Incoloy800H熱交換器焊接工藝評定試驗

江蘇雙良鍋爐有限公司 （江陰 214444） 嚴 華 顧芝敏

1. 概述

隨著太陽能光伏產業的發展，太陽能級多晶硅得到了極大發展，而將多晶硅生產過程中產生的副產物SiCl4轉化為原料SiHCl3則成為國內企業面臨的共同難題。冷氫化技術能夠解決這一難題，同時其具有能耗低、轉化率高、投資小等特點。氯氫化反應器進料廢液熱交換器是某公司冷氫化裝置的一臺熱交換器設備。設備為立式固定結構，外形尺寸φ900mm×14 850mm，主體材料為Incoloy800H。

2. 設備簡介

（1）主要技術特性如表1 所示。

表1 設備技術特性

（2）設備為立式浮頭單管板換熱器，結構如圖1所示。

圖1 設備結構

3. Incoloy800H焊接工藝評定

在JB/T4756—2006《鎳及鎳合金制壓力容器》中對國內牌號NS112與進口商品牌號Incoloy800H進行了對應，但Incoloy800H為我公司首次使用，需按NB/T47014—2011進行焊接工藝評定。

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

表2 Incoloy800H化學成分（質量分數） （%）

表3 Incoloy800H力學性能

（2）Incoloy800H焊接性能試驗 Incoloy800H鋼板的焊接特點：焊接性良好，但容易出現焊接熱裂紋、氣孔、熔合不良、夾渣，以及析出強化合金時的應變時效裂紋等缺陷；工藝特性表現為液態金屬流動性差，焊縫金屬熔深淺。

基于以上特點，制定了如下焊接工藝評定試驗：

試驗材料：試板材質Incoloy800H，規格：長500mm、寬130mm、厚45mm。

焊接材料：采用的焊材如表4所示，焊材化學成分如表5~表7所示。

焊接方法：考慮Incoloy800H的焊接特點、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：坡口準備、裝配要求如圖2所示。焊前將焊接坡口及其兩側各30mm范圍內采用軟磨片清理壓縮空氣吹掃，后用丙酮清洗，待坡口及兩側干燥后開始焊接。第1層采用手工氬弧焊打底，背面采用99.99%Ar保護，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，焊接參數如表8所示。

圖2 坡口及焊接順序

焊接注意事項：①焊前層間清理工作必須進行。與碳鋼、奧氏體不銹鋼比較Incoloy800H對清潔度要求非常高?？刹捎貌讳P鋼絲刷、砂輪機打磨，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手工氬弧焊焊接時注意防氧化措施。打底焊縫背面采用99.99%Ar保護，正面焊縫熄弧延遲送氣，并將焊絲停留在噴嘴氣流保護范圍內，待冷卻后移開。③焊條電弧焊時不能盲目地增加電流。由于鎳合金流動性較差，在試驗時，焊工一味地增加電流導致焊縫中出現氣孔（在層間清理打磨時發現）。④埋弧焊焊接參數需合理。焊接電流過大，焊接速度過快，焊絲干伸長不合理都會導致焊接裂紋（PT檢測時裂紋見圖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，道間還需進行PT檢測，發現缺陷需打磨清理，檢測試劑清洗干凈后方能繼續施焊。

表4 焊接材料

表5 21.33.MnNb手工氬弧焊焊絲化學成分（質量分數） （%）

表6 THERMET800NB焊條化學成分（質量分數） （%）

表7 ERNiCr—3埋弧焊焊絲化學成分（質量分數） （%）

表8 焊接參數

圖3 打磨

圖4 清洗

圖5 PT檢測裂紋

圖6 埋弧焊填充

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

表9 焊縫力學性能試驗結果

圖7 工藝評定試樣

通過上述檢測結果表明，Incoloy800H平板對接評定按NB/T 47014—2011規定焊接試件、檢驗試樣測定性能，評定結果合格。

4. 結語

對Incoloy800H厚板組合焊接方法工藝評定的通過，不僅使焊接接頭具有良好的力學、耐腐蝕性能，為公司后續產品制作提供了技術支撐，減少了對焊工實操能的依賴，降低了工人的勞動強度，而且有利于產品質量的穩定。