化工制造用TA2純鈦管的焊接方法

1、概述

某公司在施工年產2萬噸KCLO₃的榕屏聯營化工廠二期技改擴建工程中，為提高抗腐能力，生產主干線管道采用了具有強度大，抗腐蝕性能優異的TA2純鈦管。管徑為 18至133，壁厚最厚為3mm，管道總長約為300m。

國產工業純鈦有TA1、TA2和TA3三種，其區別在于氧、氮、氫等雜質的含量不同，三種工業純鈦依雜質增多而代號末尾數字依次增大，強度指標依次上升。塑性指標依次下降。

常溫下，工業純鈦的屈服極限及抗拉強度偏低，但擔性及韌性性能良好，抗腐蝕性能優良，而且可焊性好，其線脹系數和導熱系數都較小。

研究結果表明，由于鈦的熔點高、導熱性差且比熱小，焊接過熱區的塑性比焊接接頭其它區域差，因此，隨著焊接線能的增大，過熱區高溫停留時間長，冷卻速度緩慢，其結果使過熱區出現顯著的粗大晶粒，導致過熱區的塑性有些下降。如果進行快速冷卻，會形成更多更細的過飽和固溶體，這種過飽和固溶體對焊縫塑性及韌性有一定的削弱作用。

實踐表明．過快的冷卻速度和過慢的冷卻速度都會使焊接處塑性不符合要求。合適的冷卻速度在10—200℃/S范圍內，在板厚一定時，冷卻速度基本是由焊接線能量決定。

2、鈦管焊接

2.1 焊前準備

(1)直流氬弧焊機：型號ZX-400為防止夾鎢，需帶高頻引弧裝置；為使弧坑填滿，需有電流衰減裝置；為避免焊接在高溫下被大氣污染，需有氣體延時保護裝置。因鈦焊接熔點高、電流量大，故電源線需通冷卻水來散熱。(2)焊接輔材：焊絲為ERTA₁，氬氣純度為≥99.99％，選用鎢極棒。(3)坡口：刨削單V形坡口。(4)承焊平臺：為了焊工能輕松、簡便迅速地施焊，需制一些承焊滾輪平臺。(5)進行焊接試驗，得出主要參數見表1。

2.2焊接

(1)在清潔封閉的室內環境進行施焊時，周圍風速低于2 ，鈦材焊接區必須與鋼鐵作業區隔開，地面鋪橡膠皮避免和鐵器接觸，嚴禁含有鐵粉的空氣中施焊。(2)采用不帶保護罩、分段間歇焊接方法，焊接操作方法如下：每小段焊縫從引弧至熄弧時間約5S，焊接長度10～15mm，且延長滅弧后氬氣延時時間20一25S，使焊炬內噴出氬氣保護高溫下的焊縫冷卻至250℃以下，待焊縫冷卻到500℃以下再以同樣的方法續焊，直至焊接焊縫全部結束。(3)焊接時要控制熔池小，處理好段與段之間的接續，避免產生脫節現象。(4)管內進行充滿氬氣保護，以防管內焊縫被氧化成灰色。(5)焊絲用丙酮清洗干凈，坡口在每側25mm周圍同樣用丙酮清洗干凈。(6)焊后處理：焊縫及熱影響區進行酸洗處理，酸洗后要用清水沖洗，防止酸液殘留。

3、焊后質量檢驗

采用上述工藝參數進行的鈦管焊接，經斷面宏觀及低倍金相檢驗，在焊縫內部未發現氣孔、裂紋等缺陷，其微觀無沿量 穿晶裂紋，溶合好，對鈦管做0.5Mpa的水壓試驗，均未發現泄漏。