石化行業(yè)中石化爐管的焊接

1、HP45NbTi合金具有優(yōu)異的抗氧化、抗?jié)B碳、抗硫化性能，以及很好的鑄造和機(jī)械加工性能，在石化行業(yè)成功地應(yīng)用于乙烯蒸汽裂解爐爐管，制氫、合成氨和甲醇催化轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化管及其他加熱爐、熱解爐等的部件，同時(shí)也成功地應(yīng)用于鋼鐵冶金及熱處理行業(yè)的輻射管、爐底輥、工裝工具和各種鑄造部件。HP45NbTi合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：0.400.45C，1.02.0Si，1.01.5Mn，2427Cr，3337Ni，0.81.5Nb，0.30W，P0.03，S0.03，0.050.20Ti。HP45NbTi合金爐管是采用離心鑄造工藝制備的，所以爐管在徑向上的內(nèi)壁和外壁組織會(huì)有所差異。母材內(nèi)側(cè)的組織主要是樹(shù)

2、枝晶和柱狀晶，柱狀晶焊接時(shí)受到應(yīng)力作用容易沿晶界斷裂，所以焊接時(shí)應(yīng)盡量采取減少焊接應(yīng)力的措施。鐵鎳基高溫合金的焊接都具有熱裂傾向和焊接接頭的“不等強(qiáng)”問(wèn)題。而熱裂紋主要由兩方面因素引起的：一方面冶金因素，高溫合金成分復(fù)雜、含量多，易在晶界處形成低熔點(diǎn)的物質(zhì)，特別是鎳元素含量相當(dāng)高，能形成熔點(diǎn)比較低的低熔點(diǎn)共晶物，在晶界處形成液態(tài)薄膜，晶粒越大越容易產(chǎn)生連續(xù)的液態(tài)薄膜，危害越大；另一方面應(yīng)力因素，高溫合金具有較大的線膨脹系數(shù)和較小的導(dǎo)熱系數(shù)，焊接時(shí)能產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)晶粒之間的承受能力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶裂紋。在焊接過(guò)程中應(yīng)采用線能量小的焊接方法，減少熱影響區(qū)的過(guò)熱程度和熱應(yīng)力，防止熱裂

3、紋的產(chǎn)生。并且采用短弧焊，焊接時(shí)可做微小擺動(dòng)，必要時(shí)可以采取強(qiáng)迫冷卻措施。為獲得與母材性能接近的接頭，可選用化學(xué)成分與母材相近的焊絲。表2是用NiR82焊絲打底焊、用25-35Nb焊絲填充并蓋面焊所得焊接接頭母材、焊材和焊縫化學(xué)成分分析的數(shù)據(jù)。采用安泰科技股份有限公司的25-35Nb焊絲填充，焊絲和焊后焊縫成分均與母材的比較接近，尤其是C、Cr、Ni的含量，由此可以確定選用25-35Nb焊絲填充能滿足HP45NbTi母材焊接的要求。選擇塑性好的高鎳NiR82焊絲打底焊，該焊絲抗裂性較好，在保證不裂的情況下焊厚盡量要小。打底焊時(shí)背面通氬氣保護(hù)，保證單面焊雙面成形；焊后著色探傷合格后再改用25-3

4、5Nb填充并蓋面。第一道填充應(yīng)重熔打底焊道，保證其一定的合金元素含量，層間溫度要控制在90。本文研究的爐管尺寸是外徑125mm、壁厚11mm。根據(jù)生產(chǎn)條件選擇手工鎢極氬弧焊，直流正接，多層多道焊，保護(hù)氣體選用純度99.99%的高純氬氣；選擇2.5mm的NiR82焊絲打底焊，2.4mm的25-35Nb焊絲填充及蓋面焊。采用小線能量的焊接規(guī)范，NiR82打底、25-35Nb填充并蓋面的手工鎢極氬弧焊工藝成功地焊接了HP45NbTi離心鑄造爐管的接長(zhǎng)對(duì)接焊縫，焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良，焊接生產(chǎn)效率較高，焊縫外觀質(zhì)量漂亮。焊接接頭的常溫和高溫瞬時(shí)拉伸性能達(dá)到母材的要求。在1050和25MPa拉伸應(yīng)力作用下測(cè)試高溫持久性能，經(jīng)過(guò)100h未斷，表明焊接接頭具有良好的高