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(fen)析
1. 焊接材料
從表(biao)中的化學(xue)成分計算出(chu)基層(ceng)(ceng)材料(liao)(liao)14Cr1MoR的碳(tan)當量（C）為0.626％，可以判斷(duan)該材料(liao)(liao)焊接性不好(hao)，焊接前必須(xu)要較高溫度(du)的預熱(re)，施焊時要嚴格控制好(hao)焊接工(gong)藝。復合(he)板(ban)的復層(ceng)(ceng)Cr-Mo含(han)量較高且其(qi)C含(han)量較低。因(yin)此在(zai)焊接中要注意(yi)這些(xie)因(yin)素：①. 焊接過程中加(jia)熱(re)和冷卻不均勻，在(zai)基層(ceng)(ceng)厚度(du)方向會產生較大的殘(can)余應(ying)力，這種應(ying)力在(zai)不銹鋼(gang)復層(ceng)(ceng)就會形(xing)成拉伸應(ying)力。在(zai)拉伸應(ying)力的作用下有可能在(zai)某(mou)個(ge)薄弱(ruo)地帶開裂(lie)而形(xing)成熱(re)裂(lie)紋。②. 避免發生焊縫化學(xue)成分稀釋，產生碳(tan)遷(qian)移到過渡層(ceng)(ceng)。
為了防止(zhi)上述問題(ti)的(de)(de)發生，應采(cai)取下(xia)列(lie)措施(shi)：①. 對(dui)(dui)于復(fu)層(ceng)(ceng)要避免基層(ceng)(ceng)的(de)(de)碳(tan)元(yuan)素遷移過(guo)渡而導(dao)致增(zeng)碳(tan)，以(yi)免降低復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)耐蝕性(xing)；②. 對(dui)(dui)于基層(ceng)(ceng)要避免復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)鉻、鎳等元(yuan)素過(guo)渡而導(dao)致合(he)(he)金(jin)含量(liang)增(zeng)高(gao)。若(ruo)鉻、鎳合(he)(he)金(jin)元(yuan)素增(zeng)高(gao)，基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫中會形成脆(cui)硬組織，容易產(chan)(chan)生裂(lie)紋，影響焊(han)(han)縫強度(du)；③. 焊(han)(han)接時采(cai)用小熱(re)(re)輸(shu)入、小截(jie)面焊(han)(han)道(dao)，以(yi)減少(shao)焊(han)(han)縫溶池過(guo)熱(re)(re)，避免粗大柱狀晶(jing)的(de)(de)產(chan)(chan)生。
2. 熱(re)處理
14Cr1MoR鋼(gang)板是低合金(jin)耐(nai)熱鋼(gang)，其焊縫(feng)區(qu)在(zai)(zai)回火(huo)時，隨著溫度(du)(du)的升高，會(hui)使沖擊韌度(du)(du)下降(jiang)，甚至開裂，是回火(huo)脆(cui)性(xing)的典型(xing)表現。當(dang)焊接熱輸(shu)入超過30kJ／cm、預熱和層間溫度(du)(du)高于250℃時，則Cr-Mo鋼(gang)焊縫(feng)金(jin)屬的強度(du)(du)和沖擊韌度(du)(du)會(hui)明顯下降(jiang)。為了避開Cr-Mo鋼(gang)在(zai)(zai)400～700℃時的回火(huo)脆(cui)性(xing)敏感區(qu)，同時滿足設(she)計要(yao)求，選用焊后熱處理溫度(du)(du)為704℃，恒溫2h后緩(huan)慢(man)冷卻。
二、焊接(jie)工藝(yi)
1. 焊接坡(po)口的選擇
坡(po)口如圖5-23所示，目的(de)(de)(de)是使基(ji)層(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)交(jiao)界處(chu)遠離(li)焊接時(shi)的(de)(de)(de)熱量集中區，避(bi)免(mian)了基(ji)層(ceng)焊接時(shi)導致(zhi)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)分層(ceng)。
2. 焊接方法
選用焊條電弧(hu)焊，在平面(mian)位置進行焊縫正面(mian)和背面(mian)的焊接，焊后采用碳(tan)弧(hu)氣刨清根。
3. 焊(han)接材料
為(wei)了保證焊縫(feng)耐蝕性、高溫強(qiang)度、沖擊(ji)韌度和焊縫(feng)化學(xue)成分(fen)(fen)，選(xuan)擇與母材(cai)化學(xue)成分(fen)(fen)接近(jin)的(de)(de)焊接材(cai)料。復合板的(de)(de)基層(ceng)(ceng)14Cr1MoR的(de)(de)焊接用(yong)R307BL焊條；過渡層(ceng)(ceng)采用(yong)A062焊條，以保證過渡層(ceng)(ceng)金屬(shu)的(de)(de)化學(xue)成分(fen)(fen)為(wei)奧氏(shi)(shi)體(ti)＋少(shao)量鐵(tie)素體(ti)，不出現馬氏(shi)(shi)體(ti)，避(bi)免產生熱(re)裂紋；復層(ceng)(ceng)用(yong)A132焊條。三(san)種(zhong)焊條的(de)(de)化學(xue)成分(fen)(fen)見表5-47。
