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(yi)、焊接性分析
1. 焊(han)接(jie)材料
從(cong)表中的(de)化(hua)學成(cheng)分計(ji)算出基層(ceng)材料14Cr1MoR的(de)碳當量(liang)(liang)（C）為0.626％，可以判斷(duan)該材料焊(han)接(jie)性不(bu)好，焊(han)接(jie)前必須要(yao)較(jiao)高溫度的(de)預熱，施焊(han)時要(yao)嚴格控制(zhi)好焊(han)接(jie)工藝。復(fu)合板的(de)復(fu)層(ceng)Cr-Mo含(han)(han)量(liang)(liang)較(jiao)高且其C含(han)(han)量(liang)(liang)較(jiao)低。因(yin)此在(zai)焊(han)接(jie)中要(yao)注意這些(xie)因(yin)素：①. 焊(han)接(jie)過程中加熱和(he)冷卻不(bu)均勻，在(zai)基層(ceng)厚度方向會產生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)殘余應(ying)力，這種應(ying)力在(zai)不(bu)銹鋼復(fu)層(ceng)就會形成(cheng)拉(la)伸(shen)應(ying)力。在(zai)拉(la)伸(shen)應(ying)力的(de)作用下有可能在(zai)某個薄弱(ruo)地(di)帶開裂(lie)而(er)形成(cheng)熱裂(lie)紋。②. 避免(mian)發生(sheng)焊(han)縫化(hua)學成(cheng)分稀釋，產生(sheng)碳遷移到過渡(du)層(ceng)。
為了防(fang)止上(shang)述問題的(de)(de)發生，應采取(qu)下列(lie)措施：①. 對于(yu)復(fu)層(ceng)要避免(mian)基(ji)層(ceng)的(de)(de)碳元素遷移過(guo)渡而導致增碳，以免(mian)降低復(fu)層(ceng)的(de)(de)耐蝕(shi)性；②. 對于(yu)基(ji)層(ceng)要避免(mian)復(fu)層(ceng)的(de)(de)鉻(ge)、鎳等元素過(guo)渡而導致合金(jin)(jin)含量(liang)增高。若鉻(ge)、鎳合金(jin)(jin)元素增高，基(ji)層(ceng)焊縫(feng)中會形(xing)成脆硬(ying)組織，容易產生裂紋，影響(xiang)焊縫(feng)強度；③. 焊接時采用小熱輸入、小截面焊道，以減少焊縫(feng)溶(rong)池過(guo)熱，避免(mian)粗大柱狀晶的(de)(de)產生。
2. 熱處理
14Cr1MoR鋼(gang)板(ban)是低合金耐熱(re)鋼(gang)，其焊(han)(han)(han)縫區在回火時，隨著(zhu)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)升高，會(hui)使沖(chong)(chong)擊韌度(du)(du)下降，甚至開裂，是回火脆性(xing)的(de)(de)典型表現。當焊(han)(han)(han)接熱(re)輸入超過(guo)30kJ／cm、預熱(re)和層(ceng)間溫(wen)度(du)(du)高于250℃時，則Cr-Mo鋼(gang)焊(han)(han)(han)縫金屬的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)和沖(chong)(chong)擊韌度(du)(du)會(hui)明(ming)顯(xian)下降。為(wei)了(le)避(bi)開Cr-Mo鋼(gang)在400～700℃時的(de)(de)回火脆性(xing)敏感區，同(tong)時滿足設計要(yao)求，選用焊(han)(han)(han)后熱(re)處(chu)理溫(wen)度(du)(du)為(wei)704℃，恒溫(wen)2h后緩慢(man)冷(leng)卻(que)。
二、焊(han)接工(gong)藝
1. 焊接(jie)坡口(kou)的選擇
坡口如圖5-23所示，目(mu)的(de)是使基(ji)層(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)交界處遠離焊接(jie)時的(de)熱量集中區，避免(mian)了(le)基(ji)層(ceng)(ceng)焊接(jie)時導致復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)分層(ceng)(ceng)。
2. 焊接(jie)方法
選(xuan)用焊(han)條(tiao)電弧焊(han)，在平面(mian)位(wei)置進行焊(han)縫(feng)正面(mian)和(he)背面(mian)的焊(han)接(jie)，焊(han)后采用碳弧氣刨清(qing)根。
3. 焊接材料
為(wei)了(le)保證(zheng)焊縫(feng)耐蝕性、高溫(wen)強度、沖(chong)擊(ji)韌度和焊縫(feng)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分，選擇與母材(cai)化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分接近的焊接材(cai)料(liao)。復合(he)板(ban)的基層14Cr1MoR的焊接用(yong)(yong)R307BL焊條(tiao)；過(guo)渡層采(cai)用(yong)(yong)A062焊條(tiao)，以保證(zheng)過(guo)渡層金屬的化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分為(wei)奧氏體＋少量鐵素體，不出現馬氏體，避免產生熱裂紋；復層用(yong)(yong)A132焊條(tiao)。三種焊條(tiao)的化(hua)學(xue)(xue)成(cheng)分見表(biao)5-47。
