CN104607768B - 尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺,属于装备制造业中的焊接技术领域。所述尾气加热器的尾气入口端设置防冲部件;所述尾气加热器的尾气入口端包括钛管板和钛换热管,钛换热管穿入钛管板上的钛管孔并与钛管板固定连接,所述防冲部件材质为锆R60702,包括锆管和锆管板;将所述锆管板用螺钉把合固定在钛管板上,然后将锆管穿过锆管板上的锆管孔并伸入钛换热管内部,再对锆管板与锆管进行焊接。本发明在尾气入口端加一个防冲部件,用少量这种高熔点,具有优良的耐腐蚀性能,能强烈地吸收氮、氢、氧等气体锆R60702作为防冲部件,大大延长钛材使用寿命,使设备的寿命和可靠性大大提高,对提高经济效益意义重大。
Description
技术领域:
本发明涉及装备制造业中的焊接技术领域,具体涉及一种尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺。
背景技术:
近年来随着国内石化行业PTA项目不断上马,其中生产工艺的尾气(气体成分见表1)处理装置是以钛材加热器为主要设备,该加热器是PTA装置中尾气处理装置前的一台换热设备,将空气反应后产生的尾气加热到130-180℃,然后进入尾气处理装置进行压力能的回收。为了提高钛材使用寿命,在尾气入口端加一个防冲部件,锆能强烈地吸收氮、氢、氧等气体,从而延长钛材的使用寿命。锆与钛相似,化学活泼性大,高温下会与氢、氮、氧等气体反应,生成脆性氧化物,使耐蚀性能急剧下降。另外锆材熔点高,导热系数小。焊接时若仿照钛材的焊接,往往会出现焊缝表面为蓝色的不合格焊缝。因此,焊接时合理的焊接规范,有效的保护措施,是保证焊接质量的关键。
表1尾气的气体成分
发明内容:
本发明的目的在于提供一种尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺。该工艺通过对锆材R60702的管板管孔加工精度要求,锆材R60702的焊前清洁的焊接环境要求,严格清理焊接区域要求,采用扩大保护区域,延长滞后送气时间以及制订合理的焊接规范等工艺措施,解决了焊缝表面为蓝色的不合格焊缝技术难题。
本发明的技术方案是:
一种尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺,所述尾气加热器的尾气入口端设置防冲部件;所述尾气加热器的尾气入口端包括钛管板和钛换热管,钛换热管穿入钛管板上的钛管孔并与钛管板固定连接,所述防冲部件材质为锆R60702,包括锆管和锆管板;将所述锆管板用螺钉把合固定在钛管板上,然后将锆管穿过锆管板上的锆管孔并伸入钛换热管内部,再对锆管板与锆管进行焊接。所述钛换热管和钛管板的材质为钛TA2。
锆管板与锆管的焊接为密封焊,采用自动钨极氩弧焊或手工钨极氩弧焊。
所述锆管板与钛管板紧密贴合;所述锆管与钛换热管同心,锆管伸入钛换热管内部后二者之间有0.25mm间隙;所述锆管板上的锆管孔与锆管之间最大间隙为0.2mm;锆管板与锆管焊接处倒1×45°坡口;在锆管板上锆管的伸出量为1mm(即锆管伸入钛加热管的长度为1mm)。
锆管板与锆管的焊接采取自熔方法,焊接电源为直流正接,焊接过程工艺参数如下:
1)当采用自动钨极氩弧焊时:使用脉冲电流:峰值110-120A(基值40A),焊接电压11-13V,焊接速度120mm/min,保护气体流量12-15L/min;
2)当采用手工钨极氩弧焊时:焊接电流100-110A,焊接电压11-13V,焊接速度80-90mm/min,保护气体流量12-15L/min。
所述保护气体为纯度99.9995%的氩气,喷嘴直径φ18。
当采用自动钨极氩弧焊时,焊接时主喷嘴后应跟随副喷嘴,用双路气体保护;当采用手工钨极氩弧焊时,加工若干紫铜堵置入锆管内;每焊接20mm,须停留1分钟同时喷嘴不能离开熔池。
所述紫铜堵长度20mm,与锆管间隙为0.25mm,置入锆管内距离管头距离为5mm。
所述锆管板上的锆管孔与钛管板上的钛管孔采用同一数控钻床加工,保证锆管孔与钛管孔的同心度,从而保证了锆管与钛加热管的同心度;数控钻床的加工精度保证了管孔直径的加工精度不超过0.10mm。
装配锆管板前应将锆管板、锆管及钛管板表面及钛加热管管头内25mm长度范围用酒精或丙酮擦拭干净。焊前再次将锆管板、锆管内25mm长度范围用酒精或丙酮擦拭一次,每次的停止超过4小时再焊接都要做清理。要求所有操作在洁净的厂房内。
本发明的有益效果为:
1、本发明在尾气入口端加一个防冲部件,用少量这种高熔点,具有优良的耐腐蚀性能,能强烈地吸收氮、氢、氧等气体的锆R60702作为防冲部件,大大延长钛材的使用寿命。因而使设备的寿命和可靠性大大提高,对提高经济效益意义重大。
