电厂烟囱用钛钢复合板焊接工艺分析

赵长清

摘 要：我国的电厂在新型技术的支持下在断地发展，电厂的工作原理主要是将各种形式的原始能量通过一系列的过程转化为电能以供运输用电以及固定设备使用，我国的电厂主要有蒸汽、水利、火力、柴油等几种电厂，虽然其工作过程不同，但是无论是在哪一种电厂中，烟囱都是非常重要的装置，与传统的烟囱焊接工艺不同，现代一些电厂的烟囱采取钛钢符合板焊接的新型工艺，本文对这种焊接工艺进行分析。

关键词：烟囱；钛钢复合板；焊接工艺

烟囱对电厂的正常运转起到重要的作用，烟囱的主要工作原理是：利用电厂内以及电厂外的温度差、风压以及热压，来进行运转，能够排走电能转化过程中产生的而烟气，使电厂内部的燃烧条件更佳，由于烟囱的特殊运行性质，其焊接工艺也在不断更新，使用钛钢复合板这种新型材料进行焊接烟囱是一种新工艺，本文对这种电厂烟囱的具体焊接过程进行分析，希望给焊接电厂烟囱的技术人员提供参考。

1 焊接特点

在进行对电厂烟囱使用钛钢复合板材料进行焊接的过程进行分析前，我们必须先对这种新型材料的特点有所了解，钛钢符合板中的钛元素是一种十分特殊的金属元素，它的化学性质比其他的金属元素更加活泼，用这种金属制成的材料一般都有较好的韧性，极其耐腐蚀的特点，另外成型也相对比较快，十分适合被用作材料来使用，另外钛元素具有极高的熔点，极大的比热容，这就使得其导热性比较差，当外部环境的温度升高后，钛元素会发生变化，吸收空气中的氮、氢以及氧等元素。即使在常温的环境下，钛元素也会与氧气发生化学反应，在表面形成一层保护膜。当温度为250摄氏度时，开始吸收氧氢元素，温度高达400摄氏度时，开始吸收氧元素，达到最高温度650摄氏度时，开始吸收氮元素，此时开始发生激烈的化学反应，生成的间隙性的固溶液使得钛的内部晶体变得粗大，降低了可塑性。

使用这种钛钢复合板进行焊接时，温度不断升高，使钛元素的化学性质变得更加活泼，容易出现烟囱的焊接接头的性能逐渐下降的问题，因此，焊接区域的气体保护工作非常重要，必须避免有害的气体侵入焊接区域，对于焊缝的研究也很重要。钢与钛不同，当焊接时，会生成一种新的金属化合物，因此为了避免焊接问题，两种金属的焊接工作必须单独进行，钢板焊接时，要注重气体保护措施，进行钢板焊接时，要采取手工焊接的焊接方式。

2 焊接前期的准备

2.1 材料要求

钢复合板及其配套的焊接材料，必须具有质量证明文件；钛钢复合板应符合GB/T 8547-2006 BR1级、钛焊丝应符合GB/T 3623-2007之规定； 焊接用的氩气应符合GB/T 4842的规定；钨极直流氩弧焊接时，推荐采用钨铈电极，直径为Φ3mm，其质量应符合GB4191的规定。

2.2 焊前准备

进入施工现场的复合板完全能够满足现场卷制、焊接的要求；钛贴条焊接前，钛复层的坡口区应清洗，确保没有污染。如果加工的坡口被污染，必须用丙酮进行清洗或用机械方法（可用角向砂轮机，选用不锈钢丝轮、刮刀）加以清理，再用洁净白布蘸丙酮擦洗，清洁范围离焊边至少为50mm；钛（TA2）贴条焊接前要进行酸洗，若暂时不用应妥善保管，确保不被污染；钛复合板焊接按照GB/T 13149-2009《钛及钛合金复合钢板焊接技术条件》执行。

