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(fen)析
1. 焊(han)接材料(liao)
從(cong)表中(zhong)(zhong)的化學(xue)成分(fen)計(ji)算(suan)出基(ji)層材料(liao)14Cr1MoR的碳當量(liang)(liang)（C）為0.626％，可以判斷該材料(liao)焊(han)接(jie)(jie)性不好(hao)(hao)，焊(han)接(jie)(jie)前必須要較(jiao)高溫度的預熱(re)(re)，施焊(han)時要嚴格控制(zhi)好(hao)(hao)焊(han)接(jie)(jie)工藝。復(fu)合(he)板(ban)的復(fu)層Cr-Mo含量(liang)(liang)較(jiao)高且(qie)其C含量(liang)(liang)較(jiao)低。因此在焊(han)接(jie)(jie)中(zhong)(zhong)要注(zhu)意這些因素：①. 焊(han)接(jie)(jie)過程中(zhong)(zhong)加熱(re)(re)和冷卻不均勻(yun)，在基(ji)層厚度方向(xiang)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)大的殘余應(ying)力(li)(li)，這種應(ying)力(li)(li)在不銹鋼復(fu)層就會(hui)形成拉伸(shen)應(ying)力(li)(li)。在拉伸(shen)應(ying)力(li)(li)的作用下有(you)可能(neng)在某個薄弱(ruo)地帶開裂而形成熱(re)(re)裂紋。②. 避(bi)免發生(sheng)焊(han)縫化學(xue)成分(fen)稀釋，產(chan)生(sheng)碳遷移到(dao)過渡層。
為(wei)了防止上述(shu)問題的(de)(de)(de)發生，應采(cai)取下列措(cuo)施：①. 對于復層(ceng)(ceng)要(yao)避免基層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)碳(tan)元(yuan)素遷(qian)移過渡(du)而(er)(er)導致(zhi)增(zeng)碳(tan)，以(yi)免降低復層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)耐蝕性；②. 對于基層(ceng)(ceng)要(yao)避免復層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)鉻、鎳等(deng)元(yuan)素過渡(du)而(er)(er)導致(zhi)合金含量增(zeng)高(gao)。若(ruo)鉻、鎳合金元(yuan)素增(zeng)高(gao)，基層(ceng)(ceng)焊縫中會形(xing)成脆(cui)硬組織，容(rong)易(yi)產生裂(lie)紋，影響焊縫強度；③. 焊接時采(cai)用小熱(re)輸(shu)入、小截面焊道(dao)，以(yi)減(jian)少焊縫溶池過熱(re)，避免粗大柱(zhu)狀(zhuang)晶(jing)的(de)(de)(de)產生。
2. 熱處理
14Cr1MoR鋼板是低合金耐熱鋼，其焊(han)(han)縫區(qu)在(zai)(zai)回火時(shi)，隨著(zhu)溫度的(de)(de)升高，會使(shi)沖(chong)擊韌(ren)度下降，甚至開裂(lie)，是回火脆(cui)性的(de)(de)典型表(biao)現。當焊(han)(han)接(jie)熱輸入超過30kJ／cm、預熱和(he)層間溫度高于250℃時(shi)，則Cr-Mo鋼焊(han)(han)縫金屬的(de)(de)強度和(he)沖(chong)擊韌(ren)度會明顯(xian)下降。為(wei)了(le)避開Cr-Mo鋼在(zai)(zai)400～700℃時(shi)的(de)(de)回火脆(cui)性敏感區(qu)，同時(shi)滿足設計要求，選用焊(han)(han)后(hou)熱處理溫度為(wei)704℃，恒溫2h后(hou)緩慢冷卻。
二、焊接工藝
1. 焊(han)接坡(po)口的選擇
坡口如(ru)圖5-23所示，目的(de)是使基層(ceng)與復(fu)層(ceng)交界(jie)處(chu)遠離(li)焊(han)接(jie)(jie)時的(de)熱量集(ji)中區(qu)，避(bi)免(mian)了基層(ceng)焊(han)接(jie)(jie)時導(dao)致(zhi)復(fu)層(ceng)的(de)分層(ceng)。
2. 焊接(jie)方法
選用(yong)焊條電弧焊，在平面位置進行(xing)焊縫正面和(he)背(bei)面的(de)焊接(jie)，焊后采用(yong)碳弧氣刨清根。
3. 焊接材(cai)料(liao)