4. 焊接參數
為了(le)避免過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)出現馬氏體(ti)組(zu)織，過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接時應采(cai)用(yong)小(xiao)(xiao)直徑、高鉻鎳(nie)焊(han)條，并采(cai)用(yong)小(xiao)(xiao)熱輸入、短弧焊(han)、快(kuai)速焊(han)，以(yi)降(jiang)低(di)對復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)稀釋。還要控制好(hao)過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)和復合層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)溫度，保證焊(han)接接頭有良好(hao)的(de)耐(nai)蝕性(xing)。經(jing)焊(han)接工藝評定，選用(yong)了(le)下列焊(han)接工藝參數（見(jian)表5-48）。
三、焊接時的注(zhu)意事(shi)項
1. 坡口表面(mian)20mm范圍內(nei)清除(chu)干凈油污、水跡和污物。焊(han)前復(fu)層用汽(qi)油或丙酮除(chu)去油污，在復(fu)層焊(han)縫兩(liang)側150mm范圍內(nei)涂白堊粉防止飛(fei)濺粘附(fu)。打磨不銹(xiu)鋼焊(han)道，要用專用的錘頭除(chu)熔渣，防止滲(shen)碳(tan)。
2. 焊前預(yu)熱是(shi)有效防止焊接熱裂紋的(de)重要工(gong)藝手段(duan)，預(yu)熱溫度要控制在160～250℃，復層溫度不高于(yu)60℃。
3. 層間(jian)溫度要控(kong)(kong)制200～250℃之(zhi)間(jian)，不得超過250℃。焊(han)接(jie)時通過控(kong)(kong)制焊(han)接(jie)參數來控(kong)(kong)制焊(han)接(jie)熱輸入，應采(cai)用多(duo)層多(duo)道焊(han)、窄道焊(han)及小(xiao)幅擺(bai)動(dong)焊(han)條(tiao)（擺(bai)動(dong)參數為0～8mm）進行焊(han)接(jie)。
4. 基(ji)層焊(han)接時，嚴禁(jin)基(ji)層焊(han)條焊(han)到復層，焊(han)接表面應(ying)距(ju)復合(he)界面1.5～2.0mm，超過(guo)部(bu)位需用角(jiao)向打磨(mo)機打磨(mo)。
5. 過渡(du)(du)(du)層(ceng)與復層(ceng)焊(han)接時要保證(zheng)復層(ceng)的(de)耐蝕(shi)性(xing)，過渡(du)(du)(du)層(ceng)厚度為2.0～3.0mm。復層(ceng)焊(han)接時，為減(jian)少熱影響區，降(jiang)低合金稀釋率，焊(han)接時焊(han)條不擺動，采用(yong)多(duo)層(ceng)多(duo)道焊(han)，宜(yi)采用(yong)小電流(liu)，直流(liu)反接。嚴格控制過渡(du)(du)(du)層(ceng)及(ji)復層(ceng)的(de)層(ceng)間溫度不高于250℃。
四、焊(han)接檢驗
按(an)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)評定標準(zhun)JB／T 4730-2005《承壓設備無損檢(jian)(jian)測(ce)(ce)》進行(xing)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，先后對換熱(re)器的A、B類焊接接頭的基(ji)層和復層焊縫進行(xing)100％．RT檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，技術(shu)等(deng)(deng)級(ji)(ji)(ji)為(wei)AB級(ji)(ji)(ji)，質(zhi)量等(deng)(deng)級(ji)(ji)(ji)為(wei)II級(ji)(ji)(ji)合(he)格(ge)(ge)；100％UT檢(jian)(jian)測(ce)(ce)，技術(shu)等(deng)(deng)級(ji)(ji)(ji)為(wei)B級(ji)(ji)(ji)，質(zhi)量等(deng)(deng)級(ji)(ji)(ji)為(wei)I級(ji)(ji)(ji)合(he)格(ge)(ge)。所(suo)有焊縫的一(yi)次射線檢(jian)(jian)測(ce)(ce)合(he)格(ge)(ge)率超過98％，一(yi)次返修合(he)格(ge)(ge)率為(wei)100％。全(quan)部滿足(zu)設計圖樣(yang)要求。
