片砂(sha)輪。
7. 焊(han)接后(hou)熱處理
焊后(hou)熱處理的溫度(du)(du)(du)經過多次(ci)試驗和生(sheng)產考核(he)，最后(hou)確定(ding)(ding)的溫度(du)(du)(du)為1070℃，保(bao)溫2h，然(ran)后(hou)空冷。在此溫度(du)(du)(du)范圍內(nei)，可以使(shi)已生(sheng)成的σ相進行固溶處理，使(shi)之在焊縫金屬中消(xiao)失，這樣就能減少冷裂紋形成的可能性(xing)。在生(sheng)產中，為了消(xiao)除(chu)長(chang)期加(jia)熱而生(sheng)成的σ相，可以把爐溫升(sheng)高(gao)，使(shi)σ相重(zhong)新固溶到奧(ao)氏體組織中，然(ran)后(hou)冷卻，借以消(xiao)除(chu)σ相。這種定(ding)(ding)期、短時間提高(gao)工作(zuo)溫度(du)(du)(du)的措施，一般在每(mei)使(shi)用數百小時后(hou)，重(zhong)復一次(ci)，就能達到上述(shu)目的。
