浅析烟囱钛－钢复合板复层钛焊接工艺控制

陈志刚 王进彪 王锋刚 牛永福

【摘要】详细阐述了神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目硫回收装置130m烟囱钛钢复合板钛复层的焊接工艺及质量控制要点，有效地保证了钛复层的焊接质量。

【关键词】烟囱；钛-钢复合板；焊接；工艺

一、工程概况

本烟囱内筒高130m，内径2.5m，每节钢内筒高2m，由1块钛钢复合板卷制拼接而成。钛钢复合板钛层为工业纯钛板TA2，厚度为1.2mm。钛复层接头采用搭接接头，形式如图1。

二、焊接工艺

（一）工艺流程

焊前清理→装配、定位焊→焊接→焊接检验

1.焊前清理

钛复层的焊前清理非常重要，焊口清理不洁净，焊接时很容易产生气孔等缺陷。焊口清理一般采用酸洗和机械清理相结合的方式，将焊口两侧至少40mm范围内的油污及表面氧化层清除干净。

（1）酸洗法：酸溶液用HNO3、HF、H2O混合配制，一般HNO3占30%～40%、HF占2%～5%。酸洗时间10～20min。钛贴条、焊丝清洗后用清水冲净，然后烘干，即可使用。（2）机械清理法：用角磨机打磨待焊表面并随后用丙酮或乙醇清洗除去焊口两侧100mm内的油污，用细纱布除去两侧50mm内的氧化层直至露出干净的金属为止，再用棉纱蘸丙酮擦洗2-3遍即可。（3）施焊前，对钛材、焊丝再用洁净白布蘸丙酮擦洗，焊件清理后要尽快施焊。清理干净的焊丝和焊件，不应用手触摸，焊前严禁沾污，否则应重新清理。为提高焊接质量，临焊前用刮刀刮削坡口端面，用不锈钢丝刷清理钛复层至少40mm。

2.装配、定位焊

钛条装配采用铜锤或铝锤，采用铁锤时应外包钛条，避免产生凹坑和铁污染。工具都应用丙酮或酒精清除灰尘、油脂等污物，不得与钢质工具混用。

钛层与钛贴条之间的定位焊间距约60mm，焊点长度应小于10mm，贴条左右（或上下）两缝的定位焊点相互错开，焊点不得氧化。贴条应与复层钛面贴实，不得有间隙。

3.焊接

（1）考虑到防止钛过热、现场工作环境及钛材怕污染等特性，选用手工钨极氩弧焊工艺。通过对焊接工艺研究以及焊工现场试焊，确定焊接工艺参数如表1。（2）起弧时，提前送气，高频引弧。为保证气体保护效果，一般喷嘴端部与工件的距离在8～14mm之间。钨极选用铈钨极，钨极尖端直径约为0.8mm左右，尖端角度为30°。（3）焊接时，将焊丝末端在氩气保护层内往复断续地送入熔池的1/3～1/4处。焊丝移出熔池时不可脱离气体保护区，送入时不可接触钨极，不可直接送入弧柱内。

4.焊接检验

（1）焊缝外观质量检验：不应有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、弧坑、咬边以及深度大于等于0.5mm的划伤等缺陷；焊缝和热影响区表面颜色应为银白色、浅黄色、金黃色，若为蓝色、紫色应去除返修，若为灰色、黄色粉状物则清除返修。（2）无损检测：外观检验合格后进行渗透表面检测。（3）铁离子检查：焊接完后对焊接区进行铁离子检查。检查液配方：铁氰化钾K3！Fe（CN）6"3g，盐酸20mL，蒸馏水75mL。检查前，用丙酮擦净。检查时，在表面滴上检查液，检查液呈橙色（溶液本色）则表明钛面无污染，呈蓝色则说明有污染，需用丙酮重新擦拭，直至呈橙色为止。

三、焊接工艺要点

（1）焊接应在基层焊缝检验合格后进行。（2）焊前焊丝和焊口区域表面必须洁净，临焊前再用丙酮或酒精仔细擦洗。（3）合适的焊接电流，既保证充分熔化，又不使钛板熔化过度致钛层烧穿或基层钢熔化。（4）较快的焊接速度，以减少焊接的线能量输入。（5）焊接角度基本垂直于钛面；钛条一旦熔化就加入焊丝，以冷却熔池，减少线能量的输入。（6）控制熔池大小，控制焊道宽度。钨棒应磨尖，焊接电弧长度越短越好，使电弧集中，把焊缝熔池控制在最小状态，做到快速熔化、快速融合，把熔池温度控制在最低点。（7）适当加大保护氩气的流量，增加衰减时间，以使焊缝金属及热影响区得到充分的保护。（8）焊接时焊缝应尽可能长，当中途出现停焊重新引弧焊接时，焊缝应重叠10mm左右。（9）发生触钨时，应立即停止焊接，该部分焊缝应铲除重新焊。（10）焊工和装配钳工应戴洁净的白手套，穿洁净的工作服。

四、结语

钢内筒钛复层的焊接质量，关乎烟囱防腐性能和使用寿命。本工程的钛-钢复合板钛复层焊接工艺确定合理，施工控制措施严密，焊接质量完全达到了规范要求，取得了良好的效果，为以后同类工程施工积累了经验。

参考文献

[1]陆玉明，郑谦文，吕士波.大型电厂烟囱钛-钢复合板内筒的焊接及工艺控制[J].建筑施工，2014（11）：1255～1257.