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(xing)分(fen)析
1. 焊接材料
從表中的化(hua)學成(cheng)(cheng)分計算(suan)出基層(ceng)材料(liao)14Cr1MoR的碳(tan)當量（C）為(wei)0.626％，可(ke)以判(pan)斷該(gai)材料(liao)焊接(jie)性不(bu)好，焊接(jie)前必須(xu)要(yao)較(jiao)(jiao)高溫度的預熱，施焊時要(yao)嚴格控制好焊接(jie)工藝。復(fu)合板的復(fu)層(ceng)Cr-Mo含(han)(han)量較(jiao)(jiao)高且其C含(han)(han)量較(jiao)(jiao)低。因此在焊接(jie)中要(yao)注意這(zhe)些因素：①. 焊接(jie)過程中加熱和(he)冷卻不(bu)均勻，在基層(ceng)厚度方向會產生較(jiao)(jiao)大的殘余應(ying)力(li)，這(zhe)種應(ying)力(li)在不(bu)銹(xiu)鋼復(fu)層(ceng)就(jiu)會形成(cheng)(cheng)拉(la)(la)伸應(ying)力(li)。在拉(la)(la)伸應(ying)力(li)的作(zuo)用下有可(ke)能在某個薄(bo)弱(ruo)地(di)帶開裂而形成(cheng)(cheng)熱裂紋。②. 避(bi)免(mian)發生焊縫化(hua)學成(cheng)(cheng)分稀(xi)釋，產生碳(tan)遷(qian)移到過渡(du)層(ceng)。
為了防止(zhi)上述問題的發生(sheng)，應采(cai)取下列(lie)措施：①. 對(dui)于(yu)復層(ceng)要避免基層(ceng)的碳元(yuan)素遷(qian)移過(guo)渡(du)而(er)導致(zhi)增(zeng)碳，以免降低復層(ceng)的耐蝕性(xing)；②. 對(dui)于(yu)基層(ceng)要避免復層(ceng)的鉻、鎳等元(yuan)素過(guo)渡(du)而(er)導致(zhi)合金含量(liang)增(zeng)高(gao)(gao)。若鉻、鎳合金元(yuan)素增(zeng)高(gao)(gao)，基層(ceng)焊(han)縫(feng)中會形成脆硬組織(zhi)，容易(yi)產生(sheng)裂紋，影響焊(han)縫(feng)強度；③. 焊(han)接時采(cai)用(yong)小熱輸入(ru)、小截面焊(han)道(dao)，以減少焊(han)縫(feng)溶池過(guo)熱，避免粗大柱狀晶的產生(sheng)。
2. 熱處理
14Cr1MoR鋼(gang)(gang)板是低合金耐熱(re)鋼(gang)(gang)，其焊(han)縫區在回(hui)火(huo)時，隨著溫度的(de)升高，會使沖(chong)擊韌度下(xia)降，甚至開(kai)(kai)裂(lie)，是回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)的(de)典型表現。當(dang)焊(han)接熱(re)輸入超過30kJ／cm、預熱(re)和層間溫度高于250℃時，則Cr-Mo鋼(gang)(gang)焊(han)縫金屬的(de)強度和沖(chong)擊韌度會明顯下(xia)降。為了避開(kai)(kai)Cr-Mo鋼(gang)(gang)在400～700℃時的(de)回(hui)火(huo)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)敏感區，同時滿足設計要求(qiu)，選用(yong)焊(han)后熱(re)處理溫度為704℃，恒溫2h后緩慢冷卻。
二(er)、焊接工藝
1. 焊接坡口(kou)的選(xuan)擇
坡口(kou)如(ru)圖5-23所示，目(mu)的是使基(ji)層(ceng)(ceng)與復層(ceng)(ceng)交界(jie)處遠離焊接時的熱量集中區，避免(mian)了基(ji)層(ceng)(ceng)焊接時導致復層(ceng)(ceng)的分(fen)層(ceng)(ceng)。
2. 焊接方法(fa)
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(hou)采用碳弧(hu)氣刨清根。
3. 焊接材料
為(wei)了保(bao)證(zheng)焊縫耐(nai)蝕性、高溫強度(du)、沖擊韌度(du)和焊縫化學成分(fen)(fen)，選擇與母(mu)材化學成分(fen)(fen)接(jie)近的(de)(de)焊接(jie)材料。復合(he)板的(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)14Cr1MoR的(de)(de)焊接(jie)用(yong)R307BL焊條(tiao)(tiao)；過渡層(ceng)(ceng)采用(yong)A062焊條(tiao)(tiao)，以保(bao)證(zheng)過渡層(ceng)(ceng)金屬的(de)(de)化學成分(fen)(fen)為(wei)奧氏體＋少(shao)量鐵素(su)體，不出(chu)現馬氏體，避免產生(sheng)熱裂紋；復層(ceng)(ceng)用(yong)A132焊條(tiao)(tiao)。三種焊條(tiao)(tiao)的(de)(de)化學成分(fen)(fen)見表5-47。
