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1、三、钛及钛合金设备制造技术条件1 主题内容及适用范围本标准规定了钛及钛合金设备制造过程中对制造环境、材料管理、制造过程等工序的要求。标准适用于钛制反应釜、换热器、分离器、塔、储槽及其它形式的压力容器及常压容器。2 材料引用文件GB/T3620.1-2007钛及钛合金牌号和化学成分GB/T3620.2-2007钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差GB/T3621-2007钛及钛合金板材GB/T8546-2007钛-不锈钢复合板GB/T8547-2006钛-钢复合板GB/T3624-2007钛及钛合金管GB/T2956-96钛及钛合金棒材GB/T3625-2007热交换器及冷凝器用钛及钛合金管GB/
2、T16598-96钛及钛合金饼和环JB/T4745-2002 附录 D压力容器用钛及钛合金焊丝3 设备制造、检验和验收3.1 钛、钛钢复合板设备设计符合压力容器安全技术检查规程 、GB150-98钢制压力容器 、GB151-99管壳式换热器 ，JB/T4745-2002钛制焊接容器的规定，且满足本规定的要求。3.2 设备制造、检验和验收按 GB150-98钢制压力容器 、GB151-99列管式换热器 、JB/T4745-2002钛制焊接容器及中国纺织工业设计院 PTA 标准的相关章节进行。4 材料4.1 所有材料包括焊接材料应符合图纸及相关技术标准规定的要求。4.2 材料的管理4.2.1 钛板
3、材表面及复合板的复层应采用纸质贴膜保护起来，以避免灰尘、油污、铁离子等其它污物的污染，同时可以避免搬运或加工过程中划伤钛材表面。4.2.2 钛及钛复合板应与其它材料分开存放，且存放环境应保持干净，材料底部应用干净的木料垫撑（确保没有铁钉等铁物） ，上部用塑料布盖好。4.2.3 所有搬用设备及成型设备如卷板机、压力机和起吊夹具应清理干净。对设备上的毛刺、刻痕和其它导致钛材表面破坏和污染的缺陷应进行局部打磨和抛光，必要时为保护钛表面免遭损坏和污染，设备在使用期间应适当覆盖。4.2.4 焊接时，钛表面必须用干净、柔软的席子或毛毡保护起来，以免焊接物损坏表面。5 制造环境5.1 焊接、组装钛设备应在专
4、用、干净的车间内进行（我公司在 2008 年 1 月 28日投产运行 18000m2带有空气过滤系统的洁净车间） ，严禁在含铁及有灰尘的区域施焊或组装，以避免铁离子或其它污物的污染。场地应铺设橡胶或其它软质材料，以免碰伤、擦伤钛表面，应经常清理现场，清除切屑等杂物。5.2 与钛接触的工具应采用钛材或铝制造。高度光洁、无污染的不锈钢制工具可以少量使用，但需工艺批准。5.3 为检验焊接环境是否符合要求，在施焊前应对环境进行菲绕啉试验试验，以避免铁离子的存在。5.4 在此环境工作的工作人员应穿着干净的工作服，软底布鞋或胶鞋并保持干净，工作服应保持干净，工作服应该放置在清洁车间的附属间中。6 加工前的
5、准备6.1 清洁：任何钛材表面被加热前都应进行清洁处理，以去除表面污染物。表面清理可用以下方式进行：用不含铁离子的尼龙掺和氧化铝砂轮，或片状氧化铝抛光轮打磨，严禁使用打磨过碳钢或不锈钢的砂轮。且打磨时不允许出现过热的色泽，或用铝丝刷（禁用不锈钢丝刷）刷磨，或用 25-50%的硝酸+3-7%的氢氟酸水溶液（v/v）在 40-65酸洗，硝酸与氢氟酸的比例至少 10：1，酸洗以后用干净的饮用水冲洗干净。6.2 钛表面及焊丝均应用丙酮、异丙酮或丙醇去除油污；不用乙醇、甲醇、 二氯甲烷和三氯乙烯。6.3 铁离子污染试验焊接前或当钛材被加热到 300以上时，必须将表面处理干净，并通过铁离子污染试验确保没有
