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摘要：随着国家经济高速发展，石油、化工等领域快速适应市场需求。且大型炼油化工装置不断发展，对材料性能高标准要求不断提高，因此在施工生产中将会遇到各种高性能材料，SA312 TP347H材料就是其中一种。本文根据重整装置中该种材料的焊接要求及焊接难点进行阐述，在现场进行焊接工艺评定及采取相应的热处理方法进行焊接施工，取得了较好的效果。
关键词：SA312 TP347H；炉管；焊接工艺；热处理工艺
前言
SA312 TP347H奥氏体不锈钢具有良好的高温抗氧化性和稳定性，广泛用于石油化工加热炉受热面炉管，并广泛用于锅炉、发电、石油、化工、合成纤维、食品、造纸等工业。为保证材料在使用过程中能够达到预期效果，我们从该材料的焊接特点入手，进行焊材的选择、预焊接工艺规程的制定，对实际生产起到了良好的指导作用，对以后的焊接提供了切实可行的焊接工艺。用于现场指导施工时，现场焊接射线检测一次合格率为99.2%，很好的完成了现场施工。
1 焊接性分析
石油化工重整装置中预加氢加热炉炉管材质为SA312 TP347H，TP347H属于高碳含铌Cr-Ni奥氏体不锈钢，由于含稳定化元素Nb，其耐晶间腐蚀和耐多硫酸晶间应力腐蚀性能良好，在酸、碱、盐等腐蚀介质中其耐蚀行与含Ti的18-8奥氏体不锈钢相近。该钢种比316系具有更高的高温强度和更好抗高温氧化性能，常作为热强钢使用。其化学成分及力学性能见表1和表2。
通过对该材料化学成分和力学性能的分析，其焊接中遇到的难点有以下几个方面：
（1）晶间腐蚀
奥氏体晶粒周界发生碳的聚集，而碳与铬相结合形成Cr23C6，使晶间发生贫碳。单相奥氏体焊缝金属呈现发达的柱状晶，经过敏化问题450-850℃后，出现贫铬层贯穿晶粒之间形成腐蚀介质集中的腐蚀通道，使不锈钢的腐蚀性下降。采取的措施：在焊接材料或母材中加入稳定碳元数的Ti或Nb。
（2）焊接热裂纹
Cr-Ni奥氏体不锈钢焊接时有较大的热裂纹倾向，奥氏体钢的导热系数小且线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，焊接接头在冷却过程中形成较大的拉应力。焊缝金属在凝固过程中存在较大拉应力时产生凝固裂纹。奥氏体易形成很强的柱状晶焊缝组织，有利于有害杂质的偏析而促使形成晶间液态间层。一些杂质元数容易产生偏析，致使产生熔点，共晶体。采取的主要措施为选择合适的焊接材料，调整合金成分，使焊缝具有奥氏体和铁素体的双向组织，并限制焊接材料中杂质元数碳的含量。
（3）应力腐蚀开裂
奥氏体不锈钢的导热性差，热膨胀系数大所引起的残余应力造成应力腐蚀开裂，因此在焊接时采用较小的焊接线能量降低残余应力。
2.焊接工艺
（1）炉管的坡口加工宜采用机械方法。
（2）焊接时，焊道第一层必须用手工钨极氩弧焊打底，焊缝根部必须均匀焊透，并不得烧穿，单面焊双面成型。对于材质TP347H的炉管，底层焊道应进行100%渗透检测。底层焊道检查不合格不得进行下一步的焊接工作。TP347H的炉管底层焊道焊接时，易内凹，采用内填丝法施工可减少内凹的发生的机率。
（3）在保证焊透及熔合良好的条件下，应选用小的焊接工艺参数，采用短电弧和多层多道焊接工艺，层间温度应按控制在100℃以下，且每条焊缝应一次性焊完。
（4）TP347H的炉管焊口探伤，应在焊口热处理前进行。
（5）TP347H收弧弧坑处易产生弧坑微裂纹，注意起弧时将原有收弧金属熔化，或焊前将原有收弧处的金属打磨一定深度后再焊接。避免在12点位置收弧，要求在下坡位置收弧，防止收弧处的温度过高，或在收弧时多停留一会，稍微增加弧处焊道余高，将多余的焊缝金属打磨光滑，与焊道及母材保持平滑过度。
（6）按焊口数量的5%抽检进行焊缝熔敷金属全定量光谱分析，焊缝的主要合金成分应符合TP347H炉管标准规定。
（7）热处理之后的检验做渗透检测，且缺陷显示累计长度合格等级应达到Ⅰ级。
2.1焊接材料
2.3 焊接工艺评定
对焊接试件焊接接头按照NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》进行力学性能检测，拉伸、弯曲、晶间腐蚀试验均合格，试件尺寸为φ141.3×6.55mm，其力学性能检测数据及结果见表5。
3.热处理工艺
为了使A312 TP347H炉管达到最大的稳定度，需作稳定化热处理，即将构件加热至900℃使Cr23C6充分溶解到奥氏体中，而此时让钛和铌充分形成非常稳定的碳化钛和碳化铌。然后在空气中冷却，即使经过敏化温度时，使经过易析出Cr23C6的敏化温度区间（850~450℃）时也不会沿晶界大量析出Cr23C6，从而大大提高了抗晶间腐蚀的能力。
3.1预热
当环境温度小于0℃时需要进行预热，焊前预热参数见表6：
3.2焊后热处理
（1）热处理采用电阻丝加热的方法，应确保加热过程中能准确控制温度，且焊件温度分部均匀。加热范围为以焊口中心为基准，每侧应不小于100mm。加热区以外每侧150mm范围内部分应进行保温，以减少温度梯度。
（2）稳定化热处理特殊要求：热处理应尽量减少氧化影响，以减少氧化物的生成，预制口应将管两端堵死，防止空气流动。
（3）后热处理参数详见表7。
2：TP347H焊后热处理曲线图
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论文作者:王志东,杨中良,罗伟锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：奥氏体论文; 炉管论文; 材料论文; 不锈钢论文; 应力论文; 焊接工艺论文; 温度论文; 《基层建设》2018年第2期论文;