化工装置钛合金设备常见缺陷及修复办法

2014-04-28边雯雯

山东工业技术 2014年16期

关键词：氩弧焊钛合金化工

边雯雯

（河南医药技师学院,河南开封 475000）

化工装置钛合金设备常见缺陷及修复办法

边雯雯

（河南医药技师学院,河南开封 475000）

伴随着我国化工技术的提高，化工装置也出现了很多新型的材料与设备，钛合金设备是化工装置中的常见设备，但其在实际的运用过程中常因为一些缺陷影响其正常使用。本文主要从钛合金设备的特点与焊接性能等因素进行分析，总结了一些常见的钛合金设备缺陷问题，并提出处理这些问题的修复办法。

化工装置；钛合金设备；常见缺陷；修复办法

伴随着我国各项工业技术的发展与提升，化工生产已成为我国的一项重大产业支柱。全球化工技术的发展，带来的是更加优秀的化工技术与化工装置，化工设备是一种化学工业生产机器。而化工生产的目的就是将原材料经过一定的技术制作成符合规格的成品，这时，处理原料的一系列过程需要的机械就是化工装置。由于钛合金的强度高、耐蚀性好、内热性能良好常常被用于制作化工设备，尤其是在近些年得到了广泛的利用。但就目前我国化工生产装置中的钛合金设备使用现状来讲，还存在很多常见的缺陷，针对钛合金设备的焊前处理、焊接工艺的选择与焊接缺陷的产生上，还缺少一定的补救措施。

1 化工装置钛合金设备常见的缺陷

由于钛合金的材料特征，在设备进行焊接时，基本不会出现同其他化工装置产生热裂纹的现象，这是由于钛合金材料中含有的硫、磷以及碳元素的杂质相对较少，因为硫元素与磷元素形成的低熔点共晶体不易出现在晶界上，再加上有效结晶的温度范围比较小，钛合金材料在凝固时产生的收缩量就相对比较小，焊接时就不容易出现冷裂纹现象。延迟裂纹是在裂纹产生后或者焊接过后的数小时或者更长的时间里形成，在焊接钛合金设备的过程中，氢由高温深池向温度较低的热影响区扩散，氢含量的升高使得该区会析出TiH2的量增加，随之增大的还有热影响区的脆性。另外，氢化物析出时，会因体积膨大导致较大的组织应力，而且氢原子向该区的高应力区域进行扩散与聚集，最终产生裂纹。

除此之外，在进行钛合金设备的焊接时，经常会因为技术等问题出现气孔。气孔形成的根本原因是氢元素的影响，形成的气孔会影响到设备接头的疲劳强度，而氢是产生冷裂纹与气孔的主要因素。因为氢在温度低于300℃时，在α相中的溶解度为最小，因此，在室内环境下的极限溶解度只有0.002%左右。当设备的韩否或者热影响区在焊接后能冷却到300℃以下的条件，过饱和的氢就会呈现氢化钛γ相的形式析出，此时的提及将会增大并产生共晶间应力，由于应力较大，直接导致了晶间产生微裂纹，在外力的强烈作用下，这些晶间微裂纹逐渐扩展成为了裂纹。

2 针对化工装置钛合金设备常见的缺陷采取的修复方法

2.1 确立具体的修复方法

钛合金设备在焊接时，如果温度高于了500-700℃，就极易吸收空气中的氢、氧以及氮气等气体，严重影响着钛合金设备的焊接重量。因钛合金材料在焊接时，必须对熔池以及高温部位的焊缝区进行全面严实的防护（高温部分主要指400-650℃以上的部位）。因此，必须对化工装置中的钛合金设备采取较为特殊的保护措施，可以利用氩弧焊接的技术来进行处理，通过大面积的喷射焊炬方式，以扩大气体的保护区面积。当喷嘴的面积不足以对焊缝以及近缝区域的高温金属进行保护时，则需要补充氩保护拖罩的形式。

2.2 氩弧焊接工艺的各项参数选择

焊缝与近焊缝区域的颜色是证明经过保护措施的重要依据，其中银白色表示防护的效果为最佳，而黄色则是保护层产生了轻微的氧化。通常焊缝与热影响区表面的颜色级别差异如表1所示。

表1 不同焊缝级别的焊缝与热影响区的表面颜色

2.3 焊前准备与坡口的选择

对于焊接钛合金设备来讲，需要特别注意以下四个方面的焊接工程。第一，对于焊件与焊丝表面的质量来说，其是影响焊接接头力学性能的重要因素。在实际焊接前，最好先将试件的焊接件与焊丝进行一次酸洗操作，再用水冲洗一次，等到烘干后就可以进行焊接，焊接时，一般用丙酮、乙醇、四氯化碳以及甲醇等来擦拭钛合金设备以及设备两侧、焊丝表面以及攻击加班和钛板接触的地方。第二，针对钛合金设备的氩弧焊接可以采用下降外特征强，高频引弧的直流雅虎焊电源来进行，但要保证延迟的递气时间最好在15s范围以内。因为长时间的无气，焊接表面会遭受空气中的氧化物质与杂质污染影响焊接效果。通常此采用的机械是WSW-315型号的IGBT逆变直流脉冲氩弧焊机。