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℃區域選用中合金耐熱鋼1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧氏體不銹鋼(gang)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(bu)銹鋼管(guan)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(bu)銹鋼管為奧(ao)氏(shi)體基(ji)體加上共晶碳化(hua)物組織，與上述兩(liang)種鋼材焊接時，在(zai)焊接過(guo)程中易發(fa)生熱裂紋、冷裂紋和σ相(xiang)析出。
二(er)、焊接工藝
1. 焊接材料的選擇
為了(le)消(xiao)除(chu)焊(han)(han)接(jie)(jie)熱裂紋(wen)，防止σ相(xiang)脆化和(he)(he)冷裂紋(wen)傾向，要提(ti)高焊(han)(han)接(jie)(jie)材料中碳和(he)(he)氮(dan)的(de)(de)含量，又要控制(zhi)其鉬、鈮的(de)(de)含量。在A407焊(han)(han)條（E310型）的(de)(de)基礎上(shang)，研制(zhi)出一(yi)種專(zhuan)用(yong)焊(han)(han)條。其熔敷金(jin)屬化學(xue)成分的(de)(de)質量分數（％）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)(he)生產實踐(jian)證明，用(yong)該(gai)焊(han)(han)條焊(han)(han)接(jie)(jie)4Cr25Ni20爐(lu)管與(yu)06Cr18Ni11Ti鍛件法蘭(lan)，既能(neng)抗(kang)熱裂紋(wen)又能(neng)減(jian)少σ相(xiang)析出，取得了(le)良(liang)好的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)。4Cr25Ni20不銹鋼(gang)(gang)爐(lu)管與(yu)1Cr5Mo鋼(gang)(gang)管焊(han)(han)接(jie)(jie)，選(xuan)用(yong)A302焊(han)(han)條（E309型）即可。
2. 焊(han)接坡(po)口的選擇
選(xuan)用合理的(de)焊(han)接坡口(kou)(kou)(kou)尺(chi)寸和形狀來保證管(guan)道根(gen)部的(de)焊(han)透(tou)性(xing)能(neng)，可(ke)采(cai)用V形或(huo)U形坡口(kou)(kou)(kou)。可(ke)以用焊(han)條電弧(hu)焊(han)進行(xing)打底焊(han)，實現單面(mian)(mian)焊(han)雙面(mian)(mian)成形，但操作技能(neng)要(yao)求高；選(xuan)用鎢(wu)極氬(ya)弧(hu)焊(han)的(de)方法，不加(jia)填充(chong)金屬，將鈍邊熔(rong)透(tou)也(ye)能(neng)保證焊(han)根(gen)焊(han)透(tou)，但對鈍邊要(yao)求嚴格，要(yao)鈍邊尺(chi)寸控(kong)制在1.0～1.5mm，鈍邊過大或(huo)過小(xiao)均會引起未(wei)焊(han)透(tou)或(huo)焊(han)穿。管(guan)子(zi)(zi)與管(guan)子(zi)(zi)裝配(pei)時，希望(wang)間隙(xi)越(yue)小(xiao)越(yue)好。同時對坡口(kou)(kou)(kou)的(de)加(jia)工(gong)精度也(ye)有(you)相應的(de)要(yao)求，機械(xie)加(jia)工(gong)后的(de)坡口(kou)(kou)(kou)要(yao)用砂輪磨去尖角和毛刺。在檢查待焊(han)處確(que)認(ren)無表(biao)面(mian)(mian)缺陷時，才允許施(shi)焊(han)。
3. 預熱(re)和層間溫度(du)的控(kong)制
在(zai)4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼(gang)管與(yu)其(qi)他黑色金(jin)屬焊(han)(han)接(jie)時(shi)(shi)，若不進行(xing)焊(han)(han)前預(yu)熱(re)，在(zai)定位(wei)焊(han)(han)和正式焊(han)(han)的(de)根部(bu)封(feng)底焊(han)(han)縫(feng)會(hui)產生裂紋，所以必須預(yu)熱(re)。4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼(gang)管與(yu)06Cr18Ni11Ti鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)時(shi)(shi)，預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)控制(zhi)在(zai)100℃，層(ceng)間溫(wen)度(du)(du)在(zai)150℃以下；但(dan)4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼(gang)管與(yu)1Cr5Mo鋼(gang)焊(han)(han)接(jie)時(shi)(shi)，情況則不相同，預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)要提(ti)高(gao)到360～400℃，層(ceng)間溫(wen)度(du)(du)控制(zhi)在(zai)300℃左右(you)。雖說預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)的(de)提(ti)高(gao)，會(hui)引起4Cr25Ni20鋼(gang)焊(han)(han)縫(feng)一側(ce)晶內碳(tan)化物粗化，但(dan)它能避免由于預(yu)熱(re)溫(wen)度(du)(du)太(tai)低(di)，而使1Cr5Mo鋼(gang)焊(han)(han)縫(feng)一側(ce)形(xing)成馬氏體組織而造(zao)成脆斷的(de)事故。
4. 定位焊(han)
