焊接工艺评定,按NB/T47014—2011进行焊接工艺评定,焊接工艺评定所用钛管材料为TA2,钛管规格为φ45mm×3mm。在准备预焊程序时,应以焊接可操作性和良好的焊接接头性能为原则。为保证钛盘管施焊的焊接接头满足使用要求,钛盘管厂家评定焊接工艺试验时按预焊接工艺规程进行。所用氩弧焊焊机型号为WSM315,采用高频引弧,氩气采用纯氩(99.99%Ar)。焊接工艺评定试验结果可知焊接工艺评定试验结果合格。(2)切片腐蚀试验,为了检验焊接接头的耐蚀性,钛盘管厂家采用氩弧焊焊接一个钛管试件,封口时均采用通水保护,其中中间焊缝特意不进行保护,焊缝呈黄色,部分呈蓝色,其余为银白色。钛管试件切片取样,取30%硫酸(煮沸)侵泡24h后进行腐蚀试验,结果表明,银白色焊缝有轻微腐蚀,而蓝色金黄色焊缝腐蚀严重,表明在焊接过程中,经通水保护的焊缝同样耐腐蚀。
钛的焊接性分析,钛是一种活性金属,能在室温下形成含氧致密的氧化物薄膜,保持高的稳定性和耐腐蚀性。540℃以上生成的氧化膜则不致密。高温下钛与氧、氮、氢反应速度较快,钛在300℃以上快速吸氢,400℃以上开始吸氧、吸氮,600℃以上快速吸氧,700℃以上快速吸氮。氧气、氮对钛的溶解使钛的塑性和韧性降低,氢对钛的溶解使钛的脆性增强,韧性急剧下降。碳通过间隙固溶于钛,提高钛的强度,降低塑性,碳含量超过溶解度时,会产生硬脆的TiC,呈网状分布,容易产生裂纹。此外,钛的熔点高,比热及导热系数小,冷却速度慢,焊接热影响区在高温下停留时间长,高温极易过热粗化,造成接头塑性下降。钛的可焊性可以从钛的上述特性来分析。为了保证焊接接头的性能,钛盘管厂家应控制碳、氮、氧和氢的侵入。因此,如何在高温下保持钛的清洁和保护是关键问题。同时,钛盘管厂家应控制焊接接头的温度,避免过热影响焊接接头的性能。氩是惰性气体,既不与钛形成固溶体,也不与其他元素发生反应,因此钛的焊接适用于氩弧焊,但氩气的纯度应很高,一般纯度≥99.99%。
钛设备在化工中的应用例子:对苯二甲酸是工业上通过对二甲苯氧化合成聚酯的原料。乙酸和溴化物无论在高温氧化或低温氧化条件下都存在高温腐蚀,在135℃以上介质中,316L不锈钢经几十小时即发生点蚀。故设计规范规定在135℃以上必须使用钛材。北京石化总厂引进了一整套钛设备,包括16个氧化反应器、溶剂脱水塔、加热器、冷凝器和再沸器。南京扬子石化公司引进年产45万吨对苯二甲酸装置,有56台钛设备和大量钛管道阀门。上海石化总厂引进的氧化反应釜高32m,上直径4m,下直径5.3m,容积为505m,设备自重达175t。钛的使用效果非常好,推广应用前景广阔。乙醛氧化为乙醛,乙醛氧化为乙酸,丙烯氧化为丙酮,除原料及产物有一定的腐蚀性外,主要腐蚀介质为催化剂,其中钛盘管厂家生产的不锈钢腐蚀速度较快,钛则具有较好的耐蚀性。早在1963年,钛就在美国成功地应用于乙烯氧化制乙醛。我国的乙烯氧化制乙醛装置已于1976年投入使用,至今钛设备的运行情况良好。在国外,有衬钛反应器高达9.6米,直径3米,有换热器,催化剂再生塔,乙醛溶液冷却器等11个钛设备。中国自20世纪80年代以来,上海和吉林分别引进了国外乙烯氧化乙醛的成套设备,其中许多设备和泵阀等由钛制成。与不锈钢相比,它们具有明显的优势,钛盘管厂家使用效果非常令人满意。丙烯氧化成丙酮设计,钛设备有12台,每年生产3万吨丙酮装置,钛设备可达40吨。
