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浅析钛制化工设备制造工艺流程控制要点分析

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  摘 要:作为化工设备制造的主要防腐材料之一 ——“钛”的应用在各个领域逐步扩大,用量持续上升。本文重点阐述了钛制化工设备制造工艺流程控制要点,通过亦步亦趋地对设备制造工艺流程进行要点控制,使重点制造工艺流程一览无余。为了给生产和质量检验带来方便,也便于对钛制化工设备进行验收,需要持续加强对设备制造工艺、工艺流程控制要点进行改善。同时为钛制化工设备的安全平稳运行提供基础和保障。
  关键词:钛制;化工设备;制造工艺流程;控制;要点
  1 钛材优劣点以及耐腐蚀的稳定性
  与铜、铝、钢铁等原材料相比较,钛及钛合金具有重量轻、强度高、综合机械性能好等产品特点,加之,钛及钛合金具有无与伦比的强耐腐蚀性能、力学性能和工艺性能,被广泛应用于航空航天、军工生产、石油冶炼、金属加工、冶金、发电等各个领域。唯一需要说明的是,使用钛及钛合金作为化工设备制造原料,首次成本投入要高出其它材质的原材料成本很多。但是,所谓的“物超所值”,比如铜铝、钢铁等原材料在使用一年或半年就需要更新换代的话,钛及钛合金原材料能够使用20年以上,其性价比根本没有可比性。有权威化工部门做过科學预算,平均每吨钛及钛合金制材,可以节约大约十万元的累计设备资金的投入。总体上看,还是钛及钛合金的原材料成本价格低廉。
  钛制设备具有较强的耐腐蚀性。由于钛对氧的亲和力超强,可以在设备表面生成一层氧化膜,这层致密氧化膜,能够确保在碱性、酸性、中性盐水溶液中和氧化性介质中都具有优良的稳定性。由于钛具有明显且强烈的吸氢现象,在还原性酸中很难耐腐蚀,所以,在使用钛制化工设备时,当规避这种情况的发生。再有,假如钛在氢氟酸、浓热盐酸、硫酸和磷酸中,这些溶液溶解钛表面氧化膜,在这种情况下,钛就会被腐蚀。如果钛能够接触到以上溶液,有必要在这些溶液中加入金属离子或氧化剂,用以保护钛表面的氧化膜,增加钛的稳定性。
  2 钛制化工设备制造工艺流程防护控制要点
  钛制化工设备制造工艺流程的防腐蚀设计具有着举足重轻的意义。钛与氧气产生的致密氧化膜,这种氧化膜是焊接的严重障碍,造成非常严重的裂缝。比如制作一台钛制列管换热器,当钛管和管板在全位置焊接时,管头的加热面积需要用填充的氩保护管盖跟踪保护。
  另外在制作钛材设备,还需确保环境清洁、干燥;工件待焊接位置表面清洁干燥,无铁粉尘污染。
  由此,可以看到无论是对原材料的选择还是缓蚀剂、表面处理等防腐技术的应用;无论是对热处理、冷加工、焊接等工艺流程的控制还是对成本效益或经济效益的考量;无论是对操作工序的考核还是对强度校核的监管,都需要相关科技工作人员将这些综合因素不留死角的考虑进去。
  3 钛制化工设备制造中成形、焊接等工艺控制要点
  钛材要规避与碳钢共同堆放在一起,钛制化工设备的成形加工最好有专用制造场地。在钛材成形加工中要注意对钛材表面的检查和保护。
  用金属铅笔划线,气割作业时要坚决避免火花飞溅到钛材表面;有气体污染层的切口表面,建议用机械方法去除;由于钛材屈服强度比较高,冷卷板时需要大变形力,所以对于有焊缝的板材要尽量采用热成型方式;有效控制胀管变形率,后管端要进行必要地酸洗处理;为了防止组装时表面机械划伤和拉毛,尽量不要使用强度相对高的钢制工具;在吊装、敲击钛制设备时能够采用铜质垫块,运用橡胶或尼龙掺合氧化铝的砂轮打磨。
  试验表明,钛及钛合金尽管在常温下是比较稳定的。但是在焊接过程中,由于具有强烈吸收氢、氧、氮的液态熔滴和熔池金属的作用下,随着温度的升高,钛及钛合金吸收氢、氧、氮的能力也随之明显上升,这些气体被吸收后,将会直接引起焊接接头脆化,是影响焊接质量的极为重要的因素。焊接过程中氢由高温熔池向较低温的热影响区扩散,氢含量的提高使该区析出TiH2量增加,增大热影响区脆性,另外由于氢化物析出时体积膨胀引起较大的组织应力,再加上氢原子向该区的高应力部位扩散及聚集,以致形成裂纹。防止这种延迟裂纹产生的办法,主要是减少焊接接头氢的来源,必要时进行真空退火处理。
  因此,在焊接时应该对焊缝及热影响区进行氩气保护,防止产生焊接保护不周所致的缺陷,降低设备的防腐效果。焊接冷却后,焊缝颜色为银白色或淡黄色,以银白色最佳。
  在进行压力加工试验前,要检查好钛材的表面质量,若有微裂纹、小孔、划伤等缺陷要做预先处理。
  4 结论
  综上所述,只要选材使用介质合理,设计结构科学,在钛制化工设备制造过程中确保操作条件,保证焊接质量,被誉为“未来的金属”的“钛”的腐蚀是完全可以避免的。工艺流程过程中每一结构的生产工艺控制要点、检验步骤、合格标准都是导致最终产品在投产使用中达到最优化的绝对标准。
  参考资料:
  [1]金鑫.钛制化工设备制造工艺流程控制要点分析[J].当代化工研究,2018(10):139-140.
  [2]蔡晔华.小议钛制化工设备制造质量的有效控制[J].科技展望,2016,26(23):74.
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