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、焊接性分析
1. 焊接(jie)材料
從表中(zhong)的化(hua)學成分計算出(chu)基層材料14Cr1MoR的碳當量（C）為0.626％，可以判斷該材料焊(han)接性不好(hao)，焊(han)接前必須要(yao)較(jiao)高溫(wen)度(du)的預熱(re)，施焊(han)時要(yao)嚴格控(kong)制好(hao)焊(han)接工(gong)藝。復(fu)合板的復(fu)層Cr-Mo含(han)量較(jiao)高且其C含(han)量較(jiao)低。因此在焊(han)接中(zhong)要(yao)注(zhu)意這(zhe)些因素：①. 焊(han)接過(guo)(guo)程中(zhong)加(jia)熱(re)和冷卻不均(jun)勻，在基層厚(hou)度(du)方向會(hui)產生(sheng)(sheng)較(jiao)大的殘余應(ying)力(li)(li)，這(zhe)種(zhong)應(ying)力(li)(li)在不銹鋼復(fu)層就(jiu)會(hui)形(xing)成拉伸應(ying)力(li)(li)。在拉伸應(ying)力(li)(li)的作(zuo)用(yong)下有(you)可能在某個薄弱地(di)帶開(kai)裂而形(xing)成熱(re)裂紋。②. 避免發(fa)生(sheng)(sheng)焊(han)縫化(hua)學成分稀(xi)釋，產生(sheng)(sheng)碳遷(qian)移到(dao)過(guo)(guo)渡層。
為了防(fang)止上述問題的(de)發(fa)生(sheng)，應(ying)采取下列措施：①. 對于(yu)復層(ceng)要(yao)避(bi)免(mian)基(ji)層(ceng)的(de)碳元(yuan)素遷移(yi)過(guo)渡而導(dao)致(zhi)增(zeng)碳，以免(mian)降低復層(ceng)的(de)耐蝕(shi)性；②. 對于(yu)基(ji)層(ceng)要(yao)避(bi)免(mian)復層(ceng)的(de)鉻、鎳等元(yuan)素過(guo)渡而導(dao)致(zhi)合金含量增(zeng)高(gao)。若鉻、鎳合金元(yuan)素增(zeng)高(gao)，基(ji)層(ceng)焊縫中(zhong)會(hui)形成脆硬組織，容易產(chan)生(sheng)裂紋，影響(xiang)焊縫強度；③. 焊接(jie)時采用小熱輸入、小截面焊道(dao)，以減少焊縫溶池過(guo)熱，避(bi)免(mian)粗大柱(zhu)狀(zhuang)晶的(de)產(chan)生(sheng)。
2. 熱處理
14Cr1MoR鋼板是(shi)低合(he)金耐熱(re)鋼，其焊縫區在回火時(shi)，隨著溫(wen)度的(de)升高，會使沖擊(ji)韌度下降，甚(shen)至開裂，是(shi)回火脆(cui)(cui)性的(de)典型(xing)表現。當焊接熱(re)輸入(ru)超過30kJ／cm、預熱(re)和層間溫(wen)度高于250℃時(shi)，則Cr-Mo鋼焊縫金屬的(de)強(qiang)度和沖擊(ji)韌度會明(ming)顯下降。為了避開Cr-Mo鋼在400～700℃時(shi)的(de)回火脆(cui)(cui)性敏感(gan)區，同(tong)時(shi)滿足設計(ji)要(yao)求，選用(yong)焊后熱(re)處理溫(wen)度為704℃，恒溫(wen)2h后緩(huan)慢冷卻。
二、焊接工藝
1. 焊接坡口(kou)的選擇
坡(po)口如圖5-23所示，目的(de)是使基(ji)層與復(fu)層交(jiao)界處遠(yuan)離焊(han)接(jie)時(shi)(shi)的(de)熱量集(ji)中區(qu)，避免了(le)基(ji)層焊(han)接(jie)時(shi)(shi)導致復(fu)層的(de)分(fen)層。
2. 焊接方法
選用焊(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)，在平面位置進(jin)行焊(han)(han)縫正面和(he)背面的焊(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)后采(cai)用碳(tan)弧(hu)氣刨清(qing)根。
3. 焊(han)接材料
為了保證焊(han)(han)縫耐蝕性、高溫強度、沖擊韌度和(he)焊(han)(han)縫化學(xue)(xue)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)，選擇與(yu)母材(cai)化學(xue)(xue)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)接(jie)近的焊(han)(han)接(jie)材(cai)料。復合(he)板的基(ji)層(ceng)14Cr1MoR的焊(han)(han)接(jie)用R307BL焊(han)(han)條(tiao)；過(guo)渡(du)層(ceng)采用A062焊(han)(han)條(tiao)，以(yi)保證過(guo)渡(du)層(ceng)金(jin)屬(shu)的化學(xue)(xue)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)為奧氏體＋少量鐵素(su)體，不出現馬(ma)氏體，避(bi)免產生熱裂紋；復層(ceng)用A132焊(han)(han)條(tiao)。三種焊(han)(han)條(tiao)的化學(xue)(xue)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)見表5-47。
