特种材料焊接施工的方案.doc

特种材料焊接施工方案 一、醋酸工程特种材料焊接技术简介 1、材料 醋酸工程由于工艺的特殊性及腐蚀介质的特殊性，采用稀贵金属锆材和特殊镍基合金材料制作设备和管道，中化六公司1995年承建江苏镇江索普集团10万吨/年醋酸工程，该工程采用低压羟基法新工艺生产醋酸，工程大规模使用锆702，哈氏B-2哈低G-3，哈氏C-276材料，当时国内尚属罕见。 锆702材料主要化学成份及机械性能 材料名称 ASTM分类代号 化学成份% 机械性能 Zr+Hf Hf Sn H N C Nb O σs MPa σb MPa δ5% Zr702 R60702 ≥ 99.2 ≤ 4.5 ≤ 0.2 ≤0.005 ≤0.025 ≤0.05 0.05 ≤0.16 207 379 16 几种哈氏合金材料主要化学成份及机械性能 材料 名称 ASTM分类 代号 化学成份% 机械性能 Ni Mo Fe Cr C Si Co Mn P S σs MPa σb MPa δ5% Hastelloy B-2 N10665 余量 26.0 -30.0 ≤2 ≤1.0 ≤0.02 ≤0.10 ≤1.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 352 758 40 Hastelloy G-3 N06985 余量 6.0 -8.0 18.0 -21.0 21.0 -23.5 ≤0.015 ≤1.0 ≤5.0 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 W=1.5 Cu1.5-2.5 Cb+Ta≤0.5 241 621 45 Hastelloy C-276 N10276 余量 15.0 -17.0 4.0 -7.0 14.5 -16.5 ≤0.02 ≤0.8 ≤2.5 ≤1.0 ≤0.04 ≤0.03 W3.0-4.5 V=0.35 283 690 40 以上数据来源，ASME1989第4卷，管材部分。 2、材料焊接特点 A、锆材 锆及锆合金具有优异的核性能，良好的抗高温水和蒸汽腐蚀性能，广泛的应用于核动力工程，锆及锆合金在许多有机酸、无机酸、强碱和熔融盐中具有优异的耐蚀性和导热性，是优异的化工耐蚀结构材料，纯锆熔点达1852℃，焊接需要采用大能量热源，但在高温下化学活性很大，极易与空气中的氧、氢、氮发生反应，使其机械性能与耐蚀性能急剧降低，当被加热到焊接温度时，很容易溶解其表面的氧化物，还与大多数元素——包括陶瓷发生反应，资料介绍锆和锆合金200℃开始吸收氧，300℃开始吸收氢，400℃开始吸收氮，对焊接条件的变化极为敏感，焊接技术的关键是焊前金属表面的清理和焊接高温条件下的隋性气体保护。国内核工业系统在核反应堆燃料芯棒护套等小范围锆材料焊接中，多采用真空电子束焊或隋性气体保护小室内焊接工艺，现场条件下大规模化工管道焊接很难实现。我们根据自身装备和现场条件，选用了在大气中采用手工钨极惰性气体保护焊（GTAW）方法，攻克Zr702非合金级锆管焊接工艺方法，主要技术措施是： （1）焊前对锆管道材料和焊丝表面进行机械清理和化学清洗； （2）根据不同锆702管道焊接形式，制作特殊保护工装； （3）焊接过程中，焊把、管内、保护工装三部分充以高纯度氩气保护； （4）工装与被焊管间采用耐高温胶布滑动密封提高保护数果； （5）工装内部通水降温，加快冷降速度，减小工装体积。 附工装保护示意图。 B、哈氏合金 醋酸工程中，常用的三种hastelloy材料，根据不同的介质，温度，压力等设计工况选用，其中hastelloyB-2合金属镍-钼系新型耐蚀合金，加工性、导热性、液态金属流动性都较差，在500-900℃区间有敏化倾向，焊接特点主要是热输入控制；hastelloyG-3、hastelloyC-276合金均属镍-铬-钼系新型耐蚀合金，有热裂纹和晶间腐蚀倾向，焊接特点也主要是热输入控制。 3、醋酸特种材料焊接技术开发及应用简介 中化六公司1995年承建镇化10万吨/年醋酸工程后，立即成立了以公司副总工程师挂帅的特材焊接技术攻关小组，开展了国内外文献资料收集，走访国内科研院所，知名大学，去上海，当时唯一一套引进装置考察，并二次赴国外考察，了解到国外锆材化工管道焊接，大部分在工厂内采用高技术机械焊装备要求极高，少量现场焊口，采用常规手工钨极氩弧焊，技术绝对保密。国内核工业系统有少量应用，现场管道焊接，无先例可鉴，按外国的办法我们没有装备，请外国人来焊，花费巨大，国内又基本没有成功经验可供借鉴，我们根据材料供应商提供的技术通报等有限资料，立足现有装备和施工经验，经过近百次的试验研究，历时两年，创出了一套适合中国国情，投资少，适用范围广的锆材化工工艺管道焊接施工新技术，经镇化工程应用，焊接1/4〃-18