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        淺談鈦材換熱器制造的質(zhì)量控制

        2013-12-31 00:00:00賈敏張洪軍張以永
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2013年13期

        摘 要:該文介紹了鈦制換熱器在PTA行業(yè)上的應(yīng)用,從制造環(huán)境、劃線下料及坡口加工、熱氣循環(huán)試驗(yàn)及陽(yáng)極化處理、表面處理及包裝運(yùn)輸?shù)确矫骊U述了質(zhì)量控制要求。實(shí)踐證明,該質(zhì)量保證措施是有效的,保證了鈦制換熱器在PTA行業(yè)上使用要求。

        關(guān)鍵詞:鈦合金 熱循環(huán)試驗(yàn) 鐵離子污染 陽(yáng)極化處理

        中圖分類號(hào):TH165文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2013)05(a)-0025-02

        精對(duì)苯二甲酸(PTA)是重要的化纖原料,其生產(chǎn)工藝是采用對(duì)二甲苯為原料,醋酸為溶劑、醋酸錳為催化劑、氫溴酸為促進(jìn)劑,與氧氣反應(yīng)生成PTA產(chǎn)品。此工藝路線溫度高,壓力高,且含溴離子的濃醋酸腐蝕性極強(qiáng)。設(shè)備用材級(jí)別較高,在一些腐蝕環(huán)境較為苛刻的地方(如氧化單元)使用了鈦制列管式換熱器。由于設(shè)備使用工況苛刻、使用材質(zhì)較高,設(shè)計(jì)要求較高,制造焊接難度較大。根據(jù)鈦換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),該文介紹了該設(shè)備的質(zhì)量控制過程及要點(diǎn)。

        1 設(shè)備概述

        1.1 設(shè)備名稱

        汽提塔再沸器;設(shè)備位號(hào):E513。

        1.2 設(shè)備類型

        換熱器;型式:BEM;設(shè)備規(guī)格:φ1000×6900;設(shè)備材質(zhì):Q345R/TA2。

        1.3 設(shè)備工況

        殼程設(shè)計(jì)溫度:230 ℃;設(shè)計(jì)壓力:2.0/~0.1 MPa;主體材質(zhì):Q345R;保溫要求:有;介質(zhì):中壓蒸汽。

        管程設(shè)計(jì)溫度:230 ℃;設(shè)計(jì)壓力:2.0/~0.1 MPa;主體材質(zhì):TA2;保溫要求:有;介質(zhì):醋酸、水、有機(jī)物。

        2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

        (1)制造環(huán)境的質(zhì)量控制;(2)劃線下料及坡口加工的質(zhì)量控制;(3)熱氣循環(huán)試驗(yàn)及陽(yáng)極化處理的質(zhì)量控制;(4)設(shè)備表面處理的質(zhì)量控制;(5)設(shè)備包裝運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量控制。

        3 質(zhì)量控制要點(diǎn)的主要內(nèi)容及實(shí)施

        3.1 制造環(huán)境的質(zhì)量控制

        3.1.1 潔凈廠房

        鈦制換熱器制造必須在獨(dú)立、封閉的潔凈廠房?jī)?nèi)進(jìn)行,與碳鋼產(chǎn)品嚴(yán)格隔離,鈦合金設(shè)備如附有碳鋼零部件,其碳鋼零部件的制造應(yīng)與鈦合金及不銹鋼件分開。工作場(chǎng)所要保持清潔、干燥,嚴(yán)格控制灰塵,通風(fēng)良好。施工人員應(yīng)衣著整潔,組裝、焊接(特別是換熱管的組裝焊接)等工序施工人員應(yīng)戴干凈的手套,進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部還應(yīng)穿上干凈的鞋套。

        3.1.2 工夾具

        使用工卡具應(yīng)避免鐵離子和其它污染,具體措施為:卷制筒節(jié)采用不銹鋼卷輥、襯有橡膠卷輥的卷板機(jī),轉(zhuǎn)胎滾輪襯有橡膠、工作平臺(tái)襯有不銹鋼,使用吊裝帶吊裝,夾具接觸部位墊軟物、工件擺放墊木板、支撐架襯橡膠、使用不含鐵離子的尼龍摻合氧化鋁砂輪(片),布砂輪、不銹鋼絲刷、銅錘等專用。必須嚴(yán)格控制表面機(jī)械損傷及飛濺物。

