化工裝置鈦合金設(shè)備常見缺陷及修復(fù)辦法

邊雯雯

（河南醫(yī)藥技師學(xué)院,河南 開封 475000）

化工裝置鈦合金設(shè)備常見缺陷及修復(fù)辦法

邊雯雯

（河南醫(yī)藥技師學(xué)院,河南 開封 475000）

伴隨著我國(guó)化工技術(shù)的提高，化工裝置也出現(xiàn)了很多新型的材料與設(shè)備，鈦合金設(shè)備是化工裝置中的常見設(shè)備，但其在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中常因?yàn)橐恍┤毕萦绊懫湔Ｊ褂谩１疚闹饕獜拟伜辖鹪O(shè)備的特點(diǎn)與焊接性能等因素進(jìn)行分析，總結(jié)了一些常見的鈦合金設(shè)備缺陷問(wèn)題，并提出處理這些問(wèn)題的修復(fù)辦法。

化工裝置；鈦合金設(shè)備；常見缺陷；修復(fù)辦法

伴隨著我國(guó)各項(xiàng)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展與提升，化工生產(chǎn)已成為我國(guó)的一項(xiàng)重大產(chǎn)業(yè)支柱。全球化工技術(shù)的發(fā)展，帶來(lái)的是更加優(yōu)秀的化工技術(shù)與化工裝置，化工設(shè)備是一種化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器。而化工生產(chǎn)的目的就是將原材料經(jīng)過(guò)一定的技術(shù)制作成符合規(guī)格的成品，這時(shí)，處理原料的一系列過(guò)程需要的機(jī)械就是化工裝置。由于鈦合金的強(qiáng)度高、耐蝕性好、內(nèi)熱性能良好常常被用于制作化工設(shè)備，尤其是在近些年得到了廣泛的利用。但就目前我國(guó)化工生產(chǎn)裝置中的鈦合金設(shè)備使用現(xiàn)狀來(lái)講，還存在很多常見的缺陷，針對(duì)鈦合金設(shè)備的焊前處理、焊接工藝的選擇與焊接缺陷的產(chǎn)生上，還缺少一定的補(bǔ)救措施。

1 化工裝置鈦合金設(shè)備常見的缺陷

由于鈦合金的材料特征，在設(shè)備進(jìn)行焊接時(shí)，基本不會(huì)出現(xiàn)同其他化工裝置產(chǎn)生熱裂紋的現(xiàn)象，這是由于鈦合金材料中含有的硫、磷以及碳元素的雜質(zhì)相對(duì)較少，因?yàn)榱蛟嘏c磷元素形成的低熔點(diǎn)共晶體不易出現(xiàn)在晶界上，再加上有效結(jié)晶的溫度范圍比較小，鈦合金材料在凝固時(shí)產(chǎn)生的收縮量就相對(duì)比較小，焊接時(shí)就不容易出現(xiàn)冷裂紋現(xiàn)象。延遲裂紋是在裂紋產(chǎn)生后或者焊接過(guò)后的數(shù)小時(shí)或者更長(zhǎng)的時(shí)間里形成，在焊接鈦合金設(shè)備的過(guò)程中，氫由高溫深池向溫度較低的熱影響區(qū)擴(kuò)散，氫含量的升高使得該區(qū)會(huì)析出TiH2的量增加，隨之增大的還有熱影響區(qū)的脆性。另外，氫化物析出時(shí)，會(huì)因體積膨大導(dǎo)致較大的組織應(yīng)力，而且氫原子向該區(qū)的高應(yīng)力區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)散與聚集，最終產(chǎn)生裂紋。

除此之外，在進(jìn)行鈦合金設(shè)備的焊接時(shí)，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)等問(wèn)題出現(xiàn)氣孔。氣孔形成的根本原因是氫元素的影響，形成的氣孔會(huì)影響到設(shè)備接頭的疲勞強(qiáng)度，而氫是產(chǎn)生冷裂紋與氣孔的主要因素。因?yàn)闅湓跍囟鹊陀?00℃時(shí)，在α相中的溶解度為最小，因此，在室內(nèi)環(huán)境下的極限溶解度只有0.002%左右。當(dāng)設(shè)備的韓否或者熱影響區(qū)在焊接后能冷卻到300℃以下的條件，過(guò)飽和的氫就會(huì)呈現(xiàn)氫化鈦γ相的形式析出，此時(shí)的提及將會(huì)增大并產(chǎn)生共晶間應(yīng)力，由于應(yīng)力較大，直接導(dǎo)致了晶間產(chǎn)生微裂紋，在外力的強(qiáng)烈作用下，這些晶間微裂紋逐漸擴(kuò)展成為了裂紋。

