发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种具有很强的可操作性，对HK400离心铸造炉管与15CrMo异种钢焊接及热处理具有指导作用的炉管与异种钢焊接施工方法。
本发明方法包括以下步骤：
1）首先采用专用卡具组对焊口，保证对接的同心度。
2）然后清理焊件，向管道内充氩置换，对管道进行逐层焊接，焊接完后做外观检查，对不合格的进行焊口返修，确认合格后进行PT、RT检测，然后进行焊口热处理，具体操作如下：
a、焊前用丙酮将坡口及其两侧清除干净，并在坡口两侧包上石棉板,采用小电流、高焊速、窄焊道焊接；焊接的引弧在坡口内进行，起弧时焊枪提前送气，并采用高频引弧，息弧时应使用电流衰减装置和气体保护装置，焊接弧坑须填满，焊接时，粘贴在坡口处的高温胶带随焊随揭开；每层焊后清除焊渣，并应仔细检查各层表面缺陷，合格后预热方可焊接次层，每层焊道的接头均应错开，层温控制不超过150℃，每层层间接头应错开，收弧时应填满弧坑；
b、焊缝的热处理：采用电加热法加热炉管，氧乙炔加热法兰，并用热电偶测试温度，焊前至150-200℃，恒温30分钟，在距焊口100mm内均匀加热，防止局部过热，加热区附近应予保温，以减少热损失；焊后及时进行后热，在法兰上以焊口中心为基准，在不小于焊缝宽度三倍内加热，按小于220℃/时的速率加热，升至300-350℃，恒温1小时后，缓慢冷却至室温方可解开电加热带。
3）再进行硬度测试、通球试验、强度试验，所有测试、试验合格后即可吊装到位。
4）最后进行系统气密性检测，出具竣工资料即完成。
本发明方法所述的炉管为HK400炉管。所述的异种钢为15CrMo异种钢。
本发明的优点及有益效果：
本发明可以将过去的全进口炉管向国产化转变，降低设备购置价值，方便运输，在化工厂检修工程中可保证工期，保证质量。而且通过多次模拟试验、类似工程的施工，全面掌握了该异种钢焊接和热处理的技术，取得了良好的经济效益和社会效益，达到业主的要求，站稳了市场。
本发明在中石化长岭炼油厂500吨/年炼油装置加氢制氢转化炉及中石化巴陵分公司制氢转化炉改造中得到多次成功应用，并获得化工石化建设系统焊接技术暨焊接设备交流会议论文评选叁等奖。中石化长岭炼油厂500吨/年炼油装置加氢制氢转化炉被中国工程建设焊接协会评为全国优秀焊接工程。
具体实施方式
具体实施例：
1、采用专用卡具组对焊口，既可保证炉管与法兰的同心度，又可进行底层焊缝背面充氩保护。
2、焊前用丙酮将坡口及其两侧20mm宽度范围内的油污清除干净，直至出现银白色金属本色。清理工具应专用并保持清洁,防止与铁接触出现渗碳现象。并在坡口两侧各100毫米宽度的范围内，包上石棉板防止焊接飞溅物损伤母材。采用小电流、高焊速、窄焊道焊接。
3、炉管根部焊缝是影响整个焊缝质量的关键，定位焊缝应认真检查，如有未焊透，裂纹等缺陷，应予清除，并重新进行焊接。
4、炉管焊接的引弧必须在坡口内进行，严禁在炉管表面引弧或试电流，不允许在工件坡口外有电弧擦伤母材的痕迹。
5、起弧时，焊枪必须提前送气，并采用高频引弧，息弧时，应使用电流衰减装置和气体保护装置，焊接弧坑必须填满，焊接时，粘贴在坡口处的高温胶带应随焊接随揭开。
6、每层焊后必须及时清除焊渣，并应仔细检查各层表面缺陷，合格后预热方可焊接次层，每层焊道的接头均应错开，层温控制不超过150℃，15CrMo管道的焊缝如因故中断，再焊接时要重新预热。每层层间接头应错开，收弧时应填满弧坑。
7、所使用的砂轮片只能专用于磨不锈钢，所用的钢丝刷及清除焊渣的工具，一律由不锈钢制作。
8、焊缝的热处理应尽量避开HK-40在475℃时易产生б相脆性转变，又要保证15CrMoo焊后缓慢冷却，消除焊缝内氢气，减小接头脆性。我们采用电加热法加热炉管，氧乙炔加热法兰，并用热电偶测试温度，焊前至150-200℃，恒温30分钟，在距焊口100mm内均匀加热，防止局部过热，加热区附近应予保温，以减少热损失。焊后及时进行后热。在法兰上以焊口中心为基准，在不小于焊缝宽度三倍内加热，按小于220℃/时的速率加热，升至300-350℃，恒温1小时后，缓慢冷却至室温方可解开电加热带。
9、焊缝机械性能检验：
在外观检查.渗透探伤和射线探伤合格后，进行试件机械性能试验。
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显微组织:
15CrMo侧热影响区 铁素体＋珠光体
焊缝区 奥氏体＋MC
HK-40侧热影响区 奥氏体＋б相
母材 奥氏体＋б相。
本发明的工艺原理：
本发明在对该两种异种钢进行必要的焊接性能分析的基础上，主要介绍了焊接工艺评定、焊接规范和现场施工要点。
1、加氢制氢转化炉工艺参数：
T出＝800℃ T入＝500
P出＝2.05Mpa P入＝2.35Mpa
幅射管Φ127×12×127m共60根120道焊口。
HK-40属奥氏体耐热钢，广泛应用于石化工业加氢制氢转化炉的幅射段，它有良好的抗氧化性能，抗渗碳性能，高温强度和塑性，由于铸造材料的晶粒粗大，使抗蠕变断裂强度(即持久强度)比细晶粒的更高，其设计和使用寿命一般为10万小时。通常使用镍基焊条，采用小电流，快速焊，快速冷却，焊后不需热处理。