6、铁离子的污染。7 制造7.1 划线、下料和边缘加工7.1.1 钛材下料时，应使用金属铅笔，只有在以后的加工工序中能去除的部分才允许打样冲眼。钛材复合板的划线应在基材上进行。7.1.2 可用机械加工、火焰切割、等离子切割、水切割等方法下料，切割钛复合板时，基层应朝下，用火焰或等离子切割时，要避免火化溅落在钛材表面，且切割边缘必须用机械方法去除污染层，焊接接头的坡口面必须用机械方法加工。7.1.3 切割完毕后，对复合板复层表面的边缘应再一次着色检查并在两个垂直方向用探头进行 100%超声检测以确保边缘完全贴合或内表面无裂纹。7.1.4 在钛钢复合板基层上切割焊接坡口之前，应先将坡口边缘的钛材采用机
7、械加工的方法去除 25-30mm。7.2 封头、筒体的成型7.2.1 所有成型过程应确保不会影响复合板的贴合。7.2.2 钛钢复合板的成型应尽量采用冷成型，若采用热成型时其加热温度不超过 350。加热前应将工件表面的油污和其它附着物全部清理干净且应进行铁离子污染试验，对于须加热至 350以上成型的工件，钛材表面应涂以耐高温涂料，以防止表面被氧化、污染。加热炉应采用电炉，反射炉，不得用焦炭炉。工件不得接触火焰，加热炉内应保持微氧化性，不得呈还原性，以免渗入氢。7.2.3 分瓣或拼板成型的复合板封头，成型后应进行超声波探伤，以确保基层和复层的贴合率满足复合板的要求。7.3 容器内部的组装7.3.1
8、 在进入容器内部前，人孔周围的环境应清理干净，在人孔前应放置一块木板或塑料毯。7.3.2 在人孔及其法兰面应用非金属衬层加以保护，以免损坏或污染表面。7.3.3 如果在容器内需使用梯子，其材料应是铝合金的且在梯子与容器内壁接触处，应垫一层橡胶垫。在确保没有铁钉、铁皮等时，可以使用木梯。7.3.4 进入内部的工作人员应穿着专用的软底鞋并避免将任何外界金属带入，工作服应保持干净。7.3.5 在内部工作时，应避免损坏内表面。8 制造公差8.1 复合板部分的组对误差不应大于复层厚度的一半。8.2 装配钛衬里之前，应仔细测量接管及被衬件的尺寸及公差，并应进行精确的机械加工，确保钛衬里和接管及被衬件紧密贴
9、和。8.3 钛材角焊缝尺寸应保证采用正偏差，以确保角焊缝与母材具有相同的耐腐蚀性和使用寿命。9 焊接工艺9.1 焊接采用熔化极或钨极氩弧焊，焊接坡口按施工图要求。9.2 应特别注意保护钛层不被铁离子污染。9.3 使用惰性气体保护焊设备（氩弧焊机）进行钛的熔化焊接时，焊枪中应使用高纯度的焊接用氩气，焊接保护罩（焊缝、热影响区及背面）也要使用高纯氩气作为保护气体，以防止钛受空气污染。9.3 应采用较小的焊接线能量进行焊接，尽量采用脉冲氩弧焊，控制母材焊缝的热量输入。过大的焊接热输入会使钛焊缝及热影响区的晶粒粗大，导致焊缝机械性能及耐腐蚀性能下降。9.4 在进行钛复合板焊接时应避免在钛-钢界面形成脆
10、性的金属间化合物。9.5 从焊缝边缘算起，应至少剥去 10-25mm 的钛复层。9.5 焊接前使用电动工具，利用铝丝抛光轮或其它认可的方法擦亮焊接表面，并进行清理。小的可拆设备零件可以酸洗。9.6 钛制压力容器焊接试板的试样尺寸、试样截取和数量，按照 JB/T4745-2002钛制焊接容器的要求或按图样规定执行。9.7 为了便于复合板设备在生产过程中的捡漏，我公司采用“银钎焊”的分区工艺，将复合板设备的环、纵焊缝分为多个独立的区域，分别进行检测。10 焊缝探伤及检验按施工图及相关标准。钛焊缝的目视检验和无损检验要求：在焊接条件下，不经过焊后清理和任何形式的无损检测，通过目测手段发现焊缝有任何如
11、下缺陷，都被认为是不合格焊缝。a) 焊缝有蓝色的焊缝（注：只有光亮的银白色和金黄色是合格的） 。需检查焊缝和其热影响区的硬度，用 VH10 硬度测试仪测量时，其硬度不能超过母材硬度 25 个点。b) 不管是清理或者未清理的焊缝，其厚度小于零件在图纸上所标的厚度。c) 咬边d) 焊瘤e) 尖锐缺口f) 任何尺寸的裂纹e)条状气孔f) 不允许有任何尺寸大小的团状或者线性状孔隙g) 在射线探伤作判定的时候，球状的夹钨应该被看成是孔隙当孔隙穿透表面的时候，焊缝应该铲掉重焊。11.换热器的制造11.1 换热管的化学成分中铁小于 0.07%，氢小于 60ppm，其他符合 GB/T3625-2007 标准。
