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. 焊接材(cai)料
從表中的(de)化(hua)學(xue)成分計算出基(ji)層材料14Cr1MoR的(de)碳(tan)當量（C）為0.626％，可以判(pan)斷該材料焊(han)(han)接(jie)性不好，焊(han)(han)接(jie)前必(bi)須要(yao)較(jiao)(jiao)高溫(wen)度的(de)預熱(re)(re)，施(shi)焊(han)(han)時要(yao)嚴格控制好焊(han)(han)接(jie)工藝。復(fu)合板的(de)復(fu)層Cr-Mo含(han)量較(jiao)(jiao)高且其C含(han)量較(jiao)(jiao)低。因此(ci)在(zai)(zai)焊(han)(han)接(jie)中要(yao)注意這些因素：①. 焊(han)(han)接(jie)過程中加(jia)熱(re)(re)和(he)冷卻不均勻，在(zai)(zai)基(ji)層厚度方向會產(chan)生較(jiao)(jiao)大的(de)殘余(yu)應(ying)(ying)力(li)，這種(zhong)應(ying)(ying)力(li)在(zai)(zai)不銹鋼復(fu)層就會形成拉伸(shen)應(ying)(ying)力(li)。在(zai)(zai)拉伸(shen)應(ying)(ying)力(li)的(de)作用下有可能在(zai)(zai)某個薄弱地(di)帶開(kai)裂而形成熱(re)(re)裂紋。②. 避(bi)免發生焊(han)(han)縫化(hua)學(xue)成分稀(xi)釋，產(chan)生碳(tan)遷移到過渡層。
為了防止上述問題的(de)(de)發生，應采取下列措施：①. 對于復(fu)層(ceng)(ceng)要避(bi)免基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)碳元(yuan)(yuan)素(su)遷(qian)移(yi)過渡而導致增(zeng)(zeng)碳，以(yi)免降低復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)耐蝕性；②. 對于基(ji)層(ceng)(ceng)要避(bi)免復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)鉻、鎳等元(yuan)(yuan)素(su)過渡而導致合金含量增(zeng)(zeng)高(gao)(gao)。若鉻、鎳合金元(yuan)(yuan)素(su)增(zeng)(zeng)高(gao)(gao)，基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫(feng)中會形成脆硬(ying)組織(zhi)，容易(yi)產生裂紋，影響焊(han)(han)縫(feng)強(qiang)度(du)；③. 焊(han)(han)接時(shi)采用小熱輸入、小截面(mian)焊(han)(han)道，以(yi)減(jian)少焊(han)(han)縫(feng)溶池過熱，避(bi)免粗大(da)柱(zhu)狀晶的(de)(de)產生。
2. 熱處理(li)
14Cr1MoR鋼(gang)(gang)板是低(di)合金耐熱(re)鋼(gang)(gang)，其焊縫區在回火時(shi)，隨著溫度(du)(du)(du)的升高，會(hui)使沖(chong)擊(ji)韌度(du)(du)(du)下降，甚至(zhi)開(kai)裂，是回火脆性(xing)的典型表現(xian)。當焊接熱(re)輸入超過(guo)30kJ／cm、預熱(re)和層間溫度(du)(du)(du)高于250℃時(shi)，則Cr-Mo鋼(gang)(gang)焊縫金屬的強度(du)(du)(du)和沖(chong)擊(ji)韌度(du)(du)(du)會(hui)明顯下降。為了避(bi)開(kai)Cr-Mo鋼(gang)(gang)在400～700℃時(shi)的回火脆性(xing)敏感區，同時(shi)滿足設計要求，選用(yong)焊后(hou)熱(re)處理溫度(du)(du)(du)為704℃，恒溫2h后(hou)緩(huan)慢(man)冷卻(que)。
二、焊接工藝(yi)
1. 焊接(jie)坡口的選擇
坡口如圖5-23所示，目(mu)的(de)是使基(ji)層(ceng)(ceng)與復層(ceng)(ceng)交界(jie)處遠離焊(han)接時(shi)的(de)熱量集中區，避免(mian)了基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)接時(shi)導致復層(ceng)(ceng)的(de)分層(ceng)(ceng)。
2. 焊(han)接方法
選(xuan)用焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)，在平面位置(zhi)進行焊(han)(han)縫正面和背面的焊(han)(han)接，焊(han)(han)后采(cai)用碳弧氣(qi)刨清根。
3. 焊接材料
