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(nai)熱鋼(gang)1Cr5Mo的管材，溫度950～1050℃的輻射段，選用奧氏體不(bu)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、焊接性分析(xi)
由于4Cr25Ni20不銹鋼管為奧(ao)氏體(ti)基體(ti)加上共晶碳化物組織(zhi)，與上述兩種鋼材焊接時，在焊接過程中易(yi)發(fa)生熱裂紋、冷裂紋和σ相析(xi)出。
二、焊接(jie)工(gong)藝
1. 焊接材料(liao)的(de)選(xuan)擇
為了(le)消(xiao)除焊(han)(han)(han)接(jie)熱(re)(re)裂(lie)紋(wen)，防止σ相脆化和(he)(he)冷(leng)裂(lie)紋(wen)傾向，要提高(gao)焊(han)(han)(han)接(jie)材料中碳(tan)和(he)(he)氮(dan)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)，又(you)(you)要控制(zhi)其鉬、鈮的(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)。在(zai)A407焊(han)(han)(han)條（E310型）的(de)(de)(de)基礎上(shang)，研制(zhi)出一種專(zhuan)用(yong)焊(han)(han)(han)條。其熔敷金屬化學成分的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分數(shu)（％）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)生產實踐證(zheng)明，用(yong)該焊(han)(han)(han)條焊(han)(han)(han)接(jie)4Cr25Ni20爐管(guan)與06Cr18Ni11Ti鍛件法蘭，既能(neng)抗熱(re)(re)裂(lie)紋(wen)又(you)(you)能(neng)減(jian)少σ相析出，取得了(le)良好的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)性。4Cr25Ni20不銹鋼(gang)爐管(guan)與1Cr5Mo鋼(gang)管(guan)焊(han)(han)(han)接(jie)，選用(yong)A302焊(han)(han)(han)條（E309型）即可。
2. 焊接(jie)坡(po)口(kou)的選擇
選(xuan)用(yong)(yong)合理(li)的焊(han)(han)(han)(han)接坡(po)口尺(chi)寸和(he)形(xing)狀來保證管道根部的焊(han)(han)(han)(han)透(tou)性能，可(ke)采用(yong)(yong)V形(xing)或(huo)U形(xing)坡(po)口。可(ke)以(yi)用(yong)(yong)焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)進行打底焊(han)(han)(han)(han)，實現單面(mian)(mian)焊(han)(han)(han)(han)雙面(mian)(mian)成形(xing)，但操作技能要(yao)求高；選(xuan)用(yong)(yong)鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)的方法，不加(jia)填充金屬，將鈍邊(bian)(bian)熔透(tou)也能保證焊(han)(han)(han)(han)根焊(han)(han)(han)(han)透(tou)，但對鈍邊(bian)(bian)要(yao)求嚴格，要(yao)鈍邊(bian)(bian)尺(chi)寸控制在1.0～1.5mm，鈍邊(bian)(bian)過(guo)大或(huo)過(guo)小(xiao)均會引起未焊(han)(han)(han)(han)透(tou)或(huo)焊(han)(han)(han)(han)穿。管子與管子裝配時(shi)，希望間(jian)隙越(yue)小(xiao)越(yue)好。同時(shi)對坡(po)口的加(jia)工(gong)精度也有(you)相應的要(yao)求，機械(xie)加(jia)工(gong)后的坡(po)口要(yao)用(yong)(yong)砂輪(lun)磨去(qu)尖角和(he)毛刺。在檢查待焊(han)(han)(han)(han)處(chu)確認無表面(mian)(mian)缺(que)陷(xian)時(shi)，才允許施(shi)焊(han)(han)(han)(han)。
3. 預熱(re)和層間溫度的控(kong)制
在(zai)4Cr25Ni20不銹鋼(gang)(gang)管與其他黑色金屬焊(han)接(jie)時(shi)，若(ruo)不進行(xing)焊(han)前預(yu)(yu)(yu)熱，在(zai)定位焊(han)和正(zheng)式焊(han)的(de)根部封底(di)焊(han)縫會(hui)產生裂紋，所以(yi)必須預(yu)(yu)(yu)熱。4Cr25Ni20不銹鋼(gang)(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)(gang)焊(han)接(jie)時(shi)，預(yu)(yu)(yu)熱溫(wen)(wen)度控(kong)制在(zai)100℃，層間溫(wen)(wen)度在(zai)150℃以(yi)下；但4Cr25Ni20不銹鋼(gang)(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)接(jie)時(shi)，情(qing)況則不相(xiang)同(tong)，預(yu)(yu)(yu)熱溫(wen)(wen)度要提高到360～400℃，層間溫(wen)(wen)度控(kong)制在(zai)300℃左(zuo)右。雖說預(yu)(yu)(yu)熱溫(wen)(wen)度的(de)提高，會(hui)引起4Cr25Ni20鋼(gang)(gang)焊(han)縫一側晶內碳化(hua)物粗化(hua)，但它能(neng)避免由于預(yu)(yu)(yu)熱溫(wen)(wen)度太低，而使1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)縫一側形(xing)成馬氏體(ti)組織而造成脆斷的(de)事(shi)故(gu)。
4. 定位焊
