[发明专利]一种石化用钛焊管的焊接方法

说明书

 

技术领域

     本发明涉及一种材料加工领域技术，特别是一种石化用钛焊管的焊接方法。

背景技术

钛具有比重小，比强度高和耐腐蚀等优良性能，在石化行业钛及钛加工材得到广泛应用，其中钛管材占据很大的比例。在石化PTA行业（精对苯二甲酸），其装备需要防蚀的部件是反应器和热交换器，在反应器和热交换器中主要原材料是钛管材。

目前，在石化PTA行业之前所使用的钛管一般是无缝钛管，厚度一般为1.0~2.0mm，管径一般为Φ16~Φ32mm。无缝管制作工序多，制造周期长，且存在壁厚、管径不均匀的问题，导致穿管困难，致力于希望用焊接管来代替无缝管。但这种厚度和管径的钛焊管，由于其管径小、壁厚较大，钛本身反弹现象严重，存在焊接难焊住和焊住又焊不透的问题，这些问题成为现在制作这种小管径、超壁厚钛焊管的技术难点。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题是提供一种石化用钛焊管的焊接方法，实现对外径Φ16~Φ32mm，壁厚1.0~2.0mm直缝小管径超壁厚钛焊管的生产制备，满足石化行业钛焊管替代无缝钛管的应用需求，焊接的管径超壁厚钛焊管尺寸规格、焊缝质量、表面质量等满足石化行业用钛焊管的要求。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种石化用钛焊管的焊接方法，技术方案是：钛带经过在线连续冷弯成型成闭合孔径然后进入焊接箱体，采用有倾角的单枪钨极氩弧焊枪进行焊接以保证焊接熔融所需的能量；使用电弧磁控装置，对电弧的形状和电弧相对焊缝的位置进行精确控制，使电弧的截面形状为梨形，达到焊接工艺的要求；焊接时采用边焊接、边快速冷却；同时使用焊接挤压辊对结晶状态的焊缝进行挤压，当焊缝金属处于结晶状态时，在焊缝的两侧加以一定的挤压力，对焊缝进行挤压，把即将凝固结晶焊缝金属中的杂质、气孔等排挤出来；焊接挤压辊的开口度1.5~3.0mm，焊枪与工件的倾斜角度：35~55°，焊枪距离焊缝的位置1.5~3.5mm，电弧形状为梨形，焊接过程中用氩气对焊管进行内外保护、焊枪保护以及焊接托罩保护，将成型好的钛带焊接成直逢钛焊管；焊接后对管材进行定径矫直和在线感应退火热处理，制备得到石化用钛焊管。

通过使用焊接挤压辊，可以使得焊缝的结晶收缩得到补偿，避免焊缝被拉开形成热裂纹，达到净化焊缝、改善成型、提高焊缝质量的目的。通过控制焊接挤压辊的位置即开口度，和焊枪与工件的倾斜角度以及通过电弧磁控控制电弧的形状，实现单枪焊接小管径、厚壁钛管。

本专利所述的焊接挤压辊，在工作状态时，焊缝的效果和焊枪与挤压辊的位置，即处于熔融状态的焊接熔池与挤压辊的位置有关；如果焊枪与焊接挤压辊中心线的距离L，即焊接熔池与挤压辊中心线的距离L过大，焊接熔池离挤压辊太远，焊缝已冷挤压辊起不到挤压作用；如果L过小，熔池离挤压辊太近，影响焊缝成型及焊接质量。只有当焊接熔池到达挤压辊轴的中心线，处于即将结晶状态时为最佳，焊缝经过挤压辊后，经过氩气的冷却，便形成可靠的焊缝，否则难以形成合格的焊缝。

具体的，本专利所述的电弧磁控装置，其具体结构为：磁控装置包括磁头、磁控制器，磁控装置的磁头装在焊枪上，通过磁控制器的调节控制电弧形状。这样可以获得需要的梨形的电弧形状，并将电弧集中在焊缝位置上。

本专利所述的石化用钛焊管，是指外径Φ16~Φ32mm，壁厚1.0~2.0mm直缝小管径超壁厚钛焊管。

具体的，本专利所述的在线感应退火热处理工艺，具体过程为：焊接好的钛焊管在线穿过穿过感应加热线圈，感应线圈中通过交变电流时，产生交变磁场，使处于磁场内的焊管产生同一频率的感应电势，从而在工件中产生涡流，以涡流为主的热效应将工件加热到工艺设定温度，进行在线感应热处理。本发明中的感应热处理工艺设定温度为550~620℃。

进一步具体的，本发明的石化用钛焊管的焊接方法，具体工艺参数为：钨极直径为3.2mm，钨极尖端为20~50°锥形；其他参数为：在焊接电流为0~90A时，电弧电压为0~8.5V，焊接速度为0~0.5m/min；在焊接电流为75~135A时，电弧电压为8~10V，焊接速度为0.5~1m/min；在焊接电流为100~265A时，电弧电压为9.4~10.5V，焊接速度为1~2m/min。

这些技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。

本专利所述的长、宽、厚、内外径的单位，没有特别说明的，均为毫米。