4. 焊(han)接參數(shu)
為了避免過渡層出(chu)現馬(ma)氏體組織(zhi)，過渡層焊(han)(han)接(jie)時(shi)應采用小(xiao)直徑、高鉻(ge)鎳焊(han)(han)條(tiao)，并采用小(xiao)熱輸入、短(duan)弧焊(han)(han)、快(kuai)速焊(han)(han)，以(yi)降低對復層的(de)稀釋(shi)。還要控制好過渡層和復合層的(de)層間溫度，保證焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭有(you)良好的(de)耐蝕性。經焊(han)(han)接(jie)工(gong)藝(yi)評定(ding)，選用了下列焊(han)(han)接(jie)工(gong)藝(yi)參數（見表5-48）。
三、焊接時的注意事(shi)項
1. 坡口表面20mm范圍內(nei)清除干凈油(you)污、水跡和污物。焊(han)(han)前(qian)復層用(yong)汽(qi)油(you)或(huo)丙酮除去油(you)污，在復層焊(han)(han)縫(feng)兩側150mm范圍內(nei)涂白堊粉防止飛(fei)濺(jian)粘附。打磨不(bu)銹鋼焊(han)(han)道(dao)，要用(yong)專用(yong)的(de)錘(chui)頭(tou)除熔(rong)渣，防止滲碳。
2. 焊前預熱(re)是有效防止(zhi)焊接熱(re)裂紋的(de)重要(yao)(yao)工藝手段，預熱(re)溫度要(yao)(yao)控制(zhi)在160～250℃，復層(ceng)溫度不高于60℃。
3. 層間溫度要控制(zhi)(zhi)200～250℃之間，不(bu)得超過(guo)250℃。焊(han)接(jie)(jie)時通過(guo)控制(zhi)(zhi)焊(han)接(jie)(jie)參數來控制(zhi)(zhi)焊(han)接(jie)(jie)熱(re)輸(shu)入，應采用多(duo)層多(duo)道焊(han)、窄道焊(han)及小幅擺動(dong)焊(han)條（擺動(dong)參數為0～8mm）進行焊(han)接(jie)(jie)。
4. 基層(ceng)焊接時，嚴禁基層(ceng)焊條焊到復層(ceng)，焊接表面(mian)應距復合界面(mian)1.5～2.0mm，超過部位需用角向打磨機打磨。
5. 過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)焊接(jie)(jie)時(shi)要保證復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)耐蝕性，過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)厚度為2.0～3.0mm。復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)焊接(jie)(jie)時(shi)，為減少熱影響區，降低合(he)金稀(xi)釋(shi)率，焊接(jie)(jie)時(shi)焊條不擺動，采用(yong)多(duo)層(ceng)(ceng)(ceng)多(duo)道焊，宜(yi)采用(yong)小電流(liu)，直流(liu)反接(jie)(jie)。嚴格控制(zhi)過渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)及(ji)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)層(ceng)(ceng)(ceng)間溫(wen)度不高(gao)于250℃。
四(si)、焊接檢驗
按檢測(ce)(ce)評定標準JB／T 4730-2005《承壓設(she)備無(wu)損檢測(ce)(ce)》進行(xing)檢測(ce)(ce)，先(xian)后對換熱器的A、B類焊(han)接接頭的基(ji)層(ceng)和復層(ceng)焊(han)縫進行(xing)100％．RT檢測(ce)(ce)，技術(shu)(shu)等(deng)級(ji)(ji)為(wei)AB級(ji)(ji)，質量(liang)(liang)等(deng)級(ji)(ji)為(wei)II級(ji)(ji)合(he)(he)格；100％UT檢測(ce)(ce)，技術(shu)(shu)等(deng)級(ji)(ji)為(wei)B級(ji)(ji)，質量(liang)(liang)等(deng)級(ji)(ji)為(wei)I級(ji)(ji)合(he)(he)格。所有焊(han)縫的一(yi)次(ci)射(she)線檢測(ce)(ce)合(he)(he)格率(lv)超過98％，一(yi)次(ci)返修合(he)(he)格率(lv)為(wei)100％。全部滿足設(she)計圖樣(yang)要求。
