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(re)鋼1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧(ao)氏體不銹鋼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(xiu)鋼(gang)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、焊接性分析
由于(yu)4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼管為奧氏體基體加上共晶碳化物組織，與(yu)上述兩(liang)種(zhong)鋼材焊接時，在焊接過程中易發(fa)生熱裂(lie)紋(wen)、冷裂(lie)紋(wen)和(he)σ相析出。
二、焊接工藝
1. 焊接材料的選(xuan)擇
為(wei)了消除焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱(re)裂(lie)紋(wen)，防止σ相(xiang)脆化(hua)和冷裂(lie)紋(wen)傾向(xiang)，要提高(gao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材(cai)料中碳和氮(dan)的(de)含量(liang)，又(you)要控制(zhi)其鉬、鈮的(de)含量(liang)。在A407焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)（E310型(xing)）的(de)基(ji)礎上，研制(zhi)出一種專(zhuan)用焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)。其熔(rong)敷金屬化(hua)學成(cheng)分(fen)的(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數（％）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，用該焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)4Cr25Ni20爐管與06Cr18Ni11Ti鍛件法(fa)蘭(lan)，既能抗熱(re)裂(lie)紋(wen)又(you)能減(jian)少σ相(xiang)析出，取得了良好的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)性(xing)。4Cr25Ni20不銹(xiu)鋼(gang)爐管與1Cr5Mo鋼(gang)管焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，選(xuan)用A302焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)（E309型(xing)）即可。
2. 焊接坡口的選擇
選(xuan)(xuan)用合(he)理的(de)焊(han)(han)接(jie)坡(po)(po)(po)口(kou)尺寸和形(xing)狀(zhuang)來(lai)保證管(guan)道根(gen)部的(de)焊(han)(han)透(tou)性能，可采用V形(xing)或(huo)U形(xing)坡(po)(po)(po)口(kou)。可以(yi)用焊(han)(han)條(tiao)電(dian)弧焊(han)(han)進行打底焊(han)(han)，實現單面(mian)(mian)焊(han)(han)雙面(mian)(mian)成形(xing)，但操作(zuo)技能要(yao)求高；選(xuan)(xuan)用鎢極氬弧焊(han)(han)的(de)方法，不(bu)加填(tian)充金屬(shu)，將鈍邊熔(rong)透(tou)也(ye)能保證焊(han)(han)根(gen)焊(han)(han)透(tou)，但對鈍邊要(yao)求嚴格，要(yao)鈍邊尺寸控制在(zai)1.0～1.5mm，鈍邊過大或(huo)過小均會引起未焊(han)(han)透(tou)或(huo)焊(han)(han)穿。管(guan)子(zi)與管(guan)子(zi)裝配(pei)時(shi)，希望間隙越小越好。同時(shi)對坡(po)(po)(po)口(kou)的(de)加工(gong)精度也(ye)有相應的(de)要(yao)求，機(ji)械加工(gong)后的(de)坡(po)(po)(po)口(kou)要(yao)用砂輪磨去尖(jian)角和毛刺。在(zai)檢查(cha)待(dai)焊(han)(han)處確認無(wu)表面(mian)(mian)缺陷時(shi)，才允許(xu)施焊(han)(han)。
3. 預熱和層間(jian)溫度的控制
在(zai)4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管與其他黑色金(jin)屬焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時，若不(bu)(bu)進行焊(han)(han)(han)(han)前預(yu)熱(re)(re)，在(zai)定位焊(han)(han)(han)(han)和正式焊(han)(han)(han)(han)的根部(bu)封底(di)焊(han)(han)(han)(han)縫會產生裂紋，所(suo)以(yi)必須預(yu)熱(re)(re)。4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時，預(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)控(kong)(kong)制(zhi)在(zai)100℃，層間溫(wen)度(du)(du)(du)在(zai)150℃以(yi)下；但(dan)4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時，情況則不(bu)(bu)相同，預(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)要提高到360～400℃，層間溫(wen)度(du)(du)(du)控(kong)(kong)制(zhi)在(zai)300℃左右。雖(sui)說(shuo)預(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)的提高，會引起4Cr25Ni20鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)縫一側(ce)晶內(nei)碳化物粗化，但(dan)它能(neng)避(bi)免(mian)由(you)于預(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)太低，而(er)使1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)縫一側(ce)形成(cheng)馬氏體組織而(er)造成(cheng)脆斷(duan)的事(shi)故。
4. 定位焊
定位(wei)焊(han)(han)(han)最(zui)容(rong)易產生(sheng)的缺陷是收弧(hu)(hu)時的縮(suo)孔(kong)，而縮(suo)孔(kong)往往又會帶(dai)來(lai)弧(hu)(hu)坑(keng)裂(lie)紋。為了防止縮(suo)孔(kong)的產生(sheng)，焊(han)(han)(han)接電流(liu)不(bu)宜(yi)過大，電弧(hu)(hu)不(bu)能突然(ran)熄弧(hu)(hu)，要在收弧(hu)(hu)處反復焊(han)(han)(han)3～4點，以保(bao)證填滿弧(hu)(hu)坑(keng)。定位(wei)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)長(chang)度不(bu)宜(yi)太短，控制在10mm左(zuo)右。沿管道定位(wei)3～4處，要保(bao)證定位(wei)焊(han)(han)(han)縫(feng)(feng)焊(han)(han)(han)透，背面呈圓(yuan)滑過渡，經滲透著色檢測，確認無缺陷時，方能進(jin)行根部打底焊(han)(han)(han)。