定位(wei)焊(han)(han)最(zui)容易產生(sheng)的(de)缺(que)陷(xian)是收(shou)弧時(shi)的(de)縮(suo)(suo)孔(kong)，而縮(suo)(suo)孔(kong)往往又會帶來弧坑裂紋。為了防止縮(suo)(suo)孔(kong)的(de)產生(sheng)，焊(han)(han)接電流不(bu)宜(yi)(yi)過(guo)大，電弧不(bu)能(neng)突然熄(xi)弧，要在(zai)收(shou)弧處(chu)反復焊(han)(han)3～4點，以保(bao)證填滿弧坑。定位(wei)焊(han)(han)焊(han)(han)縫(feng)長度不(bu)宜(yi)(yi)太短，控制在(zai)10mm左右。沿管道定位(wei)3～4處(chu)，要保(bao)證定位(wei)焊(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)透，背面呈圓滑(hua)過(guo)渡，經滲透著色檢測，確認無缺(que)陷(xian)時(shi)，方能(neng)進(jin)行根(gen)部打底焊(han)(han)。
5. 打(da)底焊
通(tong)常選(xuan)用鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)的方法且在管內充(chong)氬氣進行施焊(han)(han)。這(zhe)樣除(chu)(chu)了可避免產(chan)生(sheng)裂紋(wen)外，還能(neng)保證背面焊(han)(han)縫成(cheng)(cheng)形(xing)良好。在封(feng)底焊(han)(han)時(shi)，如果不加填(tian)充(chong)焊(han)(han)絲，收(shou)弧(hu)處有可能(neng)產(chan)生(sheng)裂紋(wen)，要(yao)采取(qu)下列措施來消(xiao)除(chu)(chu)：在收(shou)弧(hu)時(shi)適當填(tian)加一些焊(han)(han)絲（H12Cr24Ni13焊(han)(han)絲）填(tian)滿弧(hu)坑；或者不加焊(han)(han)絲將收(shou)弧(hu)移到(dao)引出板(ban)上也可。打底焊(han)(han)焊(han)(han)完后(hou)，要(yao)進行滲透著色檢測，一旦發(fa)現(xian)裂紋(wen)，必須徹底清除(chu)(chu)干凈，直至確認(ren)無裂紋(wen)為止(zhi)。為了保證背面焊(han)(han)縫成(cheng)(cheng)形(xing)均勻，組(zu)裝(zhuang)時(shi)要(yao)嚴(yan)格控(kong)制裝(zhuang)配間(jian)隙，內徑錯位(wei)量也要(yao)控(kong)制小(xiao)于0.5mm為佳。
6. 其他(ta)層次焊道(dao)的焊接
其(qi)他層次(ci)焊(han)(han)道的焊(han)(han)縫(feng)，大多采用(yong)(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)的方(fang)法進行施焊(han)(han)，4Cr25Ni20鋼管與06Cr18Ni11Ti鋼鍛件在焊(han)(han)第二層時(shi)，選(xuan)用(yong)(yong)A302（E309型）牌號(hao)焊(han)(han)條，蓋面焊(han)(han)縫(feng)選(xuan)用(yong)(yong)上面介(jie)紹的專(zhuan)用(yong)(yong)焊(han)(han)條施焊(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹(xiu)鋼管與1Cr5Mo鋼管焊(han)(han)接時(shi)，全部選(xuan)用(yong)(yong)A302（E309型）牌號(hao)焊(han)(han)條。
施(shi)焊(han)過程中，在保證(zheng)焊(han)接(jie)質量的(de)前提(ti)下(xia)，選(xuan)用(yong)小的(de)焊(han)接(jie)電流和較快的(de)焊(han)接(jie)速度(du)。焊(han)條(tiao)不(bu)(bu)允許作橫向擺動，以窄焊(han)縫(feng)(feng)為宜(yi)。焊(han)接(jie)時(shi)不(bu)(bu)允許在坡(po)口外引弧(hu)和收(shou)弧(hu)，否則易產生裂紋。無論定位焊(han)、打(da)底焊(han)還(huan)是蓋面焊(han)，焊(han)后在焊(han)縫(feng)(feng)處嚴禁錘(chui)擊，不(bu)(bu)得使用(yong)扁(bian)鏟修整焊(han)縫(feng)(feng)及(ji)清(qing)渣(zha)，因為4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹鋼(gang)管對冷作硬化特(te)別敏感(gan)，還(huan)會促使σ相的(de)形(xing)成。焊(han)縫(feng)(feng)處的(de)清(qing)理可使用(yong)不(bu)(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)絲刷或不(bu)(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)絲輪(lun)，修復缺(que)陷時(shi)應使用(yong)薄片(pian)砂輪(lun)。
7. 焊接后熱(re)處(chu)理
焊后熱處(chu)理(li)(li)的(de)溫(wen)度(du)(du)經過(guo)多次試驗和(he)生產(chan)考核，最(zui)后確定(ding)的(de)溫(wen)度(du)(du)為1070℃，保溫(wen)2h，然(ran)(ran)后空(kong)冷。在(zai)此(ci)溫(wen)度(du)(du)范圍內(nei)，可以(yi)使已(yi)生成(cheng)(cheng)的(de)σ相(xiang)進(jin)行固溶處(chu)理(li)(li)，使之(zhi)在(zai)焊縫金屬中消(xiao)失，這樣就能減(jian)少冷裂紋形成(cheng)(cheng)的(de)可能性(xing)。在(zai)生產(chan)中，為了消(xiao)除(chu)長期(qi)加熱而生成(cheng)(cheng)的(de)σ相(xiang)，可以(yi)把爐(lu)溫(wen)升高(gao)(gao)，使σ相(xiang)重新固溶到(dao)奧氏(shi)體組織中，然(ran)(ran)后冷卻，借以(yi)消(xiao)除(chu)σ相(xiang)。這種定(ding)期(qi)、短時(shi)間提(ti)高(gao)(gao)工作溫(wen)度(du)(du)的(de)措施，一般在(zai)每使用數百(bai)小時(shi)后，重復一次，就能達(da)到(dao)上述目的(de)。
