第24卷第8期
2008年4月
金属卤化物灯镇流器甘肃科技
GansuScienceandTechnology
Vr0Z.24
Apr.
Ⅳ0.8
2008
镍铬合金裂解炉管的现场焊接技术
张善勇，贺庆，王艳杰，于锋
(中油吉林化建工程股份有限公司，吉林省，吉林市132021)
摘要：主要介绍裂解炉辐射段中的25Cr一35Ni+Nb+MA离心铸造炉管与F304H 钢管,2OCr一33Ni+Nb离心铸
造炉管与Incoloy800H管现场手工钨极氩弧焊的焊接工艺，相应的措施及实际焊接效果.
关键词：高镍铬合金；裂解炉管；钨极氩弧焊
中图分类号:TM521.2
1焊接项目简介
中国石油兰州石化分公司毫秒炉安全隐患治理
工程，于2006年11月开工至2007年9月竣工.该
工程主要是新建两台4万t/年裂解炉(E—H一
101J/K).裂解炉的辐射段由于设计温度较高
(11OO～1115℃)，因而辐射段盘管必须用高镍铬的
材料制造，包括35Cr一45Ni+Nb+MA(设计温度 1115℃)及25Cr一35Ni+Nb+MA(设计温度
111O℃)等离心铸造管及管件(牌号中的MA为Mi—
CrOAlloy的缩写即含有微量合金元素).
盘管的主要设计要求如下:
设计要求25Cr一35Ni+Nb+MA350--45Ni+Nb+MA 设计温度111O℃1115℃
设计压力0.35Mpa0.35Mpa
水压试验压力8.42Mpa8.42Mpa
气密性试验压力do.1Mpa≤0.1Mpa
无损检测(RT)100%100
图1辐射炉管排布图(一组)
图2底部"U"接管侧视图
图3带吊耳变径9O'弯头(材料25cr一35Ni+Nb+MA) 一
个辐射盘管由一根进口管，一根出口管及其
底部的"U"型连接管组成(见图1，图2)，每台裂解
56甘肃科技第24卷
炉有4O个盘管，每个盘管从出口端至底部"U"型连
接管的直线长度为15089mm.每根进口管的顶部
焊有一个带吊耳的变径90.弯头(图3)，材料为25Cr
一
35Ni+Nb+MA.每根出口管的顶都焊有一个侧
向三通(图4)，材料为20Cr一35Ni+Nb.进口管的
变径弯头与文丘里管相焊，其材料为F304H(即文
氏管流量分配器，每台炉有40个文氏管，分别与40
个盘管的进口相连，以保证盘管中的流量均匀，其结
构见图5).盘管的每根出口管端部的侧向三通均珍珠风
与一个线性急冷换热器的进口相连，其材料为In—coloy800H.由于盘管管段之间，管段与"U"型连接
管之间及管段与90.变径弯头，管段与侧向三通之间
的焊缝均在盘管制造厂焊好，故现场每台裂解炉需焊接的为进口管的90.变径弯头与文丘里管之间的接头40个，及出口管的侧向三通与急冷换热器进口间的接头40个，即每台炉需现场焊接80个焊口，两台炉共160个焊口.
图4侧向三通(材料:2Ocr一33Ni+Nb)
帚
q
一—=:.
————————拟合直线
图5文丘里管(材料F304H)
2焊件的化学成分与力学性能
带吊耳的变径90.弯头(25Cr一35Ni+Nb+MA)与
侧向三通(20Cr一33Ni+Nb)的化学成分与力学性
能分别见表1，表2，限于篇幅Incoloy800H及
F304H的化学成分及力学性能从略.
3焊接性分析
据资料[1介绍，和低碳钢，不锈钢的焊接相比,
高镍铬合金的焊接有奥氏体不锈钢焊接发生的相类似的问题，例如有焊接热裂纹的倾向，焊缝气孔，焊
接接头的晶间腐蚀倾向等等.
对比304H不锈钢和Incoloy800合金焊接裂纹
试验表明,Incoloy800具有高的焊接热裂纹敏感性, 在弧坑处易产生火口裂纹.
晶间液膜是引发高镍铬合金焊缝凝固裂纹的最
主要的冶金因素.高镍铬合金的含硫量均较低，大
约在0.005%～0.008%的水平(见表1，表2)，因此
配用的焊丝也应保持或低于此水平，同时含硅量需严格控制.为防止上述有害元素的混入，焊前彻底
清洗是必需的工序.
高镍铬合金的固液相温度间距较小，流动性偏
低，在焊接快速冷却凝固结晶条件下，极易产生焊缝气孔.从防止气孔的角度出发，在焊前也必须清除
坡口及其附近的氧化皮，各种涂料，油脂及油漆等等.
高镍铬合金焊接区的晶间腐蚀机理与奥氏体不
锈钢大致相同，此处不再赘述.
从防止和减少晶间腐蚀的倾向出发，除了采用
含碳量较低.含有适量的钛和铌以及高镍铬金属的焊接材料外，在工艺上应采用小的线能量，多层多道焊，控制较低的层间温度(宜在100℃以下)操作时
应尽量不作横向摆动或小摆动等.
根据现场焊口的实际情况，出口管的侧向三通
与急冷换热器进口间的接头为20Cr一33Ni+Nb与Incoloy800H相焊，此两种材料在成分及力学性能
方面均很接近.几乎可视为同种材料的焊接.而进
口管的带吊耳的变径90.弯头与文丘里管问的接头为25Cr一35Ni+Nb+MA与F304H相焊.二者的
化学成分及力学性能相差较大.304H属1—18Cr
祛斑净--
焊条烘干炉8Ni型奥低体不锈钢，其含碳量为0.04～O.10%,
远低于25Cr一35Ni+Nb+MA的含碳量(0.35～
0.45)，镍铬含量也是F304H远低于前者，同时两
种材料的力学性能也有较大的差异(表3).因此,
保证此类接头的焊接质量就是保证高镍铬炉管现场焊接质量的关键所在.
嘻告牵口一一
第8期张善勇等：镍铬合金裂解炉管的现场焊接技术57
表l25cr一35Ni+NbMA(带吊耳9O'变径弯头)的化学成分与力学性能衰22OCr一33Ni--t-Nb(侧向三通)
注：表1，表2中的化学成分与力学性能为来料中的典型示例
4焊接工艺及措施
4.1接头型式
现场焊接的两类高镍铬合金管均为对接接头,
图6a)为25Cr一35Ni+Nb+MA与F304H的对接
接头，图6b)为2OCr一33Ni+Nb与Incoloy800H的
对接接头.
4.2焊接材料
现场两类高镍铬合金管的焊接全部采用手工钨
极氩弧焊，电极为2.5ram的铈钨极，氩气纯度≥
99.99.焊丝选用ERNiCrCOMO一1(德国进口),
直径2.4ram，其化学成分见表3.
58甘肃科技第24卷
…一
…
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围6两类高镍铬合金管的坡口形式和尺寸
袭3ERNiCrCOMO--1焊丝化学成(2.4mm)%
化学成分CMnSiSPCrNiCoMoCuFeAlTifsad
F
标准
A5
要求