4. 焊接參數
為了避免過渡層(ceng)出現馬氏體組(zu)織，過渡層(ceng)焊接(jie)時應采用(yong)(yong)小直徑、高鉻鎳焊條，并采用(yong)(yong)小熱輸入、短(duan)弧焊、快速焊，以降低對復(fu)層(ceng)的(de)(de)稀釋。還要控制好(hao)過渡層(ceng)和復(fu)合(he)層(ceng)的(de)(de)層(ceng)間(jian)溫度，保證焊接(jie)接(jie)頭有(you)良好(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性。經焊接(jie)工藝(yi)評定，選(xuan)用(yong)(yong)了下列焊接(jie)工藝(yi)參數（見表5-48）。
三、焊接時(shi)的注意事項
1. 坡口(kou)表面20mm范(fan)圍內清除干凈油(you)污(wu)、水(shui)跡和污(wu)物。焊(han)(han)前復層用汽(qi)油(you)或丙酮(tong)除去(qu)油(you)污(wu)，在(zai)復層焊(han)(han)縫兩側(ce)150mm范(fan)圍內涂(tu)白堊粉防(fang)(fang)止飛(fei)濺(jian)粘附。打(da)磨不銹鋼焊(han)(han)道，要(yao)用專用的(de)錘頭除熔渣，防(fang)(fang)止滲碳(tan)。
2. 焊前預熱(re)是有效防止焊接熱(re)裂紋的(de)重要工藝手段，預熱(re)溫(wen)度要控制在160～250℃，復層(ceng)溫(wen)度不高于(yu)60℃。
3. 層間(jian)溫(wen)度要(yao)控(kong)制200～250℃之間(jian)，不得超(chao)過250℃。焊(han)(han)接時通過控(kong)制焊(han)(han)接參(can)數來控(kong)制焊(han)(han)接熱輸入，應(ying)采用(yong)多層多道焊(han)(han)、窄道焊(han)(han)及小幅擺(bai)動焊(han)(han)條（擺(bai)動參(can)數為0～8mm）進行焊(han)(han)接。
4. 基(ji)層焊(han)接時，嚴(yan)禁基(ji)層焊(han)條焊(han)到復層，焊(han)接表面應距復合界(jie)面1.5～2.0mm，超(chao)過(guo)部位需(xu)用角向打(da)磨機(ji)打(da)磨。
5. 過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接時要(yao)保證(zheng)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的耐蝕性，過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)度為2.0～3.0mm。復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接時，為減少熱影(ying)響(xiang)區，降低合金稀釋率，焊(han)接時焊(han)條不(bu)擺動(dong)，采(cai)用(yong)多層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)多道焊(han)，宜采(cai)用(yong)小電(dian)流，直流反接。嚴格控制過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)及復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)間(jian)溫(wen)度不(bu)高于250℃。
四(si)、焊接檢(jian)驗
按檢測評定標準JB／T 4730-2005《承壓設備(bei)無損(sun)檢測》進(jin)行檢測，先后(hou)對換(huan)熱器的A、B類焊接接頭(tou)的基層和復層焊縫進(jin)行100％．RT檢測，技(ji)(ji)術等級(ji)為AB級(ji)，質量等級(ji)為II級(ji)合格；100％UT檢測，技(ji)(ji)術等級(ji)為B級(ji)，質量等級(ji)為I級(ji)合格。所有焊縫的一(yi)次(ci)射線檢測合格率(lv)超(chao)過98％，一(yi)次(ci)返修(xiu)合格率(lv)為100％。全部滿足設計圖樣要求(qiu)。
