化工制造用TA2純鈦管的焊接方法

1、概述

某公司在施工年產(chǎn)2萬噸KCLO₃的榕屏聯(lián)營(yíng)化工廠二期技改擴(kuò)建工程中，為提高抗腐能力，生產(chǎn)主干線管道采用了具有強(qiáng)度大，抗腐蝕性能優(yōu)異的TA2純鈦管。管徑為 18至133，壁厚最厚為3mm，管道總長(zhǎng)約為300m。

國(guó)產(chǎn)工業(yè)純鈦有TA1、TA2和TA3三種，其區(qū)別在于氧、氮、氫等雜質(zhì)的含量不同，三種工業(yè)純鈦依雜質(zhì)增多而代號(hào)末尾數(shù)字依次增大，強(qiáng)度指標(biāo)依次上升。塑性指標(biāo)依次下降。

常溫下，工業(yè)純鈦的屈服極限及抗拉強(qiáng)度偏低，但擔(dān)性及韌性性能良好，抗腐蝕性能優(yōu)良，而且可焊性好，其線脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)都較小。

研究結(jié)果表明，由于鈦的熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性差且比熱小，焊接過熱區(qū)的塑性比焊接接頭其它區(qū)域差，因此，隨著焊接線能的增大，過熱區(qū)高溫停留時(shí)間長(zhǎng)，冷卻速度緩慢，其結(jié)果使過熱區(qū)出現(xiàn)顯著的粗大晶粒，導(dǎo)致過熱區(qū)的塑性有些下降。如果進(jìn)行快速冷卻，會(huì)形成更多更細(xì)的過飽和固溶體，這種過飽和固溶體對(duì)焊縫塑性及韌性有一定的削弱作用。

實(shí)踐表明．過快的冷卻速度和過慢的冷卻速度都會(huì)使焊接處塑性不符合要求。合適的冷卻速度在10—200℃/S范圍內(nèi)，在板厚一定時(shí)，冷卻速度基本是由焊接線能量決定。

2、鈦管焊接

2.1 焊前準(zhǔn)備

(1)直流氬弧焊機(jī)：型號(hào)ZX-400為防止夾鎢，需帶高頻引弧裝置；為使弧坑填滿，需有電流衰減裝置；為避免焊接在高溫下被大氣污染，需有氣體延時(shí)保護(hù)裝置。因鈦焊接熔點(diǎn)高、電流量大，故電源線需通冷卻水來散熱。(2)焊接輔材：焊絲為ERTA₁，氬氣純度為≥99.99％，選用鎢極棒。(3)坡口：刨削單V形坡口。(4)承焊平臺(tái)：為了焊工能輕松、簡(jiǎn)便迅速地施焊，需制一些承焊滾輪平臺(tái)。(5)進(jìn)行焊接試驗(yàn)，得出主要參數(shù)見表1。

2.2焊接

(1)在清潔封閉的室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行施焊時(shí)，周圍風(fēng)速低于2 ，鈦材焊接區(qū)必須與鋼鐵作業(yè)區(qū)隔開，地面鋪橡膠皮避免和鐵器接觸，嚴(yán)禁含有鐵粉的空氣中施焊。(2)采用不帶保護(hù)罩、分段間歇焊接方法，焊接操作方法如下：每小段焊縫從引弧至熄弧時(shí)間約5S，焊接長(zhǎng)度10～15mm，且延長(zhǎng)滅弧后氬氣延時(shí)時(shí)間20一25S，使焊炬內(nèi)噴出氬氣保護(hù)高溫下的焊縫冷卻至250℃以下，待焊縫冷卻到500℃以下再以同樣的方法續(xù)焊，直至焊接焊縫全部結(jié)束。(3)焊接時(shí)要控制熔池小，處理好段與段之間的接續(xù)，避免產(chǎn)生脫節(jié)現(xiàn)象。(4)管內(nèi)進(jìn)行充滿氬氣保護(hù)，以防管內(nèi)焊縫被氧化成灰色。(5)焊絲用丙酮清洗干凈，坡口在每側(cè)25mm周圍同樣用丙酮清洗干凈。(6)焊后處理：焊縫及熱影響區(qū)進(jìn)行酸洗處理，酸洗后要用清水沖洗，防止酸液殘留。

3、焊后質(zhì)量檢驗(yàn)

采用上述工藝參數(shù)進(jìn)行的鈦管焊接，經(jīng)斷面宏觀及低倍金相檢驗(yàn)，在焊縫內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷，其微觀無沿量 穿晶裂紋，溶合好，對(duì)鈦管做0.5Mpa的水壓試驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)泄漏。