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某有机厂苯胺车间制氢装置转化气蒸汽发生器用材为UNSN钢板，转化气入口(mm／Φmm×mm)是由2段锥体对接而成，入口温度℃。此设备在运行过程中，锥体1(见图1)纵缝处产生裂纹，险些酿成严重后果。有关部门决定对其进行更换，更换材质为UNSN锻钢。锥体结构如图1所示。
1UNSN材料焊接性能分析
UNSN是Ni—Cr—Fe的合金，加入某些合金元素(Cu，Al，Ti等)形成的耐高温铁镍基合金，母材化学成分、力学性能分别如表1，2所示。
UNSN材料用于制氢装置转化气蒸汽发生器时，工作温度℃，工作压力1.97MPa，工作介质主要为氢气和饱和蒸汽。为此，该种材料焊接时应主要考虑焊缝的高温耐热强度。UNSN材料中所含的Si，Al，Ti等元素虽然提高其热强性，但不同程度地降低了其焊接性能，施工中若焊接工艺采用不当，极易在焊缝区产生热裂纹等缺陷。产生热裂纹的原因主要是：
由于焊缝含Ni量高，Ni容易与S，P，Si等形成低熔点共晶。在熔池冷却过程中，若共晶在粗大的柱状晶边界积累，形成局部液膜，在焊接应力作用下，产生热裂纹。
此外，焊接Ni—Cr等合金时，若焊件清理不彻底、熔池保护不佳、焊接线能量过大，还会造成焊接接头脆化，严重时引发裂纹、气孔等缺陷。
2UNSN材料焊接工艺
2.1焊接方法的选择
为了避免UNSN焊接过程中出现热裂纹，焊接时选用热输人相对集中且较小的焊接工艺，并控制层间温度，因此选用手工钨极氩弧焊。
2.2焊接材料选择
选用的焊丝AT-ERNi82(2.5mm)，这种焊丝的Ni含量较高，能保证焊缝高温力学性能。焊丝化学成分、力学性能见表3，4。
2.3焊接工艺评定
按照JB-钢制压力容器焊接工艺评定进行焊接工艺评定。
(1)坡口加工
采用机械方法加工坡口，其形式和尺寸见图2。焊前对坡口及其附近区域进行清理，使之露出金属光泽并用丙酮擦洗干净，以防油污、杂质等熔进焊缝金属，引起热裂纹，然后进行着色渗透检查，确认坡口表面符合要求方可焊接。
(2)焊接工艺
参数为防止焊接接头过热，应使用小的热输入和薄面焊道，并采用多层多道焊接，每层线能量不大于30kJ／cm，层间温度控制在℃以下，以防止焊缝及热影响区晶粒长大，造成焊接接头韧性下降。具体工艺参数见表5。
(3)试板力学性能试验
试板焊接后焊缝表面成形美观，熔合良好。经％RT和PT检测，分别符合JB-Ⅱ级和Ⅰ级合格。焊接工艺评定试板的力学性能试验结果见表6。
从上述数据可知，文中所选的焊接方法、焊接材料及焊接工艺参数完全满足要求，可用于现场产品焊接。
3焊接实施
在苯胺车间制氢装置转化气蒸汽发生器检修更换锥体施工中，针对UNSN锥体更换现场焊接施工的特点，根据合格的焊接工艺评定，制定了正确的焊接工艺，用以指导现场焊接施工。同时，考虑到该钢容易产生焊接缺陷，专门组织焊工进行了针对性的焊接操作技能培训，并经考试合格后再上岗操作。此外，进行锥体焊接时，周围筑炉、衬里等施工全部停工，以防止衬里材料的飞屑、杂质等影响焊接质量，为锥体的焊接提供一个良好的焊接环境。
在焊接施工过程中，除了严格执行该合格焊接工艺外，现场施焊还应注意以下几点：
(1)组对坡口时要调整好接口位置，必须保证内壁错边量不大于0.5mm。
(2)打底层焊接时，背面应充氩保护。在保护罩中通以氩气，开始充氩时，氩气流量适当增大，以确保锥体内的空气完全排出；焊接时，可适当降低氩气流量。
(3)现场采取必要的防风措施，采用分段退步焊，使用较小的热输入量，并采取短电弧不摆动的多层多道焊，收弧处进行打磨。
(4)打底焊和每道焊接之后均应着色渗透检查，若有缺陷，必须清除干净再焊；层间需用钢丝刷和砂轮清除表面氧化物和残渣，并用丙酮擦洗干净再焊。
(5)层问各焊道起弧点应错开50mm以上，层间温度必须控制在℃以下。
通过以上措施，锥体焊接后，经％RT和PT检测，符合JB-Ⅱ级和Ⅰ级合格。
4结语
通过对UNSN锻钢制锥体材料和焊接材料的可焊性分析，严格控制焊接线能量、层间温度等工艺措施，有效防止了焊接热裂纹的产生，保证了锥体更新的施工质量。该设备经过1年多的使用，运行稳定，完全满足使用要求。
