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(xing)分析
由于4Cr25Ni20不銹鋼管為奧氏體(ti)基體(ti)加上共晶(jing)碳化物(wu)組織，與上述兩種鋼材(cai)焊接時(shi)，在焊接過(guo)程(cheng)中易(yi)發生熱裂(lie)紋、冷裂(lie)紋和σ相析出。
二、焊接(jie)工(gong)藝
1. 焊(han)接(jie)材(cai)料的(de)選擇(ze)
為了消(xiao)除焊(han)接(jie)(jie)熱裂紋，防止σ相脆化和(he)(he)冷(leng)裂紋傾(qing)向，要提高焊(han)接(jie)(jie)材料中碳和(he)(he)氮(dan)的含量，又(you)要控制(zhi)其(qi)鉬、鈮的含量。在A407焊(han)條(tiao)（E310型）的基(ji)礎上，研制(zhi)出(chu)一種專用焊(han)條(tiao)。其(qi)熔敷金屬(shu)化學(xue)成分的質量分數（％）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(ci)試驗(yan)和(he)(he)生(sheng)產實踐證明，用該焊(han)條(tiao)焊(han)接(jie)(jie)4Cr25Ni20爐管(guan)與06Cr18Ni11Ti鍛件法蘭(lan)，既(ji)能抗(kang)熱裂紋又(you)能減(jian)少σ相析出(chu)，取(qu)得了良好的焊(han)接(jie)(jie)性。4Cr25Ni20不(bu)銹鋼(gang)爐管(guan)與1Cr5Mo鋼(gang)管(guan)焊(han)接(jie)(jie)，選用A302焊(han)條(tiao)（E309型）即可。
2. 焊接坡口的選擇
選用(yong)合理的(de)(de)焊(han)接坡口(kou)尺寸(cun)和形狀來保證管道根部的(de)(de)焊(han)透性能，可采用(yong)V形或(huo)(huo)U形坡口(kou)。可以(yi)用(yong)焊(han)條(tiao)電弧焊(han)進行打底焊(han)，實(shi)現單面(mian)焊(han)雙(shuang)面(mian)成(cheng)形，但操作技能要求高(gao)；選用(yong)鎢極氬弧焊(han)的(de)(de)方法，不加(jia)(jia)填充金(jin)屬，將鈍(dun)邊(bian)熔透也能保證焊(han)根焊(han)透，但對鈍(dun)邊(bian)要求嚴格，要鈍(dun)邊(bian)尺寸(cun)控制在1.0～1.5mm，鈍(dun)邊(bian)過大或(huo)(huo)過小均會(hui)引起(qi)未(wei)焊(han)透或(huo)(huo)焊(han)穿。管子(zi)與管子(zi)裝(zhuang)配時，希望間(jian)隙越(yue)小越(yue)好。同時對坡口(kou)的(de)(de)加(jia)(jia)工精度(du)也有相應的(de)(de)要求，機械加(jia)(jia)工后的(de)(de)坡口(kou)要用(yong)砂(sha)輪磨(mo)去(qu)尖角和毛刺(ci)。在檢查待焊(han)處確認無表面(mian)缺陷時，才(cai)允許(xu)施焊(han)。
3. 預熱和(he)層(ceng)間溫(wen)度的(de)控制
在(zai)4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)與其他(ta)黑(hei)色金屬焊(han)(han)(han)接(jie)時，若不(bu)(bu)進行(xing)焊(han)(han)(han)前預(yu)(yu)熱(re)(re)，在(zai)定位焊(han)(han)(han)和正(zheng)式焊(han)(han)(han)的根部封底焊(han)(han)(han)縫會(hui)產(chan)生(sheng)裂紋(wen)，所以必須預(yu)(yu)熱(re)(re)。4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)時，預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)控(kong)制在(zai)100℃，層(ceng)間溫(wen)度(du)(du)在(zai)150℃以下(xia)；但(dan)4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)管(guan)與1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)接(jie)時，情(qing)況則不(bu)(bu)相同，預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)要提(ti)高(gao)到360～400℃，層(ceng)間溫(wen)度(du)(du)控(kong)制在(zai)300℃左右(you)。雖(sui)說預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)的提(ti)高(gao)，會(hui)引(yin)起4Cr25Ni20鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)縫一(yi)側(ce)晶內碳化物粗化，但(dan)它能避免由于預(yu)(yu)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)太低，而使1Cr5Mo鋼(gang)(gang)焊(han)(han)(han)縫一(yi)側(ce)形(xing)成(cheng)馬氏體組織而造成(cheng)脆斷的事(shi)故。
4. 定位(wei)焊
定位(wei)焊(han)(han)最容(rong)易(yi)產(chan)生的(de)缺(que)陷是收(shou)弧(hu)(hu)時(shi)的(de)縮孔(kong)，而縮孔(kong)往(wang)往(wang)又(you)會帶(dai)來(lai)弧(hu)(hu)坑裂紋。為了防(fang)止縮孔(kong)的(de)產(chan)生，焊(han)(han)接(jie)電流不(bu)宜(yi)過大(da)，電弧(hu)(hu)不(bu)能突(tu)然(ran)熄弧(hu)(hu)，要在(zai)收(shou)弧(hu)(hu)處反復焊(han)(han)3～4點(dian)，以保證填滿弧(hu)(hu)坑。定位(wei)焊(han)(han)焊(han)(han)縫長度(du)不(bu)宜(yi)太短，控制在(zai)10mm左右。沿(yan)管(guan)道定位(wei)3～4處，要保證定位(wei)焊(han)(han)縫焊(han)(han)透(tou)，背面呈(cheng)圓滑(hua)過渡，經滲透(tou)著(zhu)色檢測，確認無缺(que)陷時(shi)，方能進行根部打底焊(han)(han)。
