1. 概述
钛材具有良好的耐腐蚀性能,在氧化性、中性及有氯离子的介质中,其耐腐蚀性均优于不锈钢,有时甚至超过1Cr18Ni9Ti不锈钢的10倍。在化工、冶金、造纸、农药、造船、海水淡化、海洋工程、电站冷凝器和医疗器械等领域获得成功应用。
醋酸乙烯装置中主要腐蚀性介质为醋酸及其混合物,这些介质对金属材料具有较强的腐蚀性。正确选择和使用与腐蚀介质相接触的金属材料,对提高装置生产过程的安全性、稳定性和可靠性有着重要意义。一般工业用不锈钢很难抵抗醋酸及其混合物的腐蚀,通过选用钛材作为醋酸乙烯装置的抗腐蚀金属材料,可以起到很好的抗腐蚀效果。
我公司于2010年进行了某醋酸乙烯装置施工,该装置腐蚀介质最高设计压力为0.5M P a ,最高设计温度为150 ℃,主要耐腐蚀管道为钛管,材质为TA2 ,管径范围为25.4 ~711.2mm (1 ″~28″),壁厚范围在2 . 8 ~7 m m,采用手工钨极氩弧焊焊接。本文结合工程实际,阐述钛管焊接全过程的质量控制措施。
2. 钛材焊接性
(1 )气体的影响
钛是一种活性金属,常温下能与氧生成致密的氧化膜而保持较高的稳定性和耐腐蚀性。在高温下生成的氧化膜则不致密,在高温下与氧、氮、氢都有很强的亲和力,反应速度较快。在300 ℃以上快速吸氢,600 ℃以上快速吸氧,7 0 0 ℃以上快速吸氮,而空气中含有大量的氧和氮,氮、氧、氢的增加使钛材焊缝变脆而使其塑性严重下降。因此为了避免空气的污染,钛材焊接时要求对焊接区及温度高于300 ℃的部位进行保护。
(2 )焊缝气孔
钛材对于焊接区的水分、油脂、氧化物等杂质特别敏感,气孔是焊接中经常碰到的问题,形成的气孔主要是氢气孔,焊缝金属形成气孔主要影响到接头的疲劳强度。
3. 焊前准备
(1 )焊接工艺评定
首先,钛管施工前,需要根据工程技术要求中明确的焊接工艺评定标准,结合工程中钛管规格、焊接方法等实际,编制焊接工艺评定指导书,进行焊接工艺评定。其次,钛管焊接前,需要根据焊接工艺评定,针对不同的钛管焊接接头,编制焊接工艺指导书,施焊过程严格按照焊接工艺指导书的规定进行焊接。
(2)持证焊工
从事钛管焊接的焊工应持有相应的焊工资格证,资格证的项目应满足相应焊接方法、焊接材质、规格厚度及焊接位置等要求,其中国内焊接资格证为《特种设备作业人员证》(焊工)。
(3 )焊接材料
首先,入库焊材应具有合格质量证明文件,且实物与证书上的批号相符。焊丝表面应洁净、无氧化色,不应有裂纹、起皮、斑疤和夹杂等缺陷。其次,库房内温度保持在5 ℃以上,湿度不超过60% ,焊材离地面存放。焊接前,使用不含硫的丙酮或乙醇对焊丝进行脱脂处理。严禁使用三氯乙烯、四氯化碳等氯化物溶剂,并避免将棉质纤维附于表面。
(4 )焊接设备
焊接设备应双表(电流表、电压表)齐全,性能良好。氩弧焊机应有高频引弧和电流衰减装置,提前送气和延迟断气功能,具有水冷和空冷系统。