化工制造用TA2纯钛管的焊接方法

1、概述

某公司在施工年产2万吨KCLO₃的榕屏联营化工厂二期技改扩建工程中，为提高抗腐能力，生产主干线管道采用了具有强度大，抗腐蚀性能优异的TA2纯钛管。管径为 18至133，壁厚最厚为3mm，管道总长约为300m。

国产工业纯钛有TA1、TA2和TA3三种，其区别在于氧、氮、氢等杂质的含量不同，三种工业纯钛依杂质增多而代号末尾数字依次增大，强度指标依次上升。塑性指标依次下降。

常温下，工业纯钛的屈服极限及抗拉强度偏低，但担性及韧性性能良好，抗腐蚀性能优良，而且可焊性好，其线胀系数和导热系数都较小。

研究结果表明，由于钛的熔点高、导热性差且比热小，焊接过热区的塑性比焊接接头其它区域差，因此，随着焊接线能的增大，过热区高温停留时间长，冷却速度缓慢，其结果使过热区出现显著的粗大晶粒，导致过热区的塑性有些下降。如果进行快速冷却，会形成更多更细的过饱和固溶体，这种过饱和固溶体对焊缝塑性及韧性有一定的削弱作用。

实践表明．过快的冷却速度和过慢的冷却速度都会使焊接处塑性不符合要求。合适的冷却速度在10—200℃/S范围内，在板厚一定时，冷却速度基本是由焊接线能量决定。

2、钛管焊接

2.1 焊前准备

(1)直流氩弧焊机：型号ZX-400为防止夹钨，需带高频引弧装置；为使弧坑填满，需有电流衰减装置；为避免焊接在高温下被大气污染，需有气体延时保护装置。因钛焊接熔点高、电流量大，故电源线需通冷却水来散热。(2)焊接辅材：焊丝为ERTA₁，氩气纯度为≥99.99％，选用钨极棒。(3)坡口：刨削单V形坡口。(4)承焊平台：为了焊工能轻松、简便迅速地施焊，需制一些承焊滚轮平台。(5)进行焊接试验，得出主要参数见表1。

2.2焊接

(1)在清洁封闭的室内环境进行施焊时，周围风速低于2 ，钛材焊接区必须与钢铁作业区隔开，地面铺橡胶皮避免和铁器接触，严禁含有铁粉的空气中施焊。(2)采用不带保护罩、分段间歇焊接方法，焊接操作方法如下：每小段焊缝从引弧至熄弧时间约5S，焊接长度10～15mm，且延长灭弧后氩气延时时间20一25S，使焊炬内喷出氩气保护高温下的焊缝冷却至250℃以下，待焊缝冷却到500℃以下再以同样的方法续焊，直至焊接焊缝全部结束。(3)焊接时要控制熔池小，处理好段与段之间的接续，避免产生脱节现象。(4)管内进行充满氩气保护，以防管内焊缝被氧化成灰色。(5)焊丝用丙酮清洗干净，坡口在每侧25mm周围同样用丙酮清洗干净。(6)焊后处理：焊缝及热影响区进行酸洗处理，酸洗后要用清水冲洗，防止酸液残留。

3、焊后质量检验

采用上述工艺参数进行的钛管焊接，经断面宏观及低倍金相检验，在焊缝内部未发现气孔、裂纹等缺陷，其微观无沿量 穿晶裂纹，溶合好，对钛管做0.5Mpa的水压试验，均未发现泄漏。