江蘇雙良鍋爐有限公司 （江陰 214444） 嚴(yán) 華 顧芝敏

1. 概述

隨著太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅得到了極大發(fā)展，而將多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物SiCl4轉(zhuǎn)化為原料SiHCl3則成為國(guó)內(nèi)企業(yè)面臨的共同難題。冷氫化技術(shù)能夠解決這一難題，同時(shí)其具有能耗低、轉(zhuǎn)化率高、投資小等特點(diǎn)。氯氫化反應(yīng)器進(jìn)料廢液熱交換器是某公司冷氫化裝置的一臺(tái)熱交換器設(shè)備。設(shè)備為立式固定結(jié)構(gòu)，外形尺寸φ900mm×14 850mm，主體材料為Incoloy800H。

2. 設(shè)備簡(jiǎn)介

（1）主要技術(shù)特性如表1 所示。

表1 設(shè)備技術(shù)特性

（2）設(shè)備為立式浮頭單管板換熱器，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

3. Incoloy800H焊接工藝評(píng)定

在JB/T4756—2006《鎳及鎳合金制壓力容器》中對(duì)國(guó)內(nèi)牌號(hào)NS112與進(jìn)口商品牌號(hào)Incoloy800H進(jìn)行了對(duì)應(yīng)，但I(xiàn)ncoloy800H為我公司首次使用，需按NB/T47014—2011進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。

（1）Incoloy800H材料性能 其化學(xué)成分和力學(xué)性能如表2、表3所示。

表2 Incoloy800H化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表3 Incoloy800H力學(xué)性能

（2）Incoloy800H焊接性能試驗(yàn) Incoloy800H鋼板的焊接特點(diǎn)：焊接性良好，但容易出現(xiàn)焊接熱裂紋、氣孔、熔合不良、夾渣，以及析出強(qiáng)化合金時(shí)的應(yīng)變時(shí)效裂紋等缺陷；工藝特性表現(xiàn)為液態(tài)金屬流動(dòng)性差，焊縫金屬熔深淺。

基于以上特點(diǎn)，制定了如下焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)：

試驗(yàn)材料：試板材質(zhì)Incoloy800H，規(guī)格：長(zhǎng)500mm、寬130mm、厚45mm。

焊接材料：采用的焊材如表4所示，焊材化學(xué)成分如表5~表7所示。

焊接方法：考慮Incoloy800H的焊接特點(diǎn)、板厚等因素，焊接方法采用手工氬弧焊打底，焊條電弧焊填充，埋弧焊填充蓋面。

焊接工藝：坡口準(zhǔn)備、裝配要求如圖2所示。焊前將焊接坡口及其兩側(cè)各30mm范圍內(nèi)采用軟磨片清理壓縮空氣吹掃，后用丙酮清洗，待坡口及兩側(cè)干燥后開(kāi)始焊接。第1層采用手工氬弧焊打底，背面采用99.99%Ar保護(hù)，氣體流量為12~15L/min。焊條電弧焊填充2~4道共3層，其余采用埋弧焊填充蓋面。焊接順序如圖2所示，焊接參數(shù)如表8所示。

圖2 坡口及焊接順序

焊接注意事項(xiàng)：①焊前層間清理工作必須進(jìn)行。與碳鋼、奧氏體不銹鋼比較Incoloy800H對(duì)清潔度要求非常高?？刹捎貌讳P鋼絲刷、砂輪機(jī)打磨，丙酮或酒精清洗。焊渣、焊劑也要打磨清理干凈。清理工作如圖3、圖4所示。②手工氬弧焊焊接時(shí)注意防氧化措施。打底焊縫背面采用99.99%Ar保護(hù)，正面焊縫熄弧延遲送氣，并將焊絲停留在噴嘴氣流保護(hù)范圍內(nèi)，待冷卻后移開(kāi)。③焊條電弧焊時(shí)不能盲目地增加電流。由于鎳合金流動(dòng)性較差，在試驗(yàn)時(shí)，焊工一味地增加電流導(dǎo)致焊縫中出現(xiàn)氣孔（在層間清理打磨時(shí)發(fā)現(xiàn)）。④埋弧焊焊接參數(shù)需合理。焊接電流過(guò)大，焊接速度過(guò)快，焊絲干伸長(zhǎng)不合理都會(huì)導(dǎo)致焊接裂紋（PT檢測(cè)時(shí)裂紋見(jiàn)圖5）。埋弧焊填充如圖6所示。⑤多層焊道間溫度需控制，以手摸在表面不燙手為宜，道間還需進(jìn)行PT檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)缺陷需打磨清理，檢測(cè)試劑清洗干凈后方能繼續(xù)施焊。

表4 焊接材料

表5 21.33.MnNb手工氬弧焊焊絲化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表6 THERMET800NB焊條化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表7 ERNiCr—3埋弧焊焊絲化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表8 焊接參數(shù)

圖3 打磨

圖4 清洗

圖5 PT檢測(cè)裂紋

圖6 埋弧焊填充

（3）工藝評(píng)定結(jié)果及分析 試板焊接后外觀成形美觀，焊縫為銀白色，每道焊縫經(jīng)100%滲透檢測(cè)符合JB4730Ⅰ級(jí)合格，經(jīng)100%X射線檢測(cè)符合JB4730Ⅰ級(jí)合格。力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。上下表面共4個(gè)晶間腐蝕試樣按GB/T15260—1996銅-硫酸銅/16%硫酸法腐蝕24h后沿熔合線彎曲試驗(yàn)合格，彎曲直徑為12mm，彎曲角度180°。工藝評(píng)定試樣如圖7所示。

表9 焊縫力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

圖7 工藝評(píng)定試樣

通過(guò)上述檢測(cè)結(jié)果表明，Incoloy800H平板對(duì)接評(píng)定按NB/T 47014—2011規(guī)定焊接試件、檢驗(yàn)試樣測(cè)定性能，評(píng)定結(jié)果合格。

4. 結(jié)語(yǔ)

對(duì)Incoloy800H厚板組合焊接方法工藝評(píng)定的通過(guò)，不僅使焊接接頭具有良好的力學(xué)、耐腐蝕性能，為公司后續(xù)產(chǎn)品制作提供了技術(shù)支撐，減少了對(duì)焊工實(shí)操能的依賴，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且有利于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。