定(ding)(ding)位(wei)焊(han)(han)(han)最容易產生的缺陷(xian)是收(shou)弧(hu)(hu)(hu)時的縮孔(kong)，而(er)縮孔(kong)往(wang)往(wang)又會(hui)帶來弧(hu)(hu)(hu)坑(keng)裂紋。為了防止縮孔(kong)的產生，焊(han)(han)(han)接電(dian)流不(bu)宜(yi)(yi)過大，電(dian)弧(hu)(hu)(hu)不(bu)能(neng)突然熄弧(hu)(hu)(hu)，要(yao)在(zai)收(shou)弧(hu)(hu)(hu)處反復焊(han)(han)(han)3～4點，以(yi)保(bao)證(zheng)填滿弧(hu)(hu)(hu)坑(keng)。定(ding)(ding)位(wei)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)縫長度不(bu)宜(yi)(yi)太短(duan)，控制在(zai)10mm左右。沿管(guan)道定(ding)(ding)位(wei)3～4處，要(yao)保(bao)證(zheng)定(ding)(ding)位(wei)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)透，背面呈(cheng)圓滑過渡，經滲透著(zhu)色(se)檢測(ce)，確認無缺陷(xian)時，方能(neng)進行根部打底焊(han)(han)(han)。
5. 打底焊(han)
通常(chang)選用鎢極氬弧(hu)焊(han)的方法且在管內充氬氣進行施(shi)焊(han)。這樣除了可(ke)避免產生裂紋外(wai)，還能保(bao)證(zheng)背面(mian)焊(han)縫成形(xing)良好。在封底焊(han)時(shi)，如果不加(jia)填充焊(han)絲，收弧(hu)處有(you)可(ke)能產生裂紋，要(yao)(yao)采取下列措施(shi)來消除：在收弧(hu)時(shi)適當填加(jia)一(yi)些(xie)焊(han)絲（H12Cr24Ni13焊(han)絲）填滿弧(hu)坑；或者(zhe)不加(jia)焊(han)絲將收弧(hu)移到引出板(ban)上也可(ke)。打底焊(han)焊(han)完(wan)后，要(yao)(yao)進行滲透著色檢測(ce)，一(yi)旦發現裂紋，必須(xu)徹底清除干凈(jing)，直(zhi)至確認無(wu)裂紋為止。為了保(bao)證(zheng)背面(mian)焊(han)縫成形(xing)均(jun)勻，組裝時(shi)要(yao)(yao)嚴格(ge)控(kong)制裝配間隙，內徑錯位量也要(yao)(yao)控(kong)制小(xiao)于0.5mm為佳。
6. 其他層(ceng)次焊道(dao)的焊接
其他(ta)層次(ci)焊(han)(han)(han)(han)道的(de)焊(han)(han)(han)(han)縫，大多采用焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)的(de)方法進行施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)管(guan)與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)鍛件在焊(han)(han)(han)(han)第二(er)層時，選用A302（E309型）牌(pai)號焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)，蓋面焊(han)(han)(han)(han)縫選用上面介紹的(de)專(zhuan)用焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹鋼(gang)管(guan)與1Cr5Mo鋼(gang)管(guan)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)時，全部選用A302（E309型）牌(pai)號焊(han)(han)(han)(han)條(tiao)(tiao)(tiao)(tiao)。
施焊(han)(han)過程中，在保證(zheng)焊(han)(han)接(jie)(jie)質量的(de)(de)(de)(de)前(qian)提下，選(xuan)用(yong)小的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)電流和較快(kuai)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie)速(su)度。焊(han)(han)條(tiao)不(bu)(bu)(bu)允(yun)許作橫向(xiang)擺動，以窄焊(han)(han)縫(feng)為宜。焊(han)(han)接(jie)(jie)時不(bu)(bu)(bu)允(yun)許在坡口外引弧(hu)和收弧(hu)，否則(ze)易產生裂紋。無論定(ding)位焊(han)(han)、打底焊(han)(han)還是(shi)蓋(gai)面焊(han)(han)，焊(han)(han)后在焊(han)(han)縫(feng)處嚴禁錘(chui)擊，不(bu)(bu)(bu)得使(shi)用(yong)扁鏟修(xiu)整焊(han)(han)縫(feng)及(ji)清渣(zha)，因為4Cr25Ni20不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管對冷作硬(ying)化特別敏感，還會促使(shi)σ相的(de)(de)(de)(de)形成。焊(han)(han)縫(feng)處的(de)(de)(de)(de)清理可使(shi)用(yong)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲刷(shua)或不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲輪，修(xiu)復缺(que)陷時應使(shi)用(yong)薄片砂輪。
7. 焊接后熱處理
焊(han)(han)后(hou)熱處理(li)(li)的(de)溫(wen)度經過(guo)多次試驗(yan)和生(sheng)產考核(he)，最后(hou)確定的(de)溫(wen)度為1070℃，保溫(wen)2h，然(ran)后(hou)空(kong)冷。在(zai)此溫(wen)度范圍內，可(ke)以(yi)使(shi)已(yi)生(sheng)成的(de)σ相進(jin)行固溶處理(li)(li)，使(shi)之(zhi)在(zai)焊(han)(han)縫金屬中消(xiao)(xiao)失，這樣就能(neng)(neng)減少冷裂紋形(xing)成的(de)可(ke)能(neng)(neng)性。在(zai)生(sheng)產中，為了(le)消(xiao)(xiao)除(chu)長期加熱而生(sheng)成的(de)σ相，可(ke)以(yi)把(ba)爐溫(wen)升高，使(shi)σ相重新固溶到奧(ao)氏體組織中，然(ran)后(hou)冷卻，借(jie)以(yi)消(xiao)(xiao)除(chu)σ相。這種定期、短時間提(ti)高工作溫(wen)度的(de)措(cuo)施，一般(ban)在(zai)每使(shi)用數百小(xiao)時后(hou)，重復一次，就能(neng)(neng)達到上(shang)述目的(de)。
