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、焊接性分析(xi)
1. 焊接材(cai)料
從表中的化學(xue)成分計算出基層(ceng)(ceng)材(cai)料14Cr1MoR的碳(tan)(tan)當量（C）為0.626％，可以判斷該材(cai)料焊接(jie)性不好(hao)，焊接(jie)前必須要(yao)(yao)較(jiao)高溫(wen)度的預(yu)熱，施焊時要(yao)(yao)嚴格(ge)控制好(hao)焊接(jie)工藝。復(fu)(fu)合板的復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)Cr-Mo含量較(jiao)高且其C含量較(jiao)低(di)。因(yin)此在(zai)焊接(jie)中要(yao)(yao)注意這些因(yin)素：①. 焊接(jie)過程中加(jia)熱和冷(leng)卻不均勻(yun)，在(zai)基層(ceng)(ceng)厚度方向會產(chan)(chan)生較(jiao)大(da)的殘余應(ying)(ying)(ying)力(li)，這種應(ying)(ying)(ying)力(li)在(zai)不銹鋼復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)就會形成拉伸應(ying)(ying)(ying)力(li)。在(zai)拉伸應(ying)(ying)(ying)力(li)的作用下有(you)可能在(zai)某(mou)個薄(bo)弱(ruo)地帶開裂而形成熱裂紋。②. 避免發(fa)生焊縫化學(xue)成分稀釋，產(chan)(chan)生碳(tan)(tan)遷移到過渡(du)層(ceng)(ceng)。
為(wei)了防止(zhi)上述問題的(de)(de)發生(sheng)(sheng)，應采(cai)(cai)取下列措(cuo)施：①. 對(dui)于(yu)復層(ceng)要(yao)避(bi)免基層(ceng)的(de)(de)碳(tan)元素遷移過(guo)渡而(er)導致增(zeng)碳(tan)，以(yi)(yi)免降低復層(ceng)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)；②. 對(dui)于(yu)基層(ceng)要(yao)避(bi)免復層(ceng)的(de)(de)鉻、鎳(nie)等元素過(guo)渡而(er)導致合金(jin)含量(liang)增(zeng)高。若鉻、鎳(nie)合金(jin)元素增(zeng)高，基層(ceng)焊(han)(han)縫(feng)中會形成(cheng)脆硬組織，容(rong)易產(chan)生(sheng)(sheng)裂紋，影響焊(han)(han)縫(feng)強度；③. 焊(han)(han)接時采(cai)(cai)用(yong)小(xiao)(xiao)熱輸入、小(xiao)(xiao)截面焊(han)(han)道(dao)，以(yi)(yi)減少(shao)焊(han)(han)縫(feng)溶池(chi)過(guo)熱，避(bi)免粗大柱狀晶(jing)的(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)。
2. 熱處理
14Cr1MoR鋼(gang)(gang)板是(shi)低合(he)金耐熱鋼(gang)(gang)，其焊(han)縫區(qu)在回火時，隨著溫度的升高，會(hui)使沖擊韌度下(xia)(xia)降(jiang)，甚至開裂，是(shi)回火脆(cui)性(xing)的典型(xing)表現。當焊(han)接熱輸入(ru)超過(guo)30kJ／cm、預熱和層間(jian)溫度高于250℃時，則Cr-Mo鋼(gang)(gang)焊(han)縫金屬的強度和沖擊韌度會(hui)明顯下(xia)(xia)降(jiang)。為了(le)避(bi)開Cr-Mo鋼(gang)(gang)在400～700℃時的回火脆(cui)性(xing)敏感區(qu)，同時滿足設計要(yao)求，選用焊(han)后(hou)熱處理(li)溫度為704℃，恒(heng)溫2h后(hou)緩慢冷卻。
二、焊接工藝
1. 焊接坡(po)口的選擇
坡口如圖5-23所示，目的(de)是使基層(ceng)(ceng)(ceng)與復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)交界處遠離焊接時的(de)熱量集中區，避免(mian)了基層(ceng)(ceng)(ceng)焊接時導致復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)分層(ceng)(ceng)(ceng)。
2. 焊(han)接方法
選(xuan)用(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)，在平面位(wei)置進行焊(han)(han)縫正面和(he)背面的焊(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)后采用(yong)碳弧氣(qi)刨清根(gen)。
3. 焊接材料
