法兰盖
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氮肥企业的高压换热器因生产工艺和结构条 件的要求常需设置一些器内结构件，这些部件通 常焊接于锻件法兰内壁上。当使用厂家定期按压 力容器检规要求进行各种检验时，又需拆除，而检 验后用焊接方法恢复其安装时，往往因技术力量 和技术装备薄弱，会使换热器产生缺陷甚至报废。 此类问题在多个厂家出现，为此笔者对现场情况 进行了分析并提出了针对性的处理措施。
以合成工段的换热器为例，其筒体为扁平钢 带绕制，上与端面法兰焊接，下与底封头焊接。内 件分上下两部分，上部为列管换热器，下部为分离 器。为了保证传热效果，外筒内壁在端面法兰上 焊有3mm厚的内套筒，使之与换热器环形挡板之 间保持较小的间隙(图1)。法兰材料为20MnMo，内套筒材料为Q235，属异种钢焊接。
20MnMo是用于中温高压换热器锻件的普低 钢，其化学成分见表1，力学性能见表2。
。在焊缝化学成分中，C元素含量对淬硬倾向的影响最大。为了量化比较，将其他元素对焊缝及热影响区材料淬硬倾向的影响折算成碳当量：C。q=C+Si／24+Mn／6+Ni／40+Cr／5+Mo／4+V／14计算得，C州=0．50％。通常，Ceq<O．4％焊接性能优良；O．4％<C。<0．6％焊接性能较差。由此得出20MnMo的焊接性能较差。
由C。可推算出焊缝的热影响区最高硬度值： ．HV…=(666 C。+40)±40=413≥350(母 材)，～ 焊接时，热影响区受熔化区的加热作用，晶粒 显著长大。焊接结束时已加热到高温的热影响区 又受到周围未被加热母材的激冷作用，使焊缝硬 度大于母材硬度，塑性下降，出现裂纹敏感性机体 (焊裂倾向大)，焊接性能相对较差。
当熔池被急剧升温到1 350℃以上，焊缝金属 的晶粒全部转变为奥氏体，随着焊缝快速冷却，奥 氏体过冷，并在较低温度下发生马氏体或中间组 织相变。马氏体组织晶粒粗大、塑性较低，并且因 马氏体转变造成的体积变化产生了较高的相变应 力，与焊接残余应力叠加在马氏体组织的交界面 上，形成显微区晶体缺陷。，
钢在氢作用下，当温度超过221℃，压力大于 1．43MPa，氢就会渗入到钢的内部，在晶界处形成 CH。，使钢发生内部脱碳。特别是压力较高、温度 较低时，碳的扩散能力大大减弱，内部氢蚀可能在 没有明显表面脱碳的情况下发生，不断增多的 cH。聚集在晶界原有的微观空隙内，形成局部压 力，产生大量的晶界裂纹，且此过程不可逆。研究 表明，氢蚀与含碳量高低相关，经验一般认为C≤ O．15％时，不易产生氢蚀。20MnMo钢的含碳量 达0．21％，所以不能忽视氢蚀对材料性能的影 响。
在焊接过程中由于环境、焊条未按要求烘干， 焊接区表面存在油污、锈蚀、水分，焊接工艺不合 理等因素，氢以原子状态进入溶池，随着溶池温度 下降，氢在金属中的溶解度降低。当金属发生变时，氢的溶解度将发生突变，致使来不及逸出而 残留在焊缝金属中。， 通常焊缝金属的碳当量比母材要低一些，因 此焊缝金属发生奥氏体转变的温度就比热影响区 的母材高。焊缝金属在发生奥氏体转变时，氢的 溶解度突然下降，过饱和的氢就向未发生奥氏体 转变的热影响区扩散，尤其是向靠近熔合线的热 影响区。当温度进一步降低，热影响区也发生奥 氏体转变时，氢的溶解度更低，这样氢便以过饱和 状态残存于热影响区的马氏体组织中，导致马氏 体组织脆化。有些氢原子结合成氢分子，以气体 状态进入到金属的细微孔隙中并造成很大的压 力，使局部金属产生很大的应力而形成冷裂纹。