為(wei)了保證焊(han)縫(feng)耐蝕性(xing)、高溫強度、沖擊韌度和焊(han)縫(feng)化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分，選擇與(yu)母材化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分接近(jin)的(de)(de)焊(han)接材料。復合(he)板的(de)(de)基層(ceng)(ceng)14Cr1MoR的(de)(de)焊(han)接用(yong)R307BL焊(han)條(tiao)；過渡(du)(du)層(ceng)(ceng)采用(yong)A062焊(han)條(tiao)，以保證過渡(du)(du)層(ceng)(ceng)金(jin)屬的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分為(wei)奧氏(shi)體＋少量鐵素體，不出現馬(ma)氏(shi)體，避免產生熱裂紋；復層(ceng)(ceng)用(yong)A132焊(han)條(tiao)。三種焊(han)條(tiao)的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分見(jian)表(biao)5-47。
4. 焊(han)接參數
為了(le)(le)避免過渡(du)層(ceng)(ceng)出(chu)現馬氏體組(zu)織，過渡(du)層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)時應采用小直徑、高(gao)鉻(ge)鎳焊(han)條，并采用小熱輸(shu)入、短弧焊(han)、快速焊(han)，以降低對(dui)復層(ceng)(ceng)的(de)稀釋。還要控制好過渡(du)層(ceng)(ceng)和復合層(ceng)(ceng)的(de)層(ceng)(ceng)間溫度，保(bao)證(zheng)焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭有良好的(de)耐蝕性(xing)。經焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝評定，選(xuan)用了(le)(le)下列焊(han)接(jie)(jie)工(gong)藝參數（見表5-48）。
三、焊接(jie)時(shi)的(de)注意事項
1. 坡口表(biao)面20mm范(fan)圍內清除干凈油(you)(you)污、水跡(ji)和污物。焊前(qian)復層(ceng)用汽油(you)(you)或丙酮除去(qu)油(you)(you)污，在復層(ceng)焊縫兩側150mm范(fan)圍內涂白(bai)堊(e)粉防止飛(fei)濺粘附。打磨不銹鋼焊道，要用專(zhuan)用的錘(chui)頭除熔(rong)渣，防止滲碳(tan)。
2. 焊前預熱(re)(re)是有效防(fang)止焊接熱(re)(re)裂紋的重要(yao)工藝手(shou)段(duan)，預熱(re)(re)溫(wen)度要(yao)控制在160～250℃，復層溫(wen)度不高于60℃。
3. 層(ceng)間溫度要(yao)控制200～250℃之間，不得超過250℃。焊(han)(han)(han)接(jie)時通過控制焊(han)(han)(han)接(jie)參數(shu)來控制焊(han)(han)(han)接(jie)熱輸入，應采用多層(ceng)多道(dao)焊(han)(han)(han)、窄道(dao)焊(han)(han)(han)及(ji)小幅(fu)擺(bai)動焊(han)(han)(han)條（擺(bai)動參數(shu)為0～8mm）進行焊(han)(han)(han)接(jie)。
4. 基(ji)層(ceng)焊(han)(han)接(jie)時，嚴禁基(ji)層(ceng)焊(han)(han)條焊(han)(han)到復(fu)層(ceng)，焊(han)(han)接(jie)表面應距復(fu)合界面1.5～2.0mm，超過部(bu)位需用角(jiao)向打磨(mo)機打磨(mo)。
5. 過渡層(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接時要(yao)保證(zheng)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)耐蝕(shi)性，過渡層(ceng)(ceng)(ceng)厚度為2.0～3.0mm。復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接時，為減(jian)少熱(re)影響區，降低合金稀釋率，焊(han)接時焊(han)條不擺動，采用多層(ceng)(ceng)(ceng)多道(dao)焊(han)，宜(yi)采用小電流，直(zhi)流反(fan)接。嚴格控制過渡層(ceng)(ceng)(ceng)及復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)層(ceng)(ceng)(ceng)間溫(wen)度不高(gao)于250℃。
四、焊接(jie)檢驗
按檢測(ce)評(ping)定標準(zhun)JB／T 4730-2005《承壓設備無損檢測(ce)》進行檢測(ce)，先后對換熱器的A、B類焊接(jie)接(jie)頭的基層和復層焊縫(feng)(feng)進行100％．RT檢測(ce)，技術(shu)等(deng)(deng)級(ji)為(wei)AB級(ji)，質量等(deng)(deng)級(ji)為(wei)II級(ji)合格；100％UT檢測(ce)，技術(shu)等(deng)(deng)級(ji)為(wei)B級(ji)，質量等(deng)(deng)級(ji)為(wei)I級(ji)合格。所有(you)焊縫(feng)(feng)的一次(ci)射線檢測(ce)合格率超過98％，一次(ci)返(fan)修合格率為(wei)100％。全部滿足設計圖樣要求。
