[發明專利]一種鈦鋼復合板設備鈦焊縫可靠性測定方法

無效

• 申請號: 200910162841.1
• 申請日: 2009-08-10
• 公開（公告）號: CN101629912A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 楊永福;葉建林;巨建輝;雷忠榮;付維軍;宋品玲;董斌;張成;孫萬倉;邢煒
• 申請（專利權）人: 西部金屬材料股份有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/78;G01M3/12;G01N21/91;G01M3/04;G01N3/12
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心
• 代理人: 李迎春

技術領域

一種鈦鋼復合板設備鈦焊縫可靠性測定方法，涉及一種評價鈦鋼復合板壓力容器在工作溫度和工作壓力下運行時鈦焊縫可靠性的方法。

背景技術

鈦鋼復合板是采用爆炸復合的方法，將鈦板和鋼板焊接在一起，充分發揮了鈦材在酸、堿、及鹽類介質中所具有的優良耐腐蝕性能，以及鋼材價格低廉、強度較高等特點，在石油、化工、冶金、電力、制藥等行業的強腐蝕場合具有廣泛用途，常用于制造反應器、結晶器、塔器、換熱器等核心設備。

由于鈦和鋼不能直接采用熔焊的方法進行焊接，所以鈦鋼復合板的焊接結構和不銹鋼復合板、鎳鋼復合板等存在較大差別，通常采用的方法是先將焊縫邊緣15mm范圍內的鈦復層去掉，然后焊接鋼基層，鋼焊縫經過檢驗合格后，用鈦蓋板覆蓋在鋼焊縫上面，鈦蓋板的兩側位于鈦復層上，采用氬弧焊將鈦蓋板和鈦復層焊接在一起。

在鈦鋼復合板設備中，鈦焊縫是一個薄弱環節，很容易發生開裂，此時容器中的強腐蝕介質會穿過鈦焊縫到達鈦蓋板下面的鋼焊縫表面，通常情況下這種強腐蝕介質會在幾天甚至數小時之內將鋼基層或鋼焊縫腐蝕穿孔，給鈦鋼復合板壓力容器帶來嚴重的安全隱患，如不及時發現，將會發生爆炸等事故。所以鈦焊縫的可靠性是鈦鋼復合板設備一項重要的技術指標。

影響鈦焊縫可靠性的因素有焊縫中的氣孔、裂紋、硬化區等焊接缺陷，目前常規的評價鈦焊縫的方法有外觀檢驗、滲透探傷、氦檢漏、壓力試驗等幾種。但外觀檢驗和滲透探傷只能檢驗焊縫表面缺陷，無法檢測焊縫內部以及焊縫背面的有害缺陷；壓力試驗只能檢驗焊縫在常溫下的耐壓能力，不能表征設備在高溫下運行的狀況，因此這些評價方法無法準確判定鈦焊縫在實際工作情況下的安全性。

鈦焊縫和鋼及其他金屬焊縫的重要區別之一在于鈦焊縫上硬化區的存在會使焊縫開裂的敏感性大大增加。造成鈦焊縫硬化的主要因素有焊接過程中油污、灰塵等雜質所產生的污染，以及焊接過程中其他金屬如鐵、鋁、銅等污染焊縫，即使微量的鐵都可以導致焊縫的硬度成倍上升，塑性大幅下降，焊縫性能大大降低。目前的評價方法無法對硬化區的性能進行判斷。

另一個區別是鈦鋼復合板設備在高溫下工作時，由于鈦和鋼的膨脹系數差異較大，因此在工作溫度下鈦和鋼產生的膨脹量不同，其中鋼的膨脹大一些，會在鈦焊縫上產生一個附加拉應力，稱之為熱應力，此應力與工作壓力所產生的應力的和就是焊縫在工作溫度(高溫)下的實際應力，所以實際應力的大小不僅取決于焊接接頭的實際結構如焊縫的形狀、根部熔合狀況、焊縫缺陷的數目和性質等幾何形狀，而且取決于焊縫熱應力的大小、焊縫硬化程度等內在因素。目前的評價方法只能檢驗焊縫在常溫下的可靠性，無法評價熱應力對焊縫的影響。

因為以上評價方法的不足，常會出現在常溫下檢驗合格的鈦鋼復合板設備，在高溫高壓下工作時屢屢發生鈦焊縫開裂等事故，因此還應采用熱氣循環等特殊的檢驗方法評定鈦焊縫在高溫下的可靠性。

發明內容

本發明的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種有效評價鈦鋼復合板壓力容器在工作溫度和工作壓力下運行時鈦鋼復合板設備鈦焊縫可靠性測定方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種鈦鋼復合板設備鈦焊縫可靠性測定方法，其特征在于其測定步驟包括：

(1)對焊縫外觀進行檢測；

(2)用蘸有鐵氰化鉀+硝酸+水溶液的濾紙貼于被檢測的表面，對焊縫表面進行鐵污染試驗；

(3)從位于鋼焊縫上的檢漏孔中通入壓縮空氣，將壓縮空氣的壓力控制在0.4-0.6MPa范圍內，用毛刷在鈦焊縫表面涂上肥皂水檢測焊縫存在的貫穿性氣孔、裂紋、未熔合缺陷；

(4)從位于鋼焊縫上的檢漏孔中通入氦氣，將氦氣的壓力控制在0.07MPa，保壓30分鐘，用探測器的探頭檢測鈦焊縫表面；

(5)采用滲透探傷方法檢測鈦焊縫表面，檢測焊縫上的未熔合、氣孔、裂紋缺陷；

(6)將鈦鋼復合板設備上的所有開孔用盲板封閉，在其中一個盲板上焊接一個管道引至加熱爐外，接管上裝壓力表和安全閥；將鈦鋼復合板設備裝入電爐內加熱；加熱時先打開閥門，將鈦鋼復合板設備內的壓力放空，加熱速度不超過40℃/h，升溫至設備的工作溫度。然后通過加壓管道向設備內注入氮氣，壓力應緩慢上升，在2小時以上達到工作壓力，保壓1小時后開始降溫，爐內溫度以每小時不超過40℃的速度下降至室溫，當容器和爐內溫度降至室溫后，再泄放容器內的壓力到大氣壓；將以上熱氣循環試驗重復一次；

在室溫下重新向容器內注入氮氣和氦氣的混合氣體，加壓至0.07MPa，在檢漏孔外部用氦質譜儀檢查，檢查檢漏孔是否存在泄露；