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(bu)銹鋼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(xing)分析
由于(yu)4Cr25Ni20不銹鋼管為奧氏體基體加上共晶碳(tan)化物(wu)組(zu)織，與(yu)上述兩種鋼材焊接(jie)時(shi)，在(zai)焊接(jie)過(guo)程中易發生熱裂紋、冷裂紋和σ相析出(chu)。
二、焊接(jie)工藝
1. 焊接材料的選(xuan)擇(ze)
為(wei)了消除焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)熱(re)裂(lie)紋，防(fang)止σ相(xiang)脆化(hua)和冷裂(lie)紋傾(qing)向，要提高焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)材料中碳和氮(dan)的含量，又(you)要控制(zhi)其鉬、鈮的含量。在A407焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)（E310型）的基(ji)礎上，研制(zhi)出(chu)一種專(zhuan)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)。其熔敷金(jin)屬化(hua)學成(cheng)分(fen)的質量分(fen)數(shu)（％）為(wei)：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。經多次試驗和生產實踐證明，用(yong)該焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)4Cr25Ni20爐管與06Cr18Ni11Ti鍛件法(fa)蘭，既能(neng)抗熱(re)裂(lie)紋又(you)能(neng)減(jian)少σ相(xiang)析出(chu)，取得了良好的焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)性。4Cr25Ni20不銹鋼(gang)爐管與1Cr5Mo鋼(gang)管焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)，選用(yong)A302焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)（E309型）即可。
2. 焊接坡口的選(xuan)擇
選用(yong)(yong)合理的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接坡口尺(chi)寸和(he)形(xing)(xing)狀來保證管道根(gen)部的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)透性能(neng)，可采用(yong)(yong)V形(xing)(xing)或U形(xing)(xing)坡口。可以(yi)用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)進行打底焊(han)(han)(han)(han)(han)，實現單面焊(han)(han)(han)(han)(han)雙(shuang)面成形(xing)(xing)，但(dan)操作技(ji)能(neng)要(yao)求高(gao)；選用(yong)(yong)鎢(wu)極(ji)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)(han)的(de)方法，不加填(tian)充金(jin)屬，將鈍(dun)邊(bian)熔透也能(neng)保證焊(han)(han)(han)(han)(han)根(gen)焊(han)(han)(han)(han)(han)透，但(dan)對(dui)鈍(dun)邊(bian)要(yao)求嚴格，要(yao)鈍(dun)邊(bian)尺(chi)寸控制在1.0～1.5mm，鈍(dun)邊(bian)過(guo)大或過(guo)小均(jun)會引起未(wei)焊(han)(han)(han)(han)(han)透或焊(han)(han)(han)(han)(han)穿。管子與(yu)管子裝配時，希望(wang)間隙越(yue)小越(yue)好。同時對(dui)坡口的(de)加工精度也有(you)相應的(de)要(yao)求，機械加工后的(de)坡口要(yao)用(yong)(yong)砂(sha)輪磨去(qu)尖角和(he)毛刺。在檢查待焊(han)(han)(han)(han)(han)處確(que)認(ren)無表面缺(que)陷時，才允許施(shi)焊(han)(han)(han)(han)(han)。
3. 預(yu)熱(re)和(he)層間溫(wen)度的控(kong)制
在(zai)(zai)4Cr25Ni20不銹鋼管(guan)與(yu)其他黑色金屬焊接(jie)時，若不進行焊前預熱(re)(re)，在(zai)(zai)定位焊和(he)正(zheng)式焊的(de)根部封底焊縫會(hui)產生裂(lie)紋，所以必須預熱(re)(re)。4Cr25Ni20不銹鋼管(guan)與(yu)06Cr18Ni11Ti鋼焊接(jie)時，預熱(re)(re)溫(wen)度(du)控(kong)制在(zai)(zai)100℃，層間溫(wen)度(du)在(zai)(zai)150℃以下；但4Cr25Ni20不銹鋼管(guan)與(yu)1Cr5Mo鋼焊接(jie)時，情況則不相同，預熱(re)(re)溫(wen)度(du)要提高到360～400℃，層間溫(wen)度(du)控(kong)制在(zai)(zai)300℃左右(you)。雖說(shuo)預熱(re)(re)溫(wen)度(du)的(de)提高，會(hui)引起4Cr25Ni20鋼焊縫一(yi)側(ce)(ce)晶內碳化物粗化，但它能避免由于預熱(re)(re)溫(wen)度(du)太低，而使(shi)1Cr5Mo鋼焊縫一(yi)側(ce)(ce)形成馬(ma)氏體組織而造(zao)成脆斷(duan)的(de)事故。
4. 定位焊
定(ding)位(wei)焊(han)(han)(han)最容易產(chan)生(sheng)的缺陷是收(shou)弧(hu)時(shi)的縮孔，而縮孔往(wang)往(wang)又會帶(dai)來弧(hu)坑(keng)裂紋。為了防(fang)止縮孔的產(chan)生(sheng)，焊(han)(han)(han)接電流不宜過(guo)大，電弧(hu)不能(neng)突然熄弧(hu)，要在(zai)(zai)收(shou)弧(hu)處反復焊(han)(han)(han)3～4點(dian)，以保證填滿(man)弧(hu)坑(keng)。定(ding)位(wei)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)長度不宜太短(duan)，控制在(zai)(zai)10mm左右。沿管道(dao)定(ding)位(wei)3～4處，要保證定(ding)位(wei)焊(han)(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)(han)透，背面呈圓滑過(guo)渡，經(jing)滲(shen)透著色檢(jian)測，確認無缺陷時(shi)，方能(neng)進行(xing)根部打(da)底焊(han)(han)(han)。
