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(nai)熱鋼1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧氏體不銹(xiu)鋼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
由于4Cr25Ni20不銹鋼管為奧氏(shi)體基體加上共(gong)晶碳化(hua)物組織，與上述兩種鋼材焊(han)接(jie)時(shi)，在焊(han)接(jie)過程中易(yi)發(fa)生熱(re)裂紋、冷裂紋和σ相(xiang)析出。
二、焊接(jie)工藝
1. 焊(han)接材料的選擇(ze)
為了消除焊(han)接(jie)熱裂(lie)(lie)紋，防止(zhi)σ相脆化和(he)冷裂(lie)(lie)紋傾(qing)向，要提高焊(han)接(jie)材料中碳和(he)氮的含量，又要控制(zhi)其鉬(mu)、鈮的含量。在A407焊(han)條(tiao)（E310型）的基(ji)礎上(shang)，研制(zhi)出(chu)一種專(zhuan)用(yong)焊(han)條(tiao)。其熔敷金屬化學成分的質量分數(shu)（％）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(shi)踐證(zheng)明(ming)，用(yong)該焊(han)條(tiao)焊(han)接(jie)4Cr25Ni20爐(lu)管(guan)與(yu)06Cr18Ni11Ti鍛件法(fa)蘭，既能抗熱裂(lie)(lie)紋又能減少σ相析出(chu)，取得了良好的焊(han)接(jie)性。4Cr25Ni20不銹鋼(gang)爐(lu)管(guan)與(yu)1Cr5Mo鋼(gang)管(guan)焊(han)接(jie)，選用(yong)A302焊(han)條(tiao)（E309型）即可。
2. 焊接坡口的選擇
選(xuan)用(yong)合理的焊(han)(han)接坡(po)口(kou)尺(chi)寸(cun)和(he)形(xing)狀(zhuang)來保(bao)證管(guan)道(dao)根部的焊(han)(han)透(tou)(tou)性(xing)能，可采(cai)用(yong)V形(xing)或U形(xing)坡(po)口(kou)。可以(yi)用(yong)焊(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)進(jin)行(xing)打底(di)焊(han)(han)，實現(xian)單面焊(han)(han)雙面成(cheng)形(xing)，但(dan)操作技(ji)能要(yao)求高(gao)；選(xuan)用(yong)鎢極氬弧焊(han)(han)的方法，不加填充金屬，將(jiang)鈍(dun)邊熔透(tou)(tou)也(ye)能保(bao)證焊(han)(han)根焊(han)(han)透(tou)(tou)，但(dan)對(dui)鈍(dun)邊要(yao)求嚴(yan)格，要(yao)鈍(dun)邊尺(chi)寸(cun)控制(zhi)在1.0～1.5mm，鈍(dun)邊過大或過小(xiao)均會(hui)引起未焊(han)(han)透(tou)(tou)或焊(han)(han)穿。管(guan)子(zi)與管(guan)子(zi)裝配(pei)時，希望間隙越小(xiao)越好。同時對(dui)坡(po)口(kou)的加工(gong)精度也(ye)有相應的要(yao)求，機械加工(gong)后的坡(po)口(kou)要(yao)用(yong)砂輪磨(mo)去尖(jian)角和(he)毛(mao)刺。在檢查待焊(han)(han)處(chu)確認無表(biao)面缺陷時，才(cai)允許施焊(han)(han)。
3. 預熱(re)和(he)層間溫度的控制
在(zai)4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管與其他(ta)黑(hei)色(se)金屬焊(han)(han)(han)接(jie)時，若不(bu)(bu)進行(xing)焊(han)(han)(han)前預熱(re)，在(zai)定位焊(han)(han)(han)和正式焊(han)(han)(han)的(de)(de)根(gen)部封(feng)底焊(han)(han)(han)縫(feng)會(hui)產生裂紋，所以必須預熱(re)。4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)時，預熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)控(kong)制在(zai)100℃，層間溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)在(zai)150℃以下；但4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)時，情況則不(bu)(bu)相同，預熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)要提高到(dao)360～400℃，層間溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)控(kong)制在(zai)300℃左(zuo)右。雖說預熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)提高，會(hui)引(yin)起4Cr25Ni20鋼(gang)焊(han)(han)(han)縫(feng)一側(ce)晶內碳化物粗(cu)化，但它能避免由于(yu)預熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)太低，而(er)使(shi)1Cr5Mo鋼(gang)焊(han)(han)(han)縫(feng)一側(ce)形成(cheng)馬氏(shi)體(ti)組織而(er)造(zao)成(cheng)脆斷的(de)(de)事故(gu)。
4. 定位焊
定位焊(han)最容易產生的缺(que)陷(xian)是(shi)收弧(hu)時的縮(suo)孔，而(er)縮(suo)孔往往又(you)會帶來弧(hu)坑裂紋(wen)。為了(le)防止縮(suo)孔的產生，焊(han)接電(dian)流不宜過大，電(dian)弧(hu)不能(neng)突然熄弧(hu)，要(yao)在收弧(hu)處反復焊(han)3～4點，以保(bao)證(zheng)填滿弧(hu)坑。定位焊(han)焊(han)縫長度不宜太短(duan)，控制在10mm左右。沿管道定位3～4處，要(yao)保(bao)證(zheng)定位焊(han)縫焊(han)透，背面呈圓滑過渡，經(jing)滲透著色(se)檢(jian)測，確認無缺(que)陷(xian)時，方(fang)能(neng)進行根(gen)部打(da)底焊(han)。
