钛钢复合板材料技术规范(专业建筑)

新型建材钛钢复合板焊接工艺研究作者：丁克宝来源：《建筑建材装饰》2015年第14期摘要：通过南通美亚热电有限公司电厂二期项目120m烟囱内筒钛钢复合板焊接工艺及焊接质量控制要点，认为加强钛贴条的密封程度、母材与焊材的清洁度以及焊接熔池的气体保护等是保证钛焊接质量的重要条件。

该厂二期烟囱钛钢复合板焊缝无损检测一次合格率达99.5%，实践证明其焊接工艺是可行的、可靠的。

关键词：烟囱；钢内筒；钛钢；复合板；焊接前言南通美亚热电有限公司电厂二期项目2×150MW机组烟囱内筒筒体、烟道接口采用钛钢复合板材料，复板为TA2，厚度为1.2mm，基板为Q235B，厚度为（8～10）mm。

内筒从（4～120m）使用钛钢复合板，75m以下基板厚度为10mm，45m以上为8mm。

钛材焊接作为烟囱内筒防腐材料应用较少。

本文介绍120m烟囱钢内筒钛钢复合板焊接工艺及焊接质量控制要点。

1焊接材料与焊接规范钛钢复合板焊接结构形式如图1所示。

基板焊接采用焊条电弧焊，复板焊接采用钨极氩弧焊。

焊条材料牌号为J422电焊条和STA2焊丝，焊接工艺参数见表1。

图1 钛钢复合板焊接结构形式表1 焊接参数2焊前准备（1）基板的焊接选用普通的交直流电焊机，钛钢复合板的焊接，优先采用非熔化极（TIG）氩弧焊的方法，选用相应的手工氩弧焊设备。

为了使焊接能连续进行，氩弧焊设备应具备水冷却系统。

（2）焊前仔细清理焊口，基板坡口表面及坡口内外每侧（10～15mm）范围的油、漆、锈、水渍等污物必须清理干净，并打磨至露出金属光泽等污物必须清理干净，并打磨至露出金属光泽；焊接前，焊接坡口及两侧25mm内用机械方法除去表面氧化膜，施焊前用丙酮或乙醇清洗脱脂。

如清洗4h后未焊，焊接前应重新清洗。

（3）基板对接坡口应内壁齐平，错口值不应超过壁厚的10%且不大于1mm。

（4）钛焊接时，风速应控制在1.5m/s以内，相对湿度大于80%停止焊接。

3钛钢复合板焊接要点3.1基板的焊接（1）基板点固焊长度为40mm左右，焊缝错边不超过1mm。

一、钛钢复合板筒体划线：1、钛钢复合板筒体在划线、下料前必须在复层贴纸保护，防止表面钛复层表面划伤和铁离子的污染。

2、钛钢复合板的划线应在复层上进行，划线应尽量采用金属铅笔，只有在以后的加工工序中能去除的部分才允许打冲眼。

3、对钛钢复合板局部有不贴合等缺陷的位置以及材料取样复验在划线时就应充分考虑避开（包括轧制方向）。

4、复验材料应及时先下料，并及时做好材料的移植、标记、流转。

5、钛复合板筒体展长划线必须划两道线：ａ线是筒体的基准线；ｂ线是钛复层剔边、坡口加工线。

6、严格控制钛复合板筒体展长的精度，对角线误差不能超过2mm。

7、划线结束时应再次对下料尺寸进行复查，并严格履行交检制度。

二、钛钢复合板筒体展长的确定：１、钛钢复合板筒体展长必须是在确定其封头的展长尺寸基础上再进行定夺。

２、钛钢复合板筒体直径越大、纵缝拼焊越多筒体的展长相对越难控制和掌握。

３、壁厚越厚、板幅平整度越差的钛钢复合板筒体的展长也遵循留一边（一头）最后再定长的原则（主要考虑是在卷制过程中钛钢复合板材料的延伸率会增加）。

三、钛钢复合板筒体下料：1、钛钢复合板筒体切割和坡口加工一般应采用机械方法，主要是剪板机、铣边机、半自动火焰切割机、刨边机。

2、钛钢复合板在剪切时应严格控制：ａ剪板机刀口的间隙；ｂ应将钢基层朝下，注意防止分层。

3、在进行钛复层剔边时应注意严格控制盘刀的下降进刀量，钛复层如果铣的过浅会剔边困难，如果铣的过深伤及到碳钢基层。

4、钛钢复合板筒体厚度较大或形状不规则时也允许用火焰切割或等离子切割。

此时应注意以下几点：ａ应避免火花溅落在钛材表面，产生铁离子污染；ｂ且切割边缘和坡口仍应用机械方法加工和去除污染层；ｃ切割前必须考虑给坡口后续的尺寸留以一定的加工余量。

5、钛钢复合板筒体坡口加工刨边结束时，必须对筒体的展长和坡口等尺寸进行卷制前的再次复查，防止尺寸加工的偏差的发生。

四、钛钢复合板筒体压头（拖头板）的制作：1、根据设备筒体的直径大小，选择相匹配的圆弧样板。

材料的技术要求1 执行的标准1.1材料的制造工艺、配料和运输执行的主要标准有：a)《钛－钢复合板》GB8547－2006b)《钛及钛合金板材》GB／T3621－2007c)《钛及钛合金丝》GB3623-2007d)《碳素结构钢和低合金钢热轧厚板和钢带》GB3274-2007e)《钛制焊接容器》JB／T4745－2002f)《钛及钛合金复合钢板焊接技术条件》GB／T13149-1991g)《钛及钛合金加工产品的包装\运输和储存》GB/T8180-20071.2在合同执行期间，如有更新或更严格的标准，卖方承诺按更高的标准执行且不变更商务价格。

