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(you)于4Cr25Ni20不銹鋼管為奧氏(shi)體基(ji)體加上共晶碳化物組織，與上述(shu)兩(liang)種鋼材焊(han)接(jie)時，在焊(han)接(jie)過程(cheng)中易發生熱裂(lie)紋、冷裂(lie)紋和σ相析(xi)出。
二、焊接工(gong)藝
1. 焊接材料的(de)選(xuan)擇
為了(le)消除焊接熱裂紋，防止σ相脆化和(he)冷裂紋傾向，要提高(gao)焊接材(cai)料中碳和(he)氮的(de)(de)含(han)量，又要控制其(qi)鉬、鈮的(de)(de)含(han)量。在A407焊條（E310型(xing)）的(de)(de)基礎上(shang)，研制出一種專用(yong)(yong)焊條。其(qi)熔敷(fu)金屬化學成分的(de)(de)質(zhi)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。經多次試驗和(he)生產(chan)實踐證明，用(yong)(yong)該焊條焊接4Cr25Ni20爐(lu)管與(yu)06Cr18Ni11Ti鍛件法蘭，既能抗熱裂紋又能減少σ相析出，取得了(le)良好的(de)(de)焊接性。4Cr25Ni20不銹鋼爐(lu)管與(yu)1Cr5Mo鋼管焊接，選(xuan)用(yong)(yong)A302焊條（E309型(xing)）即可。
2. 焊接坡(po)口的選擇(ze)
選用合理(li)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接坡(po)口尺(chi)寸和形(xing)(xing)狀來保證(zheng)(zheng)管道根部的(de)(de)焊(han)(han)(han)透(tou)性能，可采用V形(xing)(xing)或(huo)(huo)U形(xing)(xing)坡(po)口。可以用焊(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)進行打底焊(han)(han)(han)，實現單面(mian)焊(han)(han)(han)雙面(mian)成(cheng)形(xing)(xing)，但(dan)操作技能要求(qiu)(qiu)高(gao)；選用鎢極氬(ya)弧焊(han)(han)(han)的(de)(de)方法，不加填充金屬，將(jiang)鈍邊(bian)(bian)熔(rong)透(tou)也能保證(zheng)(zheng)焊(han)(han)(han)根焊(han)(han)(han)透(tou)，但(dan)對鈍邊(bian)(bian)要求(qiu)(qiu)嚴格(ge)，要鈍邊(bian)(bian)尺(chi)寸控(kong)制在(zai)1.0～1.5mm，鈍邊(bian)(bian)過(guo)大(da)或(huo)(huo)過(guo)小均會引(yin)起未焊(han)(han)(han)透(tou)或(huo)(huo)焊(han)(han)(han)穿。管子與管子裝配時，希望間隙(xi)越小越好。同時對坡(po)口的(de)(de)加工精度(du)也有相應的(de)(de)要求(qiu)(qiu)，機械加工后的(de)(de)坡(po)口要用砂輪磨去尖角和毛(mao)刺(ci)。在(zai)檢查(cha)待焊(han)(han)(han)處確認無表(biao)面(mian)缺陷時，才允許施焊(han)(han)(han)。
3. 預熱和層間溫度(du)的控(kong)制
在(zai)(zai)4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管與(yu)其他黑色金屬焊(han)接時(shi)，若不(bu)(bu)進行焊(han)前預(yu)熱(re)(re)，在(zai)(zai)定位(wei)焊(han)和正式焊(han)的(de)根部封底(di)焊(han)縫(feng)會產生裂紋(wen)，所以必須預(yu)熱(re)(re)。4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管與(yu)06Cr18Ni11Ti鋼(gang)焊(han)接時(shi)，預(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)100℃，層(ceng)間溫(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)150℃以下(xia)；但4Cr25Ni20不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管與(yu)1Cr5Mo鋼(gang)焊(han)接時(shi)，情況則不(bu)(bu)相同，預(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)要提高到(dao)360～400℃，層(ceng)間溫(wen)(wen)度(du)(du)控(kong)制(zhi)在(zai)(zai)300℃左右。雖說預(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)提高，會引起4Cr25Ni20鋼(gang)焊(han)縫(feng)一側(ce)晶內(nei)碳(tan)化物(wu)粗(cu)化，但它能避(bi)免(mian)由于預(yu)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)太低，而使1Cr5Mo鋼(gang)焊(han)縫(feng)一側(ce)形成馬氏體組(zu)織而造(zao)成脆斷的(de)事故。
4. 定位焊