15CrMo是珠光体耐热钢，具有良好的热强性和抗氧化性，但焊接时若冷却速度快，则易形成淬硬组织，接头脆性增大。因此焊前要求预热，焊后要求热处理，以消除焊接应力和改善接头性能。
HK-40和15CrMo的化学成份，物理性能如下：
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由以上可见，两种材质的导热系数、线膨胀系数和化学成份有较大差异，所以焊接较头的成份和性能的变化是比较复杂的，易产生高温裂纹，而且其中HK-40的常温及高温塑性小，所以要严格限制P、S等有害元素的含量，减少б相的产生。
2、焊接工艺评定：
为了保证焊缝在高温下有良好的稳定性和热强性，耐氢腐蚀，应严格控制和保证焊缝的化学成份和金相组织，抑制б相的产生使之不低于母材的高温性能。我们选用了美国进口的Inconel82焊丝和ERNiCrFe-3焊条(Inconel182)采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面。焊丝、焊条的化学成份如下：
化学 成份
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Ti
焊条 Inconel 182
0.066
0.52
6.71
0.005
0.006
14.29
67.15
0.43
焊丝 Inconel 82
0.056
0.21
2.76
0.005
0.010
18.85
73.25
0.41
焊接规范：
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本发明方法的机具设备：
1、辐射管(HK-40)与对焊法兰(15CrMo)施焊前应先做焊接工艺评定，母材化学成份、机械性能，金相分析，焊条焊丝化学成份分析。
2、严格焊材保管、清冼、发放、领用、回收制度。做到专人管理，记录齐全。氩气的纯度不低于99.99％。
3、施工机具：
序号
机械名称
型 号
单位
数量
备 注
1
汽车起重机
50t
台
1
2
汽车起重机
12t
台
1
3
双排客货车
1t
台
1
4
手拉葫芦
2~10t
个
5
5
千斤顶
16t
个
1
6
砂轮切割机
Φ400
台
2
7
试压泵
SY600
台
1
8
电锤
2IC2--22
台
1
9
各类电焊机
台
8
10
焊条烘干箱
台
1
11
X射线探伤机
台
1
12
卷扬机
5t
台
2
13
滑车
个
4
14
导向滑车
个
2
15
钢丝绳
m
500
16
各类绳卡、吊环等
个
20
序号
机械名称
型 号
单位
数量
备 注
17
槽钢
[16
m
65
18
钢管
φ76
m
20
19
枕木
根
300
本发明质量控制：
1、承担该炉施焊的焊工，须经考试合格，并持有相应项目的合格证，有合格证的焊工连续半年没有进行炉管焊接，应重新考试。
2、坡口表面应光滑，坡口及两侧20mm以内应打磨出金属光泽不允许有氧化皮、裂纹、夹层等缺陷，炉管和法兰的坡口还应着色检查，不允许出现加工或制造缺陷。
3、现场采取防护措施：防风、防雨、防冻。
4、焊出现触钨时，应停止施焊，清理干净后重新施焊。在施焊时先送氩气，后引弧，焊接快结束时应先收弧，后停气，收弧时要注意填满弧坑。
5、加强质量监控，每道工序由专人检查，严格按照工艺指导书施工，上道工序合格后方可进行下道工序。
6、焊缝表面不允许有裂纹、气孔、弧坑、夹渣等缺陷；焊缝咬边深度不大于0.5mm，两侧咬边长度小于该焊缝长度的10％；焊缝与母材应圆滑过渡，不得低于母材，焊缝余高不大于1.5mm，焊缝对口错边量应小于0.25mm。焊缝宽度以每边不超过坡口边缘2mm为宜。
7、对15CrMo法兰进行100％超声波检查,注意发现裂纹。所有对接焊口的坡口,根层焊道,焊缝表面应100%进行渗透探伤。渗透探伤按GB150-89中附录H标准的规定进行,所有对接焊缝必须进行100%X射线探伤，并符合《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323－87规范中的Ⅱ级标准。
8、通球检查采用直径≥0.98Di的圆球(Di为管子内径)，保证焊口内壁平齐，防止氢气气流碰撞焊缝根部产生静电火花。
9、热处理后立即测试硬度，焊缝区、热影响区硬度应不大于母材硬度的125％。
10、辐射管应在无损检测，焊后热处理合格后进行单管水压试验，水压试验合格后方可吊入炉内。
11、试压用水要洁净，水中氯离子的总含量应小于25ppm，不得含有害杂质。水温不得低于5℃，否则须有防冻措施。
12、水压试验必须用两个量程相同并经校正的压力表，压力表的量程为试验压力的2倍。
13、试压时应缓慢升压,当达到试验压力23.52Mpa后，停压10分钟，以无泄漏目测无变形为合格。然后将压力降至18.8Mpa，对所在部位进行检查，以目测无泄漏为合格。升压和泄压速度应缓慢进行，试压状态不得敲击。
14、炉管吊入炉内与集气管、下猪尾管连通后进行系统气密试验，抹肥皂水检查焊口。
本发明劳动力计划：
管理人员：3人 管钳工：15人 铆工：5人
焊工： 6人 起重工、架子工：10人 探伤工：2人
维修电工：1人 司机、吊机手：2人 辅工：8人。
本发明所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。