2、本发明使用钨极氩弧焊,并采用99.9995%高纯度氩气保护,使化学活泼性大的锆R60702焊接时不与氢、氮、氧等气体发生化学反应,保证焊接质量,使焊缝表面颜色为光亮的银白色。
3、本发明采用锆管板与钛管板管孔用同一数控钻床加工,保证了锆管板与钛管板管孔的同心度、锆管与钛管的同心度;保证了加工精度,减小了管与管板管孔间隙和装配应力,给自熔密封焊接提供了质量保证。
4、本发明针对锆材R60702熔点高,导热系数小的特点,提出严格清理,采用扩大保护区域,延长滞后送气时间、制订合理的焊接规范等工艺措施,解决了焊缝表面为蓝色的不合格焊缝技术难题。为锆材R60702设备焊接提供了经验。
附图说明:
图1为本发明尾气加热器示意图。
图2为本发明锆材R60702防冲部件结构示意图。
图3为紫铜堵示意图。
图中:1-钛换热管;2-锆管;3-钛管板;4-锆管板;5-左管箱;6-紫铜堵。
具体实施方式:
以下结合附图详述本发明。
图1所示为本发明尾气加热器设计结构,左端管口N1为尾气入口处,右端为出口(省略)。左管箱5为纯钛,尾气入口端包括钛管板3和钛换热管1,钛换热管1穿入钛管板3上的钛管孔并与钛管板3固定连接;钛管板3和钛换热管1为钛材TA2。
图2为本发明防冲部件的装配图(图1中A处放大图)。锆材R60702防冲部件安置在左端钛管板3前。所述防冲部件包括锆管2和锆管板4,装配过程为:先将锆管板4用螺钉把合固定在钛管板3上(两板面平行),保证锆管板4与钛管板3紧密贴合,然后锆管2穿过锆管板4上的锆管孔同时伸入钛换热管1内部1mm,再对锆管板4与锆管2进行焊接,焊接为密封焊,采用自动钨极氩弧焊或手工钨极氩弧焊。所述锆管2与钛换热管1同心,所述锆管板4上锆管孔与锆管2之间最大间隙为0.2mm;锆管板4与锆管2焊接处倒1×45°坡口。
锆管板4把合固定在钛管板3上过程为:在钛换热管1管接头焊接检验合格后,将加工后锆管板4先在边缘四角找四点(管孔)将其暂时固定在钛管板3上,调整到锆管板R60702和钛管板3的管孔同心后用螺钉将锆管板R60702把合固定在钛管板3上,然后在锆管板4上穿锆管2,锆管2伸入钛换热管1内部后二者之间有0.25mm间隙。
锆管板上的锆管孔与钛管板上的钛管孔采用同一数控钻床加工,保证锆管孔与钛管孔的同心度,从而保证了锆管与钛加热管的同心度;数控钻床的加工精度保证了管孔直径的加工精度不超过0.10mm。
装配锆管板前应将锆管板、锆管及钛管板表面及钛加热管管头内25mm长度范围用酒精或丙酮擦拭干净。焊前再次将锆管板、锆管内25mm长度范围用酒精或丙酮擦拭一次,每次的停止超过4小时再焊接都要做清理,所有操作在洁净的厂房内。
锆管板与锆管的焊接采取自熔方法,焊接电源为直流正接,焊接过程工艺参数如下:
1)当采用自动钨极氩弧焊时:使用脉冲电流:峰值110-120A(基值40A),焊接电压11-13V,焊接速度120mm/min,保护气体流量12-15L/min;
2)当采用手工钨极氩弧焊时:焊接电流100-110A,焊接电压11-13V,焊接速度80-90mm/min,保护气体流量12-15L/min。
所述保护气体为纯度99.9995%的氩气,喷嘴直径φ18。
当采用自动钨极氩弧焊时,焊接时主喷嘴后应跟随副喷嘴,用双路气体保护;当采用手工钨极氩弧焊时,加工若干紫铜堵6(图3)置入锆管内,所述紫铜堵长度20mm,与锆管间隙为0.25mm,置入锆管内距离管头距离为5mm;每焊接20mm,须停留1分钟同时喷嘴不能离开熔池。
本发明中所用锆材R60702的化学成分见表2、表4,机械性能见表3、表5。
表2R60702锆板的化学成分要求
注:1、化学成分按铸锭成分报出;2、氮、氢含量按成分分析报出。
表3R60702锆板的交货状态和力学性能要求
注:按ASME SB551技术规范制造。
表4R60702锆管化学成分
表5R60702锆管的交货状态和力学性能要求
注:锆管按标准要求进行气密试验、扩口试验、逐只进行超声波探伤检测,符合标准要求。
本发明焊接特点:
锆R60702热膨胀系数低,液态锆流动性很好,所以锆R60702的焊接性良好。但是锆在315℃强烈吸氢,400℃强烈吸氧,800℃强烈吸氮;另外,碳和硅等杂质易与锆发生反应形成化合物,使锆的塑性和耐蚀性下降。因此焊接时,400℃以上焊接区应有隔绝空气保护措施,焊接环境的清洁和焊接前清理都十分重要。
实施例1
1、焊接工艺参数
如图2所示将锆R60702管板和锆管装配好后,采用手工钨极氩弧焊施焊;电流极性:直流正接;具体焊接规范为:
焊接电流110A,焊接电压12V,焊接速度83mm/min,保护气体流量15mm/min;