在氩弧焊接钛线圈时,合适的保护罩可以有效地保持钛线圈在富氩环境中的高温区,有效隔离空气。钛导热系数低,从高温区冷却需要很长时间,浪费氩气,降低焊接效率,钛管焊接时采用管内水冷,节约氩气,钛盘管厂家大幅提高焊接效率。结构简单、制造方便、稳定、易控制。钛盘管横截面为圆形,流动阻力小,通道大,适用于高粘度的液体物料。由于热管较短,管壁温度均匀,冷凝水能及时排除,传热面利用率较高。传热面积小,液料对流循环差,易结垢。可根据材料的液面高度独立控制各层线圈管的加热蒸汽破碎和压力,以满足生产或运行的需要。使用时,不得将蒸汽引入暴露在液面下的盘管中,钛盘管厂家只有在液体材料浸没后才能引入蒸汽。由于盘管结构尺寸较大,加热蒸汽压力不宜过高,一般为0.7—1.0mpa。材料液受热时间长,在一定程度上影响产品质量。钛盘管用于石油、石化、精细化工、氯碱、纯碱、制药、中间体、农药、化肥、有机合成、冶金、冶炼、电镀、电解、制盐、纺织、水处理、焦化、钛白等多个行业。
焊前准备1)焊接场地及环境,焊接环境应清洁、无烟、无尘、独立。施焊环境的自然条件为:风速≥1.5m/s,相对湿度>80%,温度<5℃,雨雪无防时不得施焊。例如,在钢结构车间焊接时,应将钛焊接区与钢结构区分开,钛盘管厂家防止铁粉、气体等有害杂质的污染;焊接应远离通风口和开启门窗,现场应铺设橡胶垫。(2)保护罩的制作,为了使钛在高温区(200℃以上)完全受到氩气的保护,必须制作保护效果好、焊接操作方便的保护罩。因为保护罩的结构直接影响到焊接质量和焊接效率,所以经过多次结构设计和焊接试验,最终确定了保护罩的结构形式。另外氩的比重高于空气,因此保护罩制作时可以考虑在保护罩上方留有操作孔。(3)坡口加工坡口应进行加工,例如,坡口应使用坡口机、气动内磨机、氧化铝或碳化硅砂轮抛光片等工具进行加工。加工坡口时,请慢慢加工(或用冷却水冷却),钛盘管厂家以免加工时温度过高。切削后的坡口表面应平整光滑,不能有裂纹、层状、夹杂、毛刺、飞边及氧化色等,坡口表面及两侧30mm以内的金属光泽为银白色。(4)焊接前清扫焊丝、坡口表面和两侧20mm范围内进行表面清扫。钛盘管厂家可根据表面污染程度选用脱脂、机械清理或化学清洗,机械清理时允许使用不锈钢丝刷。焊接前应用丙酮或无水乙醇等溶剂清洗槽和焊丝,清洗后不要触摸手,及时在4小时内焊接,过期焊接应再次清洗。清洁焊丝不得随意扔到地上,钛盘管厂家应放置在清洁焊丝管内,以防再次污染。
钛盘管钛金属对许多介质优于钢材,耐腐蚀性、耐热强度、低温韧性和断裂韧性也优于钢材。钛的密度为4.51g/cm3,高于铝而低于钢、铜、镍,比强度位于金属之首。(注:比强度、比强度与密度),钛盘管厂家主要用于各种容器的加热和冷却。一、钛盘管的分类:钛线圈、钛蛇线圈、钛双线圈、钛管、钛管换热器、钛双线圈、u型钛线圈、钛u型换热器、钛管换热器、悬浮钛线圈、双进双出单层钛线圈、单层钛线圈、双层钛线圈、三层钛线圈、四层钛线圈、五层钛线圈。二、钛盘管的固定方式:1.可拆;2.不可拆。主要根据不同材料的介质和钛线圈的腐蚀程度来确定钛盘管厂家采用哪种固定方式。在总体情况下,主要拆卸方式为拆卸,方便使用日常维护、维修、清洁等。