3 焊接工艺概况

3.1 焊工资质

焊接操作人员必须具有相应的资质，焊工的施焊应与其资格证书核准的项目相符。

3.2 焊接工艺评定

试板焊接按JB 4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》进行工艺评定， 施工方在首次焊接前或焊接条件发生重大变化时，应重新进行焊接工艺评定。

3.3 钛贴条焊接

对于钛贴条焊接，采用尽可能小的线能量。钛材的传热速度相对比较慢，而在连续焊接过程中，较高温度的焊缝及热影响区则必然暴露于空气中.这时钛表面就会被迅速氧化。为了避免氧化，钛材焊接时应使用氩气保护拖罩，确保熔池及热影响区始终处于氩气保护中。

4 焊接中的注意事项

定位焊缝不应有裂纹、气孔、夹钨等缺陷，否则应清除重新进行焊接；焊接过程确保焊丝不被氧化，息弧后，焊丝红热端头必须在喷嘴有效保护区内停留至少1分钟，焊丝呈银白色，方可移开；焊接过程中应特别防止铁离子污染焊缝区。若出现熔深过大，可能产生焊缝熔化金属与钢的互熔时，应立即停止焊接，查明原因；焊接施工时，尽量减少停顿次数，焊缝成型应光滑、均匀，不得有气孔、凹坑、咬边、氧化等缺陷。筒体焊缝处衬钛条前，应将对接焊缝内表面打磨平滑，不应有凸台或棱角以及影响衬里的其它缺陷，表面应保持光洁、干净。

5 质量检查

5.1 质检人员资质

焊接质量检验人员应经必要的技术培训，能正确掌握焊缝质量评定标准，而无损检测人员则必须持有有效的国家法定机构颁发的资格证书。

5.2 焊缝外观质量检测

可用目测对焊缝外形尺寸及表面质量进行检查，允许成形后焊缝金属高于贴条，但不宜超高0.5mm，外观检查率要求为100%；焊缝布局及外形尺寸应符合设计要求；焊缝成型应均匀、致密、光滑向母材过渡，不得有裂纹、气孔、夹钨、未熔合以及咬边、弧坑等缺陷，经清除缺陷后的焊缝表面不得低于母材表面，否则要进行补焊处理。

5.3 钛焊缝区表面颜色检查

由于电厂烟囱用钛/钢复合板焊接现场的施工条件所限，钛焊缝和热影响区表面的颜色以白色、淡黄色、淡藍色为合格，允许出现不超过单条焊缝总长度20%的深黄、深蓝或紫蓝色，但对于焊缝表面呈灰色或有白色粉状物，则必须进行返修。各种热影响区颜色对应焊缝质量判定及处理方法如下表所示：

5.4 无损检测

钢焊缝射线检测按GB/T 3323或JB/T 4730.2-2005规定的方法进行，钛复层焊缝按JB/T 4730.5规定的方法进行渗透检测。

6 焊接的周边环境要求

焊接环境应符合下述要求：风速：气体保护焊时不应大于2m/s，其他焊接方法不应大于10m/s；环境相对湿度不大于90%；施焊时应有防风、防雨、防暴晒等设施；焊件温度低于0℃时，应在始焊处80mm范围内进行预热，预热温度不低于15℃。

结束语

钛钢复合板是非常适合进行电厂烟囱的焊接工作的，其抗腐蚀的性能比较好，可以提升烟囱的质量以及延长烟囱的使用寿命，减少在使用过程中对烟囱进行维修保养时需要花费的成本费用，因此许多电厂已经在焊接烟囱时，逐渐开始使用这种工艺。但是钛钢复合板的工艺有很多特殊的要求，焊接人员必须把握好这些要求，注意环节时的环境设置，加强原材料的清洁度，不但要在前期做好焊接准备，焊接之后，还要对烟囱进行质量检测，焊接人员要在焊接过程中积累经验，完善这种焊接工艺。

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