如何进行汽提塔钛板衬里的等离子弧焊

(1)工况 年产24万t尿素配套设备中的CO2汽提塔运行于高温、高压、腐蚀条件下，塔体以衬5~10mm TA1钛钢复合板制作。采用等离子弧焊接衬里比常规TIG焊具有更高效率，而且坡口制备简单，利用“小孔效应”更易于单面焊双面成形。

(2)焊接试验

1)配套焊接设备：以LH-300等离子弧焊机配ZXG-300硅整流电源。设计了可卸式、同心度和钨极内缩量可调、枪体密封更可靠的专用焊枪。

2)保护措施：①设计了更适合于等离子弧焊的专用拖罩（见图9-21a）：以密排小孔薄铜板代铜丝网，拖罩两侧固定两条聚四氟乙烯挡板，既便于使挡板紧贴焊件表面移动，也解决了拖罩与焊件间的绝缘问题。经试验，焊接5mm衬里效果很好。焊接10mm衬里时尚须加装专门设计的水冷保护滑块（见图9-21b），以加速散热，且可节约40%氩气；②仅靠穿透小孔由主喷嘴提供的氩量，尚不足以对背面进行有效保护，为此专门设计了长3. 2m的特制镶铜保护垫板（见图9-21c）：使通氩铜管偏置于钢垫板凹糟一侧，以避免被穿透等离子弧烧损。

图9-21 特制保护拖罩、滑块和垫板示意图

a)拖罩b）滑块c）垫板

3)焊前清理：用丙酮去除坡口两侧100mm范围内油污，再以细砂布去坡口两侧50mm范围内氧化膜，最后以棉纱蘸丙酮擦洗2~3遍。焊丝也须经丙酮擦洗。

4)装配要求：对0~1. 5mm装配间隙和0~1.5mm错边量两种极端情况试焊结果，焊接质量和焊缝成形均无明显影响，可见在机加工I形坡口前提下，对装配要求并不严格。

5)焊接工艺：①厚度为5mm钛板焊接：采用直圆柱形和60°扩放角圆柱形喷嘴（见图9-22）焊接的焊接参数见表9-33。序号1焊接速度低、焊缝宽；序号2焊接速度高、焊缝窄，焊缝对中要求高；序号3兼有序号1、2优点，故首选序号3的参数。此外，不填丝焊很难避免咬边，填充少量焊丝即可解决；②厚度为10mm钛板焊接：因电源容量限制，只能采用直圆柱形喷嘴（扩放角60°圆柱形喷嘴要求电流远大于直圆柱形喷嘴），焊接参数见表9-34。

图9-22    60°扩放角圆柱形喷嘴的结构

表9-33 厚度为5mm钛板穿透型等离子弧焊接参数

表9-34 厚度为10mm钛板穿透型等离子弧焊接参数

(3)产品焊接 按焊接试验制订的工艺焊接，要求：①除w(Fe)≤0.08%外，焊缝成分应与母材相当或相近；②接头拉伸和常温冲击值不小于母材规定值；冷弯角≥90°(d=3a)；③接头金相组织应以α相为主，β和α′相控制到最少，不允许出现γ相；④焊缝不允许出现表面裂纹、气孔和深度大于0. 5mm的咬边，焊缝经100% RT检验，应符合JB4730-1994Ⅱ级要求。

(4)结果评定 产品焊接接头质量完全满足相关要求，汽提塔运行正常。

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