        3.1.3 檢驗(yàn)環(huán)境

        為檢驗(yàn)環(huán)境是否適合于鈦合金設(shè)備的焊接加工,采用非繞林鐵污染試驗(yàn)方法,即至少在要檢測(cè)的環(huán)境中分散放置20個(gè)點(diǎn),放置8 h后僅有1~2個(gè)點(diǎn)試紙變色(呈橘黃色)則適宜鈦合金及不銹鋼設(shè)備的焊接加工,否則應(yīng)清潔環(huán)境。

        3.2 劃線下料及坡口加工的質(zhì)量控制

        3.2.1 劃線

        嚴(yán)格按圖樣、排板圖要求劃線,并按規(guī)定畫好50檢查線。

        3.2.2 下料

        下料采用剪切、水切割、等離子等方法,對(duì)于直線部分盡可能采用剪切下料,弧形部位采用等離子切割下料時(shí)應(yīng)注意避免火花濺落在材料表面上,切割邊緣打磨去除污染層。

        3.2.3 坡口加工

        需要加工坡口邊緣應(yīng)留2~4 mm的刨邊余量。坡口采用機(jī)械加工,如刨邊機(jī)或銑邊機(jī)加工,坡口加工嚴(yán)格按照?qǐng)D樣及焊接工藝要求進(jìn)行。加工后應(yīng)對(duì)坡口表面做滲透檢驗(yàn),以檢驗(yàn)是否存在裂紋等缺陷。

        3.2.4 材料表面保護(hù)

        材料表面從領(lǐng)料后要立即粘貼保護(hù)層(距離邊緣60范圍除外),防止磕碰劃傷和鐵離子污染

        3.3 熱氣循環(huán)試驗(yàn)及陽(yáng)極化處理的質(zhì)量控制

        3.3.1 鈦復(fù)合板設(shè)備熱氣循環(huán)試驗(yàn)

        熱循環(huán)試驗(yàn)的目的

        鈦鋼復(fù)合板設(shè)備復(fù)層在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)不滲漏是鈦鋼復(fù)合板設(shè)備制造的1個(gè)難點(diǎn)。通過對(duì)鈦鋼復(fù)合板設(shè)備進(jìn)行熱氣循環(huán)試驗(yàn),來保證設(shè)備正常運(yùn)行。

        由于鈦鋼復(fù)合板設(shè)備的縱、環(huán)焊縫處的復(fù)層蓋板及接管內(nèi)襯管與設(shè)備內(nèi)壁的復(fù)層焊縫較多,鈦的線膨脹系數(shù)又小于碳鋼和低碳鋼,使鈦復(fù)層在加熱時(shí)處于受拉伸應(yīng)力狀態(tài),若遇負(fù)壓操作工況,如果復(fù)層上的鈦焊縫應(yīng)力過大,就容易出現(xiàn)開裂泄漏。

        熱循環(huán)試驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)設(shè)備在設(shè)計(jì)溫度、壓力下的工作能力;使設(shè)備經(jīng)受熱循環(huán)來檢測(cè)出材料、加工和制造質(zhì)量的缺陷,提前發(fā)現(xiàn)存在的制造缺陷,保證設(shè)備更好的正常運(yùn)行。

        熱循環(huán)試驗(yàn)的方法

        鈦鋼復(fù)合板設(shè)備制造完畢后,先通過氣密、水壓試驗(yàn)檢查鈦復(fù)層焊縫,確保無任何泄漏方可進(jìn)行熱氣循環(huán)試驗(yàn)。方法是模擬設(shè)備實(shí)際工況,在設(shè)計(jì)溫度、壓力下對(duì)設(shè)備內(nèi)通入的氮?dú)膺M(jìn)行熱循環(huán),熱循環(huán)時(shí)間不低于1 h。

        (1)設(shè)備整體耐壓試驗(yàn)完成后,才能夠進(jìn)行熱氣循環(huán)試驗(yàn)。在熱氣循環(huán)試驗(yàn)過程中,應(yīng)制定嚴(yán)格的安全保證措施和防護(hù)措施,為了保證安全,熱循環(huán)試驗(yàn)介質(zhì)采用氮?dú)狻?/p>

        (2)由于鈦蓋板連接焊縫承載面積較小,為了防止在熱應(yīng)力作用下,鈦連接焊縫開裂,在熱氣循環(huán)試驗(yàn)過程中,嚴(yán)格控制升溫和降溫速度以及保溫時(shí)間。