5. 打(da)底焊
通常選用鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)的方(fang)法(fa)且在(zai)管內充氬氣進(jin)行(xing)施焊(han)(han)(han)(han)。這樣除(chu)(chu)了可(ke)避免產生(sheng)裂(lie)紋(wen)外，還(huan)能(neng)保(bao)證(zheng)背面焊(han)(han)(han)(han)縫成形(xing)良好。在(zai)封底焊(han)(han)(han)(han)時(shi)，如果不加填充焊(han)(han)(han)(han)絲，收(shou)弧(hu)處(chu)有可(ke)能(neng)產生(sheng)裂(lie)紋(wen)，要(yao)采(cai)取下列措施來消(xiao)除(chu)(chu)：在(zai)收(shou)弧(hu)時(shi)適當填加一(yi)些焊(han)(han)(han)(han)絲（H12Cr24Ni13焊(han)(han)(han)(han)絲）填滿弧(hu)坑；或者不加焊(han)(han)(han)(han)絲將收(shou)弧(hu)移到引出(chu)板上也可(ke)。打底焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)完后，要(yao)進(jin)行(xing)滲(shen)透著(zhu)色檢(jian)測，一(yi)旦發現(xian)裂(lie)紋(wen)，必須徹底清除(chu)(chu)干凈，直至確(que)認無裂(lie)紋(wen)為(wei)止。為(wei)了保(bao)證(zheng)背面焊(han)(han)(han)(han)縫成形(xing)均勻，組裝(zhuang)時(shi)要(yao)嚴格控制(zhi)裝(zhuang)配間隙，內徑錯位量也要(yao)控制(zhi)小于0.5mm為(wei)佳。
6. 其他層次焊道的焊接
其(qi)他層(ceng)次焊(han)道的焊(han)縫，大多采用(yong)(yong)焊(han)條電弧焊(han)的方法進行施焊(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)管(guan)(guan)與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)鍛件在焊(han)第(di)二層(ceng)時(shi)，選(xuan)用(yong)(yong)A302（E309型）牌號焊(han)條，蓋面(mian)焊(han)縫選(xuan)用(yong)(yong)上面(mian)介紹(shao)的專用(yong)(yong)焊(han)條施焊(han)；4Cr25Ni20 不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)與1Cr5Mo鋼(gang)管(guan)(guan)焊(han)接時(shi)，全(quan)部(bu)選(xuan)用(yong)(yong)A302（E309型）牌號焊(han)條。
施焊(han)(han)過程(cheng)中，在(zai)(zai)保證焊(han)(han)接(jie)(jie)質量的前提下(xia)，選用小的焊(han)(han)接(jie)(jie)電流和較快的焊(han)(han)接(jie)(jie)速(su)度。焊(han)(han)條不(bu)允(yun)(yun)許作(zuo)橫向(xiang)擺(bai)動，以窄焊(han)(han)縫(feng)為宜。焊(han)(han)接(jie)(jie)時不(bu)允(yun)(yun)許在(zai)(zai)坡口外引弧(hu)和收(shou)弧(hu)，否則易產生(sheng)裂(lie)紋。無論定位(wei)焊(han)(han)、打底焊(han)(han)還(huan)是蓋面(mian)焊(han)(han)，焊(han)(han)后在(zai)(zai)焊(han)(han)縫(feng)處(chu)嚴(yan)禁錘擊，不(bu)得使用扁鏟(chan)修整焊(han)(han)縫(feng)及(ji)清渣，因為4Cr25Ni20不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管對冷作(zuo)硬化特別敏感(gan)，還(huan)會促(cu)使σ相的形成。焊(han)(han)縫(feng)處(chu)的清理可(ke)使用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲(si)(si)刷(shua)或(huo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲(si)(si)輪，修復缺陷時應(ying)使用薄片砂(sha)輪。
7. 焊(han)接后熱處(chu)理
焊后(hou)(hou)(hou)熱處理的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)經(jing)過(guo)多次(ci)試驗(yan)和生(sheng)產考核，最后(hou)(hou)(hou)確定的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)為1070℃，保溫(wen)2h，然(ran)后(hou)(hou)(hou)空冷。在(zai)(zai)此(ci)溫(wen)度(du)(du)范圍(wei)內，可(ke)以(yi)使(shi)已生(sheng)成的(de)(de)σ相(xiang)進(jin)行(xing)固溶(rong)處理，使(shi)之在(zai)(zai)焊縫金屬中消(xiao)失(shi)，這(zhe)樣(yang)就能(neng)減(jian)少冷裂紋形成的(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)。在(zai)(zai)生(sheng)產中，為了消(xiao)除(chu)長(chang)期(qi)(qi)加熱而生(sheng)成的(de)(de)σ相(xiang)，可(ke)以(yi)把爐溫(wen)升高，使(shi)σ相(xiang)重新固溶(rong)到(dao)奧氏體組(zu)織中，然(ran)后(hou)(hou)(hou)冷卻，借以(yi)消(xiao)除(chu)σ相(xiang)。這(zhe)種定期(qi)(qi)、短(duan)時(shi)間提高工作(zuo)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)措施，一般在(zai)(zai)每使(shi)用(yong)數百小時(shi)后(hou)(hou)(hou)，重復一次(ci)，就能(neng)達(da)到(dao)上述目的(de)(de)。