12、11.2 管板制造：11.2.1 钛-钢或钛-不锈钢复合管板，应符合 GB/T8547-2006、GB/T8546-2007标准的 B0 级（100%贴合）的要求。11.2.2 管板孔加工程序：管板划线钻孔型钻孔倒角划拉杆孔位置线钻孔板检验。管板孔钻孔设备：必须采用数控钻床，以保证钻孔精度及公差。11.2.3 管板和折流板需用同一模板配钻11.2.4 管板密封面与紧固压板之间应放软垫片，以保护密封面。当管板较薄时为防止钻头推力引起管板翘曲，管板和工作台之间应用木块垫实。11.2.5 应用油漆或钢印标明上、下及配钻的对应位置标记。11.3 管子与管板的连接11.3.1 管子和管板的连接为强度焊贴
13、胀。11.3.2 所有的管子与管板的连接焊缝应按照施工图和我公司焊接工艺。在任何情况下，焊缝应至少焊两道，开始位置和结束位置错开，完成后的焊角最小厚度应为管厚 1.4 倍。 11.3.3 焊缝试验完成后，管子应与管板贴胀。贴胀长度至少应开始于焊缝往内 15mm 处，结束于管板下表面往内 3mm 处。11.3.4 管子穿入管板的时候，应特别注意防止在焊边上带入铁杂质。在组装前，所有的钛表面应该清理并且按照附录 1 进行铁离子试验。11.3.5 在焊接前，管端和管板的焊接区应该清理并且保持清洁。焊接场所的空气也应该检查是否清洁。试验应该按附录 2 进行菲绕啉试验。11.3.6 换热管与管板的焊接采
14、用带弧长自动跟踪系统的管板自动焊机，确保焊接质量。11.3.7 换热管与管板焊接前的定位采用轻度胀接的工艺，严禁采用点焊定位。11.4 焊接试验和检验11.4.1 第二道焊缝后，管子贴胀前后都应该进行着色探伤。11.4.2 在完成所有的管端焊接后，应使用氦气或者其它适合的气体进行泄漏检查。气体应该充入到换热器的壳程侧。气体压力最小应该设计压力的 10或者0.1 巴。管端焊缝应使用气体探测器检查，发现有任何氦气或者替代气体的踪迹都被认为是焊缝不合格的原因。11.4.3 连接接头最后被认可后才能采用允许的溶液清洗。 11.4.4 在换热器制造或者试验过程中发现的任何管子缺陷，在采取任何补救措施前应
15、和使用厂家及设计院讨论。11.5 贴胀要求11.5.1 在确定上面的检测合格后，进行贴胀，贴胀必须采用液压胀接，严禁使用机械胀接。11.5.2 正式胀接前必须有合格的胀接工艺，贴胀度按照 YBS71-16-2007 的规定。12 热处理要求12.1 所有复合板设备均要求进行焊后热处理，最大加热速率为 100/小时，热处理温度为 545-6-565，保温时间由制造厂根据 ASTM第一分章表 UCS-56.1计算或中国纺织工业设计院的热处理要求。12.2 所有热处理应在所有基层焊接完毕后进行（包括所有碳钢接管及钢架等外部附件）热处理前，所有钛材表面在热处理前应该清洗并且检测铁元素污染，同时加热炉也
16、应清洗并检查空气中的铁元素污染。12.3 需要在容器的内侧和外侧每个面上布置一定数量的热电偶来指示容器的温度。在容器的厚壁部分应该布置额外的热电偶。12.4 所有接管的内衬（成型后）在与接管焊接前应进行消除应力热处理，热处理温度为 540-565，保温时间为 1 小时。12.5 对于尺寸较大，成型后无法从人孔进入容器的内衬，应先进行热处理，之后在容器封头与筒体焊接前，放入容器内再进行热处理（这样的内衬需进行两次热处理过程） ，热处理过程中应对内衬进行适当的保护，防止其变形，以确保内衬与接管贴合完好。12.6 热处理应在不用直接火焰加热，空气洁净（含微量氧化物）的电炉或者马弗炉中进行。在热处理之前，工件需在经批准的溶液中清洗或者在 4065 的酸液（含 30硝酸，3氢氟酸）中酸洗，酸洗后需用饮用水冲洗。之后，工件应检测铁元素污染。12.7 热处理应为电加热炉，炉内为微氧化环境，热处理工艺规程和
