钛管换热器的应用及焊接工艺要求

由于钛管换热器具有耐腐蚀性、屈服强度和密度比高、热膨胀系数小、使用寿命长、传热效率高、不易结垢等优点可大大提高钛管换热器的使用寿命，减少因设备腐蚀失效停工造成的损失，经济效益良好，在石油化工等领域得到广泛应用。

扬子石化订购的PTA装置钛管冷凝器，设计压力:壳程0.6MPa，管程3.1MPa，设计温度：壳程80°C,管程210°C,壳程介质为循环水，管程介质为TA、水、HAC、离子溴以及惰性气体等。制造技术条件要求，定单开工前进行模块试验（Mock-up试验），即按评定的WPS对焊工和焊机操作工进行技能评定，要求对参与焊接的每位焊工进行考核，测定焊工或焊机操作工生产优质焊缝的能力[4]。模块试验的程序按照ASME锅炉压力容器规范第九部分（BoilerandPressureVesselCodeSectionIX)：焊接和钎焊合格评定（WeldingandBrazingQualifications)中第三章焊接技能评定的要求，此过程同时需业主或项目管理组全程见证和检查。

换热管与管板连接形式为：轻胀对中+强度焊+贴胀，换热管端部伸出管板面0.5~1.0mm，管口的焊接采用手工钨极氩弧焊、两道焊，且两道的起、收弧点必须错开，选定的接头型式如图2所示。实践证明，钛管贴胀固定后焊接，经历一段时间的运行后，贴胀会由于钛的“记忆”而失效，不会受到周围环境腐蚀和应力腐蚀的影响。

焊接中除满足相关标准规范外，还应要求满足以下条件：

(1) 焊接和组对必须在清洁的车间或在无铁污染的区域进行，钛管在进行任何焊接前必须进行菲绕啉试验证实无铁离子污染（若表面被铁离子污染，滤纸呈橘红色）。

(2) 施焊前，熔合面和焊缝每边50 mm宽的区域用丙酮或丙醇、异丙醇进行彻底清理以清除氧化皮、锈蚀、油脂或其它影响焊接接头质量的杂质。

(3) 焊丝类别符合AWS SFA-5.16ERTi-2,Fe含量小于0.05%,H含量小于60ppm,钛材焊接中，在根道熔合过程中向管内充入纯度为99.99%氩气背部保护气，层间温度不得高于60°C，钛材焊接保护应充分。

由于PTA装置钛管冷凝器使用工况恶劣，用材特殊，对焊接质量要求高，本项目引用ASMEK：焊接和钎焊合格评定中的焊接技能评定要求，在定单开工前进行模块试验，对焊工和焊机操作工作进行技能评定。

同时引用巴斯夫公司的WN75-100标准规范，对模块试验后的焊接试样进行相关内容的检验，通过模块试验验证了焊接人员的上岗资格，也确定焊接工艺对缺陷的控制是有效的。另外，需指出的是，在模块试验中引入射线背照技术检测，可以改变以往模块削薄才能RT检测的做法，同时也可以将此技术应用到成品管板焊接接头的常规RT检测中，从而更有效地提髙焊缝质量，为换热器设备的长周期安全运行提供可靠保障。

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