维纶通讯2003年第23卷第1期钛制醋酸冷凝器的制作田兴文余善福(湖南省湘维有限公司4L.x_机械厂,湖南溆浦419323)[摘要]介绍了钛制醋酸冷凝器的制作,论述了钛材的焊接性能、焊材的选择、焊接坡13的制备、焊接工艺及焊接过程中的气体保护、防污染措施等。[关键词]钛制设备焊接工艺气体保护防污染1引言用乙醛氧化法生产乙酸因工作介质中含有较多Cl一离子,醋酸冷凝器既使选用316L超低碳不锈钢制作,使用一段时间后,便产生了均匀腐蚀、重的部位两至三年便因腐蚀产生穿孔而导致整台设备报废,腐蚀严重地影响了生产的正常进行,且日常维护费用高,运行既不经济又不安全。为彻底地解决该设备的腐蚀问题,我公司技术人员经过多次试验论证,选用四种不同材料进行了95天点腐蚀及晶间腐蚀,其加料口及出料口等腐蚀严挂片试验,其试验结果见表1。表1不同材质的挂片试验结果从表1挂片试验结果看,rA2腐蚀速率很小,结果令人满意,完全满足使用要求,因此我公司决定采用钛材TA2制作新醋酸冷凝器(NQ一8o6)。NQ一806醋酸冷凝器的主要技术特性见表2,其换热段主要结构尺寸见表3。该冷凝器要求按GB150—1988、GB151—89及陕DB3464—86标准进行制造、检验与验收。据分析,它的主要制作难点是焊接,特别是管板与壳体的焊接,管极与列管的接头的焊接,更是难中之难。为了确保该设备制作成功,符合质量要求,我们进行了模拟工艺试验。2焊接工艺试验纯钛焊接工艺方法一般有氩弧焊(手工、自动及半自动)、等离子焊、原子焊、激光焊等,其中手工钨极氩弧焊应用极为广泛,因为它的设备及操作简单,工艺成熟,极适合单件小批量生产。因此我厂根据现有的设备及人员特点,决定采用手工氩弧焊,为此首先进行了板状对接的可焊性试验。2.1对接接头可焊接性试验纯钛具有以下焊接特点:(1)化学活性强,在4o0℃以上的高温下极易被空气、水分、油脂、氧化表2NO一806醋酸冷凝器的主要技术特性项目壳程管程工作压力/MPa工作温度/"C设计压力/MPa设计温度/℃介质换热面积/m2焊接接头系数腐蚀裕度/nan主体材质0.30.420~13o一25~一70.330、4413o一25醋酸、乙醛、水冷冻盐水32.90.850.60116MnR/TA2收稿日期:2002一o9—25作者简介:田兴文,男。1963年9月生。工程师。1984年毕业于湖南化工学校化机专业。在湘维公司化工机械厂从事质保工作。维普资讯http://www.cqvip.com2003年第23卷第1期田兴文等.钛制醋酸冷凝器的制作表3换热段主要结构尺寸项目尺寸公称直径×厚度/mm列管数量/根列管规格/mm管板厚度/mm500×6172×1.5×250025皮污染,由表面吸入氧、氮、氢、碳等杂质,从而大大降低焊接接头的塑性和韧性;(2)钛的特定物理性能,如纯钛在高温停留时间长,则会引起焊接接头过热,从而导致接头力学性能显著降低;(3)易产生冷裂纹;(4)保护不好则易产生气孔。因此,针对纯钛的上述特点,我们在可焊性试验时采取了以下工艺措施:(1)配制合适的正反面氩气保护拖罩,严格控制氩气纯度。(2)选用TA1焊丝,严格进行清洗、烘干、保温,以防污染。(3)配制合理的工艺规范。我们经过几次反复试验,选用了表4的工艺规范焊接了艿=6的TA2对接接头,并对其进行了各项试验,试验结果见表5和表6。表4对接接头的焊接工艺参数表5可焊性试验接头力学性能及化学成份表6焊接接头及热影响区外观质量从表5和表6可以看出,我厂焊接板状对接接头完全能够满足设计规范的规定及使用要求。2.2强度焊接接头试验强度焊与板状对接接头的型式有很大的区别,这就导致了两者焊接时的保护方法有很大的区别,而强度焊要困难得多,只要解决了保护的问题,可以说强度焊就成功了一半。为此,我们拟定了焊接和胀接加焊接二种方案,经过可行性论证,最后确定选用胀接加焊接的方案进行。具体步骤如下:其焊接试样的制备按GBI51—89附录G工艺评定标准进行’,先采用胀接的方法将列管与管板胀牢(将过胀率控制在1%以内),从而确保背面不受空气污染,焊前在距钛管端30—40mm处塞进一团棉纱,这可作为管子内部的气体保护措施,见图l。而管板正面同样制作特制的气体保护圈,见图2。此保护圈内不用另行通氩气,而是利用焊炬喷出的气体集中保护即可。焊接...