        (3)熱氣循環(huán)試驗(yàn)應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求進(jìn)行,檢驗(yàn)責(zé)任師及監(jiān)造人員必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查和確認(rèn)。

        (4)熱循環(huán)試驗(yàn)完成后,對(duì)所有鈦復(fù)層焊縫進(jìn)行氦滲漏試驗(yàn)并進(jìn)行100%PT檢測(cè),對(duì)所有鈦焊縫進(jìn)行泄漏檢查,無泄漏為合格。

        (5)對(duì)鈦復(fù)層進(jìn)行100%UT檢測(cè),檢查貼合率。如果有泄漏,進(jìn)行補(bǔ)焊檢查合格后,再重新進(jìn)行熱循環(huán)試驗(yàn)直到合格為止。

        3.3.2、鈦設(shè)備的陽(yáng)極化處理

        陽(yáng)極化處理的目的

        陽(yáng)極化處理的目的是去除金屬雜質(zhì)對(duì)表面的污染,特別是鐵離子污染,在鈦表面形成持續(xù)的氧化保護(hù)膜,從而提高防腐蝕性能。

        陽(yáng)極化處理的程序

        (1)測(cè)試電源的極性,確保系統(tǒng)連接的正確性。

        (2)把陽(yáng)極化處理刷子通過電纜連接到電源負(fù)極。

        (3)通過電纜把需要陽(yáng)極化處理的工件和正極連接。連接點(diǎn)一般應(yīng)遠(yuǎn)離工件的工作區(qū)。對(duì)復(fù)合材料,可連接到基層金屬上。

        (4)調(diào)整電源輸出功率之40 W。

        (5)把用海綿包裹的不銹鋼電極完全浸泡在電解液中。

        (6)把用電解液浸泡過的海綿放置到鈦表面。

        (7)在需要處理的鈦材表面上(如管板復(fù)層、鈦密封面、所有鈦焊接接頭及與腐蝕介質(zhì)接觸的鈦材表面)慢慢移動(dòng)海綿,并讀取電表上電流讀數(shù)。連續(xù)處理直到電流接近零,重復(fù)操作直到完成所有需要處理的區(qū)域。在此過程中,整個(gè)鈦表面應(yīng)呈現(xiàn)連續(xù)不間斷的藍(lán)色,表明已形成了連續(xù)的鈦氧化膜。

        (8)檢查整個(gè)表面,確保不存在任何污染。在有污染的區(qū)域,污染物會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成一串小氣泡。在這些情況下,陽(yáng)極化處理刷子應(yīng)停留在污染區(qū)域,直到所有污染物產(chǎn)生的氣泡完全消失,形成良好的氧化膜。污染物也有可能不產(chǎn)生氣泡,而是呈現(xiàn)淺黃色。使用不含鐵離子的砂紙或砂輪機(jī)械去除局部污染物后,再次對(duì)該區(qū)域進(jìn)行陽(yáng)極化處理,以確保污染物完全被去除。

        (9)完成陽(yáng)極化處理后,工件表面應(yīng)使用清潔的純水沖洗,并烘干和進(jìn)行必要的保護(hù)。

        3.4 設(shè)備表面處理的質(zhì)量控制

        設(shè)備制造完畢后,鈦材內(nèi)外表面進(jìn)行清理和酸洗鈍化處理,防止鐵離子污染。所形成鈍化膜采用藍(lán)點(diǎn)法檢驗(yàn),無藍(lán)點(diǎn)為合格。碳鋼表面噴砂處理,并按照油漆規(guī)范進(jìn)行要求的噴漆。

        3.5 設(shè)備包裝運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量控制

        3.5.1 所有接管法蘭用盲板、螺栓密封,再用塑料布包好,以確保運(yùn)輸過程中法蘭密封面不被破壞。

        3.5.2 根據(jù)圖紙和技術(shù)文件要求,對(duì)設(shè)備進(jìn)行充氮保護(hù)。

        3.5.3 整體設(shè)備運(yùn)輸中,臨時(shí)支撐用鞍座及捆綁繩索,應(yīng)做好與設(shè)備隔離。

        4 結(jié)語

        按照上述主要質(zhì)量控制要求進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn),嚴(yán)格把關(guān),并有可靠的質(zhì)量保證措施,才能確保鈦制換熱器的制造質(zhì)量。該鈦制換熱器在使用中運(yùn)行情況良好,獲得了用戶的肯定。

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