2、焊接前所做处理和准备如下:
1)加工10个紫铜堵(如图3),铜堵长20mm,夹持把手6mm;
2)准备瓶装保护气体纯度为99.9995%氩气;
3)用菲绕啉实验法检查施焊环境清洁度。
4)检查焊接设备运行及喷嘴气体流动性是否良好,氩弧焊采用喷嘴直径φ18mm。在废料上调试焊接参数,试焊观察焊后颜色是否为银白色。
5)再次对锆管板、锆管用丙酮清理一次,紫铜堵也要清理。
6)将铜堵装入锆管R60702内距离管头距离为5mm。铜堵起到衬托氩气和冷却熔池的双重作用。
3、焊接工艺要点:
1)焊缝每焊接20mm,须停留1分钟同时喷嘴不能离开熔池。
2)铜堵应分布在被施焊管头及其邻近,随着焊缝冷却后移动到新的未焊位置。
3)采用短弧焊,收弧要填满弧坑。
4)焊接前不用预热,但环境温度应在5℃以上。当焊接累计热使焊接区温度超过60℃,应停止施焊,待其冷却;
5)焊接时应分区对称施焊,以避免热量累积,减少变形和降低应力水平。
4、检验标准
1)焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑、夹钨等缺陷。
2)焊缝表面颜色以银白色为最佳,其次微黄色尚可,其它褐色、蓝色、灰白色为不合格。
3)以上外观检验合格后进行着色检验。
5、焊接应用
利用本实施例上述工艺措施,使锆R60702防冲部件焊接可得到无裂纹、气孔、弧坑、夹钨等缺陷,表面颜色为银白色的焊缝。
结果表明,本发明涉及的尾气加热器高耐蚀防冲部件生产过程的锆R60702管板管孔加工精度控制,焊接前清理及焊接过程采取铜堵和延长送气时间等保护措施,解决了锆R60702焊接焊缝变蓝的问题,锆材R60702是贵重稀有金属,其各方面的性能大大优越于钛,它的应用大大提高了设备的使用寿命,因而锆材R60702焊接问题的解决意义非常重大。
Claims (6)
1.一种尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺,其特征在于:所述尾气加热器的尾气入口端设置防冲部件;所述尾气加热器的尾气入口端包括钛管板和钛换热管,钛换热管穿入钛管板上的钛管孔并与钛管板固定连接,所述防冲部件材质为锆R60702,包括锆管和锆管板;将所述锆管板用螺钉把合固定在钛管板上,然后将锆管穿过锆管板上的锆管孔并伸入钛换热管内部,再对锆管板与锆管进行焊接,锆管板与锆管的焊接为密封焊,采用自动钨极氩弧焊或手工钨极氩弧焊;
所述锆管板与钛管板紧密贴合;所述锆管与钛换热管同心,锆管伸入钛换热管内部后二者之间有0.25mm间隙;所述锆管板上的锆管孔与锆管之间最大间隙为0.2mm;锆管板与锆管焊接处倒1×45°坡口;在锆管板上锆管的伸出量为1mm;
锆管板与锆管的焊接采取自熔方法,焊接电源为直流正接,焊接过程工艺参数如下:
1)当采用自动钨极氩弧焊时:使用脉冲电流:峰值110-120A,焊接电压11-13V,焊接速度120mm/min,保护气体流量12-15L/min;
2)当采用手工钨极氩弧焊时:焊接电流100-110A,焊接电压11-13V,焊接速度80-90mm/min,保护气体流量12-15L/min。
2.根据权利要求1所述的尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺,其特征在于:所述钛换热管和钛管板的材质为钛TA2。
3.根据权利要求1所述的尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺,其特征在于:所述保护气体为纯度99.9995%的氩气,喷嘴直径φ18。
4.根据权利要求1所述的尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺,其特征在于:当采用自动钨极氩弧焊时,焊接时主喷嘴后应跟随副喷嘴,用双路气体保护;当采用手工钨极氩弧焊时,加工若干紫铜堵置入锆管内;每焊接20mm,须停留1分钟同时喷嘴不能离开熔池。
5.根据权利要求4所述的尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺,其特征在于:所述紫铜堵长度20mm,与锆管间隙为0.25mm,置入锆管内距离管头距离为5mm。
6.根据权利要求1所述的尾气加热器高耐蚀防冲部件生产工艺,其特征在于:锆管板上的锆管孔与钛管板上的钛管孔采用同一数控钻床加工,保证锆管孔与钛管孔的同心度,从而保证了锆管与钛加热管的同心度;数控钻床的加工精度不超过0.10mm。
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