2 針對(duì)化工裝置鈦合金設(shè)備常見的缺陷采取的修復(fù)方法

2.1 確立具體的修復(fù)方法

鈦合金設(shè)備在焊接時(shí)，如果溫度高于了500-700℃，就極易吸收空氣中的氫、氧以及氮?dú)獾葰怏w，嚴(yán)重影響著鈦合金設(shè)備的焊接重量。因鈦合金材料在焊接時(shí)，必須對(duì)熔池以及高溫部位的焊縫區(qū)進(jìn)行全面嚴(yán)實(shí)的防護(hù)（高溫部分主要指400-650℃以上的部位）。因此，必須對(duì)化工裝置中的鈦合金設(shè)備采取較為特殊的保護(hù)措施，可以利用氬弧焊接的技術(shù)來(lái)進(jìn)行處理，通過(guò)大面積的噴射焊炬方式，以擴(kuò)大氣體的保護(hù)區(qū)面積。當(dāng)噴嘴的面積不足以對(duì)焊縫以及近縫區(qū)域的高溫金屬進(jìn)行保護(hù)時(shí)，則需要補(bǔ)充氬保護(hù)拖罩的形式。

2.2 氬弧焊接工藝的各項(xiàng)參數(shù)選擇

焊縫與近焊縫區(qū)域的顏色是證明經(jīng)過(guò)保護(hù)措施的重要依據(jù)，其中銀白色表示防護(hù)的效果為最佳，而黃色則是保護(hù)層產(chǎn)生了輕微的氧化。通常焊縫與熱影響區(qū)表面的顏色級(jí)別差異如表1所示。

表1 不同焊縫級(jí)別的焊縫與熱影響區(qū)的表面顏色

2.3 焊前準(zhǔn)備與坡口的選擇

對(duì)于焊接鈦合金設(shè)備來(lái)講，需要特別注意以下四個(gè)方面的焊接工程。第一，對(duì)于焊件與焊絲表面的質(zhì)量來(lái)說(shuō)，其是影響焊接接頭力學(xué)性能的重要因素。在實(shí)際焊接前，最好先將試件的焊接件與焊絲進(jìn)行一次酸洗操作，再用水沖洗一次，等到烘干后就可以進(jìn)行焊接，焊接時(shí)，一般用丙酮、乙醇、四氯化碳以及甲醇等來(lái)擦拭鈦合金設(shè)備以及設(shè)備兩側(cè)、焊絲表面以及攻擊加班和鈦板接觸的地方。第二，針對(duì)鈦合金設(shè)備的氬弧焊接可以采用下降外特征強(qiáng)，高頻引弧的直流雅虎焊電源來(lái)進(jìn)行，但要保證延遲的遞氣時(shí)間最好在15s范圍以內(nèi)。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的無(wú)氣，焊接表面會(huì)遭受空氣中的氧化物質(zhì)與雜質(zhì)污染影響焊接效果。通常此采用的機(jī)械是WSW-315型號(hào)的IGBT逆變直流脈沖氬弧焊機(jī)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)化工裝置鈦合金裂縫問(wèn)題，應(yīng)正確的采取相應(yīng)措施，針對(duì)鈦合金材料的自身特點(diǎn)，加強(qiáng)修復(fù)各環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，就能有效處理焊接問(wèn)題與裂縫問(wèn)題。在日常的化學(xué)成品生產(chǎn)中，還出現(xiàn)了很多其他的缺陷，對(duì)于這些缺陷還需要我們不斷的進(jìn)行探索，進(jìn)一步總結(jié)出合理的修復(fù)措施與手法，促進(jìn)我國(guó)化工業(yè)發(fā)展。

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