為了保(bao)證焊(han)(han)縫(feng)耐蝕性、高溫強度(du)、沖擊韌度(du)和焊(han)(han)縫(feng)化(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)，選擇與母材化(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)接(jie)近的焊(han)(han)接(jie)材料(liao)。復(fu)合板的基層(ceng)14Cr1MoR的焊(han)(han)接(jie)用R307BL焊(han)(han)條；過(guo)渡層(ceng)采(cai)用A062焊(han)(han)條，以保(bao)證過(guo)渡層(ceng)金屬的化(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)為奧(ao)氏體＋少量鐵素(su)體，不(bu)出現馬氏體，避(bi)免產生熱裂(lie)紋；復(fu)層(ceng)用A132焊(han)(han)條。三種焊(han)(han)條的化(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)見表5-47。
4. 焊接(jie)參數
為了避免過渡層(ceng)(ceng)出現馬氏(shi)體組織，過渡層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)時應采(cai)用小直徑(jing)、高鉻鎳焊(han)條，并采(cai)用小熱輸入、短弧(hu)焊(han)、快速焊(han)，以降低對復(fu)層(ceng)(ceng)的稀釋(shi)。還要控(kong)制好過渡層(ceng)(ceng)和復(fu)合(he)層(ceng)(ceng)的層(ceng)(ceng)間溫(wen)度，保證焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭有良好的耐蝕(shi)性。經(jing)焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝評(ping)定，選用了下列焊(han)接(jie)(jie)(jie)工藝參數（見表5-48）。
三、焊接時(shi)的(de)注意事項
1. 坡口表面20mm范(fan)圍內(nei)清除干凈油污、水(shui)跡和污物。焊(han)(han)前復(fu)(fu)層用汽油或(huo)丙酮除去油污，在復(fu)(fu)層焊(han)(han)縫兩側150mm范(fan)圍內(nei)涂白堊粉防止飛濺粘附。打磨不銹鋼(gang)焊(han)(han)道(dao)，要用專用的(de)錘頭除熔渣，防止滲碳。
2. 焊前預熱是有效防止焊接熱裂紋的重要(yao)工藝手段，預熱溫(wen)度要(yao)控制在160～250℃，復(fu)層溫(wen)度不(bu)高于(yu)60℃。
3. 層(ceng)間溫度要控制(zhi)200～250℃之間，不得超過(guo)250℃。焊(han)接(jie)(jie)時通(tong)過(guo)控制(zhi)焊(han)接(jie)(jie)參數來控制(zhi)焊(han)接(jie)(jie)熱輸入，應采用多層(ceng)多道(dao)焊(han)、窄道(dao)焊(han)及(ji)小幅擺(bai)動(dong)焊(han)條（擺(bai)動(dong)參數為0～8mm）進行焊(han)接(jie)(jie)。
4. 基(ji)層焊(han)接(jie)時，嚴禁基(ji)層焊(han)條焊(han)到復(fu)層，焊(han)接(jie)表面應距復(fu)合界面1.5～2.0mm，超過部位需用(yong)角向打磨機(ji)打磨。
5. 過渡層(ceng)(ceng)(ceng)與復層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接時(shi)要(yao)保(bao)證復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)耐蝕性，過渡層(ceng)(ceng)(ceng)厚度(du)為2.0～3.0mm。復層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接時(shi)，為減少熱影響區，降低合金稀釋率，焊(han)接時(shi)焊(han)條不擺動(dong)，采用多層(ceng)(ceng)(ceng)多道焊(han)，宜采用小電流，直流反接。嚴格控制(zhi)過渡層(ceng)(ceng)(ceng)及復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)層(ceng)(ceng)(ceng)間溫度(du)不高于250℃。
四、焊接檢驗
按檢(jian)(jian)測(ce)評(ping)定標準(zhun)JB／T 4730-2005《承壓設備無損檢(jian)(jian)測(ce)》進行檢(jian)(jian)測(ce)，先后對換熱器的(de)(de)A、B類焊(han)接接頭的(de)(de)基層和復層焊(han)縫進行100％．RT檢(jian)(jian)測(ce)，技術等級為(wei)AB級，質(zhi)量(liang)等級為(wei)II級合(he)(he)格；100％UT檢(jian)(jian)測(ce)，技術等級為(wei)B級，質(zhi)量(liang)等級為(wei)I級合(he)(he)格。所有焊(han)縫的(de)(de)一(yi)次射線檢(jian)(jian)測(ce)合(he)(he)格率超過(guo)98％，一(yi)次返修合(he)(he)格率為(wei)100％。全部滿足設計圖樣要求。