5. 打底(di)焊
通常選用鎢極氬弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的方法且在(zai)管(guan)內(nei)充(chong)氬氣進行施(shi)焊(han)(han)(han)。這樣除了可避免產生裂(lie)紋(wen)(wen)外，還能(neng)保證(zheng)背面(mian)焊(han)(han)(han)縫成形良好。在(zai)封底焊(han)(han)(han)時，如果不加(jia)填(tian)充(chong)焊(han)(han)(han)絲，收(shou)弧(hu)(hu)處有可能(neng)產生裂(lie)紋(wen)(wen)，要(yao)(yao)采取下列措(cuo)施(shi)來消除：在(zai)收(shou)弧(hu)(hu)時適(shi)當填(tian)加(jia)一些焊(han)(han)(han)絲（H12Cr24Ni13焊(han)(han)(han)絲）填(tian)滿弧(hu)(hu)坑；或者不加(jia)焊(han)(han)(han)絲將收(shou)弧(hu)(hu)移到(dao)引出板(ban)上也可。打底焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)完后，要(yao)(yao)進行滲透著色檢測(ce)，一旦發現裂(lie)紋(wen)(wen)，必須徹底清(qing)除干凈，直至確(que)認無裂(lie)紋(wen)(wen)為止(zhi)。為了保證(zheng)背面(mian)焊(han)(han)(han)縫成形均(jun)勻，組裝時要(yao)(yao)嚴格控制裝配間隙，內(nei)徑錯位量也要(yao)(yao)控制小于0.5mm為佳。
6. 其他(ta)層次焊道的焊接
其他層(ceng)次焊(han)(han)道的(de)焊(han)(han)縫，大多采用焊(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)的(de)方法進行施焊(han)(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)鍛(duan)件在焊(han)(han)第二層(ceng)時(shi)，選用A302（E309型(xing)）牌號焊(han)(han)條(tiao)，蓋(gai)面焊(han)(han)縫選用上(shang)面介(jie)紹的(de)專用焊(han)(han)條(tiao)施焊(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹鋼(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)管焊(han)(han)接(jie)時(shi)，全部選用A302（E309型(xing)）牌號焊(han)(han)條(tiao)。
施焊(han)(han)(han)(han)過(guo)程中，在保證焊(han)(han)(han)(han)接質(zhi)量的前(qian)提(ti)下，選用小的焊(han)(han)(han)(han)接電(dian)流和(he)較快的焊(han)(han)(han)(han)接速(su)度。焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)不(bu)(bu)允(yun)許(xu)作橫(heng)向擺動，以窄焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)為宜。焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)不(bu)(bu)允(yun)許(xu)在坡口外引弧和(he)收弧，否則易產生裂紋(wen)。無論定位焊(han)(han)(han)(han)、打底(di)焊(han)(han)(han)(han)還是蓋(gai)面焊(han)(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)(han)后在焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)處嚴(yan)禁(jin)錘擊，不(bu)(bu)得使(shi)用扁鏟修整(zheng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)及清渣，因為4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管(guan)對冷(leng)作硬化特別敏感，還會促(cu)使(shi)σ相的形(xing)成(cheng)。焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)處的清理可使(shi)用不(bu)(bu)銹(xiu)鋼鋼絲刷或不(bu)(bu)銹(xiu)鋼鋼絲輪，修復缺陷時(shi)應使(shi)用薄片砂輪。
7. 焊(han)接后熱處理
焊后(hou)(hou)熱處理的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)經過多次(ci)試驗和生(sheng)(sheng)產(chan)考核(he)，最后(hou)(hou)確定(ding)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)為1070℃，保溫(wen)(wen)2h，然后(hou)(hou)空冷(leng)。在此溫(wen)(wen)度(du)范圍內，可以(yi)(yi)使(shi)已生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)(de)σ相進行(xing)固溶(rong)處理，使(shi)之(zhi)在焊縫(feng)金屬中消失，這樣就能減(jian)少冷(leng)裂紋形成(cheng)的(de)(de)可能性。在生(sheng)(sheng)產(chan)中，為了消除長期(qi)加熱而生(sheng)(sheng)成(cheng)的(de)(de)σ相，可以(yi)(yi)把爐溫(wen)(wen)升高，使(shi)σ相重新(xin)固溶(rong)到奧氏體(ti)組織中，然后(hou)(hou)冷(leng)卻，借以(yi)(yi)消除σ相。這種定(ding)期(qi)、短(duan)時間提高工作溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)措施，一(yi)般(ban)在每使(shi)用數百小時后(hou)(hou)，重復(fu)一(yi)次(ci)，就能達(da)到上述目(mu)的(de)(de)。