5. 打底焊
通常選用(yong)鎢(wu)極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)的方(fang)法且(qie)在(zai)管內(nei)充氬氣進(jin)行施焊(han)(han)(han)。這樣除(chu)(chu)了可避(bi)免產生裂紋外(wai)，還能(neng)保證背面(mian)焊(han)(han)(han)縫成形良好。在(zai)封底(di)焊(han)(han)(han)時(shi)(shi)(shi)，如果不加(jia)(jia)填(tian)充焊(han)(han)(han)絲(si)，收(shou)(shou)弧(hu)處有可能(neng)產生裂紋，要(yao)采(cai)取下列措施來消除(chu)(chu)：在(zai)收(shou)(shou)弧(hu)時(shi)(shi)(shi)適當填(tian)加(jia)(jia)一些(xie)焊(han)(han)(han)絲(si)（H12Cr24Ni13焊(han)(han)(han)絲(si)）填(tian)滿弧(hu)坑；或者不加(jia)(jia)焊(han)(han)(han)絲(si)將收(shou)(shou)弧(hu)移(yi)到引(yin)出板上也可。打底(di)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)完后，要(yao)進(jin)行滲透(tou)著色檢測，一旦發現裂紋，必須(xu)徹底(di)清除(chu)(chu)干凈(jing)，直至確認(ren)無(wu)裂紋為(wei)止。為(wei)了保證背面(mian)焊(han)(han)(han)縫成形均(jun)勻，組裝(zhuang)時(shi)(shi)(shi)要(yao)嚴(yan)格控制裝(zhuang)配間隙，內(nei)徑錯(cuo)位量也要(yao)控制小(xiao)于(yu)0.5mm為(wei)佳。
6. 其他層次(ci)焊道(dao)的焊接
其(qi)他層次(ci)焊(han)(han)(han)道的(de)焊(han)(han)(han)縫，大多(duo)采(cai)用(yong)(yong)(yong)焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)電弧焊(han)(han)(han)的(de)方法(fa)進行(xing)施焊(han)(han)(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)(gang)管(guan)與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)(gang)鍛(duan)件在焊(han)(han)(han)第二層時(shi)，選用(yong)(yong)(yong)A302（E309型）牌(pai)號焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)，蓋面(mian)焊(han)(han)(han)縫選用(yong)(yong)(yong)上面(mian)介紹的(de)專用(yong)(yong)(yong)焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)施焊(han)(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)與1Cr5Mo鋼(gang)(gang)管(guan)焊(han)(han)(han)接時(shi)，全部選用(yong)(yong)(yong)A302（E309型）牌(pai)號焊(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)。
施焊(han)(han)(han)(han)過(guo)程中，在保證焊(han)(han)(han)(han)接(jie)質量的(de)(de)(de)前提下，選用(yong)小的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)電流和較快的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)速度。焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)不(bu)(bu)允許作橫向(xiang)擺(bai)動(dong)，以窄焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)為宜。焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時(shi)不(bu)(bu)允許在坡口外引弧和收(shou)弧，否則易產生裂紋。無論定位焊(han)(han)(han)(han)、打底焊(han)(han)(han)(han)還是蓋面焊(han)(han)(han)(han)，焊(han)(han)(han)(han)后在焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)處嚴禁錘擊，不(bu)(bu)得使(shi)用(yong)扁鏟(chan)修整焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)及清(qing)渣(zha)，因為4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹鋼(gang)管(guan)對冷作硬化特別敏感，還會促使(shi)σ相的(de)(de)(de)形成。焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)處的(de)(de)(de)清(qing)理可使(shi)用(yong)不(bu)(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)絲(si)刷或不(bu)(bu)銹鋼(gang)鋼(gang)絲(si)輪(lun)，修復缺陷時(shi)應使(shi)用(yong)薄片(pian)砂(sha)輪(lun)。
7. 焊(han)接后熱處理(li)
焊后(hou)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)的(de)溫(wen)度(du)(du)經過多次(ci)試驗和生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)考核，最后(hou)確定的(de)溫(wen)度(du)(du)為(wei)1070℃，保(bao)溫(wen)2h，然后(hou)空(kong)冷(leng)。在此溫(wen)度(du)(du)范圍內(nei)，可以使(shi)已(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)進行(xing)固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)，使(shi)之在焊縫(feng)金屬中消失，這樣就(jiu)能(neng)減(jian)少冷(leng)裂紋(wen)形成的(de)可能(neng)性。在生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)中，為(wei)了消除長期加熱(re)(re)而生(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)，可以把爐溫(wen)升高，使(shi)σ相(xiang)(xiang)(xiang)重新固溶(rong)到奧氏體組織中，然后(hou)冷(leng)卻，借以消除σ相(xiang)(xiang)(xiang)。這種定期、短時間(jian)提高工作溫(wen)度(du)(du)的(de)措施，一般在每使(shi)用數百小(xiao)時后(hou)，重復一次(ci)，就(jiu)能(neng)達(da)到上述目的(de)。