’20MnMo厚板焊接由于其本身刚度大，冷却 速度快，促使产生淬火组织，厚锻件焊接后约束力 大，从而产生较大的焊接应力，更易产生冷裂纹。 钢材中存在着微量的S和P，更加大了裂纹产生 的可能性。 ‘由以上分析可知，20 MnMo厚锻件钢焊接难 度较大，需采用合理的焊接工艺、适当的预热和焊 后热处理工艺Ho。
部分厂家在抽取换热内件时，因吊装不垂直 使内套筒破坏，留下内套筒连接法兰。这种情况 可用角向砂轮机割除剩余的内套筒，保证连接法 兰内径光滑无毛刺，按原尺寸卷制内套筒，在内套 筒上略作翻边，装入外筒体后，点焊内套筒和连接 法兰，连接处如图2所示。另外，应注意电弧不得 伤及外简体。
由C。可推算出焊缝的热影响区最高硬度值： ．HV…=(666 C。+40)±40=413≥350(母 材)，～ 焊接时，热影响区受熔化区的加热作用，晶粒 显著长大。焊接结束时已加热到高温的热影响区 又受到周围未被加热母材的激冷作用，使焊缝硬 度大于母材硬度，塑性下降，出现裂纹敏感性机体 (焊裂倾向大)，焊接性能相对较差。
当熔池被急剧升温到1 350℃以上，焊缝金属 的晶粒全部转变为奥氏体，随着焊缝快速冷却，奥 氏体过冷，并在较低温度下发生马氏体或中间组 织相变。马氏体组织晶粒粗大、塑性较低，并且因 马氏体转变造成的体积变化产生了较高的相变应 力，与焊接残余应力叠加在马氏体组织的交界面 上，形成显微区晶体缺陷。，
钢在氢作用下，当温度超过221℃，压力大于 1．43MPa，氢就会渗入到钢的内部，在晶界处形成 CH。，使钢发生内部脱碳。特别是压力较高、温度 较低时，碳的扩散能力大大减弱，内部氢蚀可能在 没有明显表面脱碳的情况下发生，不断增多的 cH。聚集在晶界原有的微观空隙内，形成局部压 力，产生大量的晶界裂纹，且此过程不可逆。研究 表明，氢蚀与含碳量高低相关，经验一般认为C≤ O．15％时，不易产生氢蚀。20MnMo钢的含碳量 达0．21％，所以不能忽视氢蚀对材料性能的影 响。
在焊接过程中由于环境、焊条未按要求烘干， 焊接区表面存在油污、锈蚀、水分，焊接工艺不合 理等因素，氢以原子状态进入溶池，随着溶池温度 下降，氢在金属中的溶解度降低。当金属发生变时，氢的溶解度将发生突变，致使来不及逸出而 残留在焊缝金属中。， 通常焊缝金属的碳当量比母材要低一些，因 此焊缝金属发生奥氏体转变的温度就比热影响区 的母材高。焊缝金属在发生奥氏体转变时，氢的 溶解度突然下降，过饱和的氢就向未发生奥氏体 转变的热影响区扩散，尤其是向靠近熔合线的热 影响区。当温度进一步降低，热影响区也发生奥 氏体转变时，氢的溶解度更低，这样氢便以过饱和 状态残存于热影响区的马氏体组织中，导致马氏 体组织脆化。有些氢原子结合成氢分子，以气体 状态进入到金属的细微孔隙中并造成很大的压 力，使局部金属产生很大的应力而形成冷裂纹。
’20MnMo厚板焊接由于其本身刚度大，冷却 速度快，促使产生淬火组织，厚锻件焊接后约束力 大，从而产生较大的焊接应力，更易产生冷裂纹。 钢材中存在着微量的S和P，更加大了裂纹产生 的可能性。 ‘由以上分析可知，20 MnMo厚锻件钢焊接难 度较大，需采用合理的焊接工艺、适当的预热和焊 后热处理工艺Ho。
部分厂家在抽取换热内件时，因吊装不垂直 使内套筒破坏，留下内套筒连接法兰。这种情况 可用角向砂轮机割除剩余的内套筒，保证连接法 兰内径光滑无毛刺，按原尺寸卷制内套筒，在内套 筒上略作翻边，装入外筒体后，点焊内套筒和连接 法兰，连接处如图2所示。另外，应注意电弧不得 伤及外简体。