5. 打底焊
通(tong)常選用鎢極氬(ya)弧焊(han)(han)(han)的方法且在(zai)管內(nei)充氬(ya)氣(qi)進(jin)行施焊(han)(han)(han)。這樣除了可(ke)避免產生(sheng)裂(lie)(lie)紋外，還能保證(zheng)背面焊(han)(han)(han)縫(feng)成形(xing)良好。在(zai)封底焊(han)(han)(han)時，如(ru)果不加填充焊(han)(han)(han)絲(si)(si)，收弧處有可(ke)能產生(sheng)裂(lie)(lie)紋，要采取(qu)下列措(cuo)施來消除：在(zai)收弧時適(shi)當(dang)填加一些(xie)焊(han)(han)(han)絲(si)(si)（H12Cr24Ni13焊(han)(han)(han)絲(si)(si)）填滿弧坑；或(huo)者不加焊(han)(han)(han)絲(si)(si)將收弧移到引出板上(shang)也可(ke)。打底焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)完后，要進(jin)行滲透著色檢(jian)測，一旦發現裂(lie)(lie)紋，必須徹底清除干凈(jing)，直至確(que)認無裂(lie)(lie)紋為止。為了保證(zheng)背面焊(han)(han)(han)縫(feng)成形(xing)均(jun)勻(yun)，組裝(zhuang)時要嚴格(ge)控(kong)制裝(zhuang)配(pei)間隙，內(nei)徑(jing)錯位量也要控(kong)制小于0.5mm為佳。
6. 其他層次焊道的焊接
其(qi)他層次焊(han)(han)道的(de)焊(han)(han)縫(feng)，大多采用(yong)(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)的(de)方法進行施焊(han)(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)(gang)鍛件(jian)在焊(han)(han)第(di)二(er)層時，選(xuan)用(yong)(yong)A302（E309型(xing)）牌號焊(han)(han)條，蓋面(mian)焊(han)(han)縫(feng)選(xuan)用(yong)(yong)上面(mian)介紹的(de)專用(yong)(yong)焊(han)(han)條施焊(han)(han)；4Cr25Ni20 不(bu)銹鋼(gang)(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)(gang)管焊(han)(han)接時，全部選(xuan)用(yong)(yong)A302（E309型(xing)）牌號焊(han)(han)條。
施(shi)焊(han)(han)過程(cheng)中，在(zai)保證焊(han)(han)接(jie)質量的(de)(de)前提下，選(xuan)用小的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)電流(liu)和較快的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)速度。焊(han)(han)條不(bu)允(yun)許(xu)作(zuo)橫向擺動，以窄焊(han)(han)縫(feng)為宜。焊(han)(han)接(jie)時(shi)不(bu)允(yun)許(xu)在(zai)坡口(kou)外引弧(hu)和收(shou)弧(hu)，否(fou)則易產生(sheng)裂紋。無論定位焊(han)(han)、打底焊(han)(han)還(huan)(huan)是蓋面焊(han)(han)，焊(han)(han)后在(zai)焊(han)(han)縫(feng)處嚴禁(jin)錘(chui)擊，不(bu)得使用扁鏟修整焊(han)(han)縫(feng)及(ji)清渣(zha)，因為4Cr25Ni20不(bu)銹鋼管(guan)對冷作(zuo)硬(ying)化特別(bie)敏感，還(huan)(huan)會促(cu)使σ相的(de)(de)形成。焊(han)(han)縫(feng)處的(de)(de)清理可使用不(bu)銹鋼鋼絲刷或不(bu)銹鋼鋼絲輪，修復(fu)缺(que)陷時(shi)應使用薄片砂輪。
7. 焊接后熱處理(li)
焊后熱(re)處理的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)經過多次試驗和生(sheng)(sheng)產考核(he)，最后確(que)定的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為1070℃，保溫(wen)2h，然(ran)后空(kong)冷(leng)。在此溫(wen)度(du)范(fan)圍內(nei)，可以使已生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)σ相(xiang)進行固溶處理，使之在焊縫金屬(shu)中消失，這樣就(jiu)(jiu)能減少冷(leng)裂紋(wen)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)可能性(xing)。在生(sheng)(sheng)產中，為了消除(chu)長期(qi)(qi)加熱(re)而生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)σ相(xiang)，可以把爐溫(wen)升高，使σ相(xiang)重新固溶到奧氏體組(zu)織中，然(ran)后冷(leng)卻，借以消除(chu)σ相(xiang)。這種定期(qi)(qi)、短時間(jian)提(ti)高工作溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)措施，一般在每(mei)使用(yong)數百小時后，重復一次，就(jiu)(jiu)能達到上(shang)述目的(de)(de)(de)。