4. 焊接參數
為了避免(mian)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)出現馬氏體組織，過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)接(jie)時應(ying)采(cai)用小直徑、高鉻鎳(nie)焊(han)(han)(han)條，并(bing)采(cai)用小熱輸入(ru)、短弧焊(han)(han)(han)、快速焊(han)(han)(han)，以(yi)降(jiang)低對復層(ceng)(ceng)(ceng)的稀釋。還要控制好過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)和復合層(ceng)(ceng)(ceng)的層(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)溫度(du)，保證(zheng)焊(han)(han)(han)接(jie)接(jie)頭(tou)有良好的耐蝕性(xing)。經焊(han)(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝評定(ding)，選用了下列焊(han)(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝參數（見表5-48）。
三、焊接時(shi)的注意事項
1. 坡(po)口表面(mian)20mm范(fan)(fan)圍內(nei)清除(chu)干凈油(you)污、水跡和污物(wu)。焊前復層用汽油(you)或丙酮除(chu)去油(you)污，在(zai)復層焊縫兩(liang)側150mm范(fan)(fan)圍內(nei)涂白堊(e)粉防(fang)止(zhi)飛濺粘附。打磨(mo)不銹鋼焊道，要用專用的錘(chui)頭除(chu)熔渣，防(fang)止(zhi)滲碳。
2. 焊前預(yu)熱(re)是(shi)有效防止焊接(jie)熱(re)裂紋的(de)重(zhong)要工藝手段，預(yu)熱(re)溫度(du)要控(kong)制在160～250℃，復層溫度(du)不高于(yu)60℃。
3. 層間(jian)溫度要控制200～250℃之間(jian)，不得超過250℃。焊(han)接(jie)時通(tong)過控制焊(han)接(jie)參數來控制焊(han)接(jie)熱輸入，應采用多層多道焊(han)、窄道焊(han)及小幅擺動焊(han)條（擺動參數為0～8mm）進行焊(han)接(jie)。
4. 基層焊(han)(han)接時，嚴(yan)禁(jin)基層焊(han)(han)條焊(han)(han)到復層，焊(han)(han)接表面應距復合界(jie)面1.5～2.0mm，超過部位需用(yong)角向打磨機打磨。
5. 過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)焊(han)接時要保證復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的耐蝕性，過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)厚度為2.0～3.0mm。復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)焊(han)接時，為減少熱影響區，降(jiang)低合金稀(xi)釋率，焊(han)接時焊(han)條不(bu)擺動，采(cai)用多層(ceng)(ceng)多道焊(han)，宜采(cai)用小(xiao)電(dian)流，直流反接。嚴格(ge)控制過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)及復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的層(ceng)(ceng)間溫度不(bu)高于250℃。
四(si)、焊接檢驗(yan)
按(an)檢(jian)測評定標準(zhun)JB／T 4730-2005《承(cheng)壓(ya)設備無(wu)損檢(jian)測》進行(xing)檢(jian)測，先后對(dui)換熱器的(de)A、B類焊接接頭的(de)基(ji)層和復層焊縫(feng)進行(xing)100％．RT檢(jian)測，技術(shu)等(deng)(deng)(deng)級(ji)(ji)為AB級(ji)(ji)，質(zhi)量(liang)等(deng)(deng)(deng)級(ji)(ji)為II級(ji)(ji)合格；100％UT檢(jian)測，技術(shu)等(deng)(deng)(deng)級(ji)(ji)為B級(ji)(ji)，質(zhi)量(liang)等(deng)(deng)(deng)級(ji)(ji)為I級(ji)(ji)合格。所有焊縫(feng)的(de)一次射(she)線檢(jian)測合格率(lv)超過(guo)98％，一次返修(xiu)合格率(lv)為100％。全部滿足(zu)設計圖樣要求。