定(ding)位(wei)(wei)焊(han)最容易產生(sheng)的缺陷是收(shou)弧(hu)時的縮孔，而縮孔往(wang)往(wang)又會帶來弧(hu)坑裂(lie)紋(wen)。為(wei)了防止縮孔的產生(sheng)，焊(han)接電流不(bu)宜過大，電弧(hu)不(bu)能突(tu)然熄弧(hu)，要在(zai)收(shou)弧(hu)處反復焊(han)3～4點，以(yi)保證填滿(man)弧(hu)坑。定(ding)位(wei)(wei)焊(han)焊(han)縫長(chang)度不(bu)宜太(tai)短，控制在(zai)10mm左(zuo)右。沿(yan)管道(dao)定(ding)位(wei)(wei)3～4處，要保證定(ding)位(wei)(wei)焊(han)縫焊(han)透，背面(mian)呈圓滑過渡，經滲透著色檢測，確(que)認無缺陷時，方能進(jin)行根部打底焊(han)。
5. 打底(di)焊(han)
通常選用鎢極氬(ya)弧(hu)焊的(de)方法且(qie)在管內充氬(ya)氣進(jin)(jin)行施(shi)焊。這樣(yang)除(chu)了可避免(mian)產生裂(lie)紋(wen)外，還能(neng)保(bao)證(zheng)背(bei)面焊縫成形(xing)良好。在封底(di)焊時，如果(guo)不加填充焊絲，收弧(hu)處(chu)有(you)可能(neng)產生裂(lie)紋(wen)，要(yao)采取下列措施(shi)來消除(chu)：在收弧(hu)時適當(dang)填加一(yi)些焊絲（H12Cr24Ni13焊絲）填滿弧(hu)坑(keng)；或者(zhe)不加焊絲將收弧(hu)移到引出板上(shang)也(ye)可。打底(di)焊焊完后，要(yao)進(jin)(jin)行滲(shen)透著色(se)檢測，一(yi)旦發(fa)現裂(lie)紋(wen)，必須徹底(di)清除(chu)干凈(jing)，直至確認(ren)無裂(lie)紋(wen)為(wei)止。為(wei)了保(bao)證(zheng)背(bei)面焊縫成形(xing)均勻，組裝(zhuang)時要(yao)嚴格控制裝(zhuang)配(pei)間隙，內徑錯位量也(ye)要(yao)控制小于(yu)0.5mm為(wei)佳(jia)。
6. 其他(ta)層(ceng)次焊(han)道的焊(han)接
其他(ta)層次焊(han)(han)(han)(han)道的焊(han)(han)(han)(han)縫，大多采用焊(han)(han)(han)(han)條電弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)的方法進(jin)行施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)，4Cr25Ni20鋼(gang)(gang)管與06Cr18Ni11Ti鋼(gang)(gang)鍛件在焊(han)(han)(han)(han)第二層時，選用A302（E309型(xing)）牌號焊(han)(han)(han)(han)條，蓋面(mian)焊(han)(han)(han)(han)縫選用上(shang)面(mian)介紹的專(zhuan)用焊(han)(han)(han)(han)條施(shi)(shi)焊(han)(han)(han)(han)；4Cr25Ni20 不銹鋼(gang)(gang)管與1Cr5Mo鋼(gang)(gang)管焊(han)(han)(han)(han)接時，全部選用A302（E309型(xing)）牌號焊(han)(han)(han)(han)條。
施焊過(guo)程中，在保證焊接質量(liang)的(de)(de)前提下，選(xuan)用小的(de)(de)焊接電(dian)流(liu)和較快的(de)(de)焊接速(su)度。焊條不(bu)允許作橫向擺動，以窄焊縫(feng)為宜。焊接時(shi)不(bu)允許在坡口外引弧(hu)和收弧(hu)，否則易(yi)產生裂(lie)紋。無論定(ding)位焊、打(da)底焊還是蓋面焊，焊后在焊縫(feng)處嚴禁(jin)錘擊，不(bu)得使用扁鏟修整焊縫(feng)及清渣，因為4Cr25Ni20不(bu)銹鋼(gang)(gang)管對冷作硬化特(te)別敏感，還會(hui)促使σ相(xiang)的(de)(de)形成。焊縫(feng)處的(de)(de)清理可(ke)使用不(bu)銹鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲刷(shua)或(huo)不(bu)銹鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)絲輪，修復缺陷時(shi)應使用薄片(pian)砂輪。
7. 焊接(jie)后熱處理
焊后(hou)(hou)熱處理(li)(li)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)經(jing)過多(duo)次(ci)試驗和生產考核，最后(hou)(hou)確定(ding)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)為1070℃，保溫(wen)2h，然后(hou)(hou)空冷(leng)。在(zai)(zai)此溫(wen)度(du)(du)范(fan)圍內，可以使已(yi)生成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)σ相進行固溶(rong)處理(li)(li)，使之在(zai)(zai)焊縫金屬中消(xiao)失(shi)，這(zhe)樣就能減少冷(leng)裂(lie)紋(wen)形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)可能性。在(zai)(zai)生產中，為了(le)消(xiao)除長期加熱而生成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)σ相，可以把(ba)爐溫(wen)升高(gao)，使σ相重新(xin)固溶(rong)到奧(ao)氏體組(zu)織中，然后(hou)(hou)冷(leng)卻，借(jie)以消(xiao)除σ相。這(zhe)種定(ding)期、短(duan)時(shi)間提高(gao)工作溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)措施，一般在(zai)(zai)每使用數百(bai)小(xiao)時(shi)后(hou)(hou)，重復一次(ci)，就能達到上述目(mu)的(de)(de)(de)。