為了保(bao)(bao)證(zheng)焊(han)(han)縫耐蝕性、高溫強度(du)、沖擊韌度(du)和焊(han)(han)縫化(hua)學成(cheng)分(fen)，選擇與母(mu)材(cai)化(hua)學成(cheng)分(fen)接近(jin)的(de)(de)焊(han)(han)接材(cai)料。復合板的(de)(de)基層14Cr1MoR的(de)(de)焊(han)(han)接用(yong)R307BL焊(han)(han)條(tiao)；過渡層采用(yong)A062焊(han)(han)條(tiao)，以保(bao)(bao)證(zheng)過渡層金屬的(de)(de)化(hua)學成(cheng)分(fen)為奧氏體＋少量鐵素體，不出現馬氏體，避免產生熱裂(lie)紋；復層用(yong)A132焊(han)(han)條(tiao)。三種(zhong)焊(han)(han)條(tiao)的(de)(de)化(hua)學成(cheng)分(fen)見表5-47。
4. 焊接參數
為了避免過(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)出現(xian)馬氏體組織，過(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)焊接(jie)時應采用(yong)小直徑、高(gao)鉻鎳(nie)焊條，并(bing)采用(yong)小熱輸入、短弧焊、快速(su)焊，以降(jiang)低對復層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)稀釋。還要控(kong)制好過(guo)渡(du)(du)層(ceng)(ceng)(ceng)和復合層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)層(ceng)(ceng)(ceng)間溫度，保證焊接(jie)接(jie)頭有良好的(de)耐蝕性。經焊接(jie)工藝評定(ding)，選用(yong)了下列焊接(jie)工藝參(can)數(shu)（見表5-48）。
三(san)、焊接時的注意事項
1. 坡口表面20mm范圍內清(qing)除(chu)干凈油污(wu)、水跡(ji)和(he)污(wu)物。焊(han)(han)前(qian)復層(ceng)用汽油或丙(bing)酮除(chu)去油污(wu)，在復層(ceng)焊(han)(han)縫兩側150mm范圍內涂白堊粉防(fang)止飛濺粘附。打磨不銹鋼焊(han)(han)道，要用專(zhuan)用的錘頭除(chu)熔渣，防(fang)止滲碳。
2. 焊前預熱(re)是(shi)有效防止焊接熱(re)裂紋的重(zhong)要工(gong)藝(yi)手段(duan)，預熱(re)溫度要控(kong)制在160～250℃，復層溫度不高于60℃。
3. 層間溫度要控(kong)制200～250℃之(zhi)間，不得超過(guo)250℃。焊(han)(han)接(jie)時通過(guo)控(kong)制焊(han)(han)接(jie)參數來控(kong)制焊(han)(han)接(jie)熱輸(shu)入(ru)，應采(cai)用多層多道焊(han)(han)、窄道焊(han)(han)及小(xiao)幅擺(bai)動焊(han)(han)條（擺(bai)動參數為(wei)0～8mm）進行焊(han)(han)接(jie)。
4. 基層焊接時，嚴禁基層焊條焊到復層，焊接表(biao)面應(ying)距復合界面1.5～2.0mm，超過部位需用(yong)角向打磨機打磨。
5. 過(guo)(guo)渡層(ceng)與復(fu)(fu)層(ceng)焊(han)接(jie)時(shi)要保證復(fu)(fu)層(ceng)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)，過(guo)(guo)渡層(ceng)厚度(du)為(wei)2.0～3.0mm。復(fu)(fu)層(ceng)焊(han)接(jie)時(shi)，為(wei)減少熱影響區，降低合金(jin)稀釋率，焊(han)接(jie)時(shi)焊(han)條不擺(bai)動，采用多層(ceng)多道焊(han)，宜采用小(xiao)電流，直流反接(jie)。嚴格控制過(guo)(guo)渡層(ceng)及復(fu)(fu)層(ceng)的(de)層(ceng)間溫度(du)不高于(yu)250℃。
四、焊接檢驗
按(an)檢測(ce)(ce)評定標準JB／T 4730-2005《承壓設備無(wu)損檢測(ce)(ce)》進行檢測(ce)(ce)，先(xian)后對換熱器的(de)A、B類焊(han)接接頭的(de)基層和復(fu)層焊(han)縫進行100％．RT檢測(ce)(ce)，技術(shu)等(deng)級(ji)為(wei)AB級(ji)，質量(liang)等(deng)級(ji)為(wei)II級(ji)合格(ge)；100％UT檢測(ce)(ce)，技術(shu)等(deng)級(ji)為(wei)B級(ji)，質量(liang)等(deng)級(ji)為(wei)I級(ji)合格(ge)。所有焊(han)縫的(de)一(yi)次射線檢測(ce)(ce)合格(ge)率超過(guo)98％，一(yi)次返修合格(ge)率為(wei)100％。全部滿足設計圖樣(yang)要(yao)求。