当上述规范或标准对某些专用材料不适合时，可采用材料生产厂的标准。

此时，卖方应提供其所遵循的设计导则及设计和运行标准软件。

2 钢内筒钢材要求2.1钢内筒筒体材料从烟道口下部导流板向上，均采用爆炸－轧制钛－钢复合板（代号BR2），厚度有。

具体使用部位详见卷册《烟囱钢内筒施工图》。

2.2钢内筒烟道接口材料采用爆炸－轧制钛－钢复合板(代号BR2)，厚度16+1.2mm。

2.3钛－钢复合板接长采用钛贴条（TA2）焊接方案，钛贴条2.0mm厚。

2.4钛—钢复合板的材质要求、化学成分、质量标准和检验规则等均按照国家标准《钛—钢复合板》GB8547-2006执行，分类按2类考虑。

2.5 钛—钢复合板中的钛材（复材）采用TA2牌号，基材钢材采用Q235B钢，两种材料的化学成分、力学性能，以及质量标准和检验规则应分别满足下列国家标准的要求：《钛及钛合金牌号和化学成份》GB/T3620.1－1994《钛及钛合金板材》GB/T3621-1994《碳素结构钢》GB700-88《钛－钢复合板》GB8547-2006《钛及钛合金加工产品超声波探伤方法》GB/T5193-2007《钛及钛合金化学分析方法》GB/T46982.6采用爆炸－轧制方法制成钛与普通钢结合的钛－钢复合板，复合板代号BR2；3成品要求3.1 供货状态：按BR2状态供应，以抛光表面交货。

钛-钢爆炸复合板界面硬度测试方法编制说明西安汉唐分析检测有限公司2019年3月7日钛-钢爆炸复合板界面硬度测试方法编制说明一、工作简况●项目的必要性简述钛钢爆炸复合双金属板是近二十年发展起来的制备金属材料的新工艺方法。

这种复合板综合地发挥了基材和复材的各自独特性能；它既有钛的优异的抗腐蚀性能，又保证了足够的强度和低廉的成本。

目前，复合板被广泛应用在电厂建设、石油化工、医药工程、轻工业生产、及汽车等行业，尤其在压力容器的制造中。

复合板发展至今已形成多种产品。

如钛及钛合金复合材料、不锈钢/钢复合材料、有色金属及其合金复合材料、三层甚至多层复合材料等，复合的方法通常有爆炸复合、轧制复合等。

爆炸复合多层金属材料在国内外正被推广应用，有着广阔的市场和巨大的潜力。

爆炸焊合的基本原因是接触面上生成薄溶化凝固层。

在冲击波作用下，界面处金属在超过屈服应力数十倍的应力作用下，其再结晶规律也是特殊的，爆炸能传递到界面，其微观上是不均匀的。

局部地区使金属溶化，非溶化区中，由于热作用也发生了扩散，爆炸焊是溶化和扩散共同作用的结果。

爆炸焊合的界面在抗剪切，抗疲劳裂纹扩展和抗剪切疲劳性能方面超过了基体。

但如复合前板材表面不洁净会造成复合界面上存在缺陷，或者不适当的工艺下过分强烈的冲击，造成界面附件微裂纹，钛钢复合界面常常表现为脆性和高强度。

由于钛钢复合板界面组织的特殊性，常分为波形结合区、连续溶化型结合区、混合型结合区、直接接触的平面结合区、溶化块、溶化层等。

而钛钢复合板界面硬度对于复合板后期的加工工艺具有非常重要的指导意义。

因无相关国家标准及行业标准规范复合钢板界面硬度的测量计算过程，对复合钢板实际工艺操作者造成困扰。

●适用范围本标准适用于钛-钢爆炸复合板的界面硬度测定。

●可行性西安汉唐分析检测有限公司是西北有色金属研究院（集团）下属的第三方检测机构。

1965年成立至今，公司已在西安宝鸡两地三区建成标准化实验室，检测面积10000余平方米，设备200余台（套），设备资产上亿元。

中源化学股份制造中心 240t/h 锅炉烟囱防腐改造项目钛钢复合板技术规书编制：校核：审核：批准：目录第一部分：技术要求1．总则2、烟囱改造工程简介3、采购材料的技术要求第二部分：供货围1、一般要求2、供货围第三部分：技术资料和交付进度1、一般要求2、材料监造检查所需要的技术资料3、技术资料交付第四部分：交货地点和进度1、交货地点2、供货时间第五部分：质量保证和控制、材料监造和性能验收试验1、质量保证2、试验与考核项目3、检验部分4、材料复检及不合格处理第六部分：技术服务和设计联络1、人员技术培训2、现场技术服务3、投标方现场服务人员具有的资质及职责4、招标方的义务5、交货和运输第七部分:质保期第一部分：技术要求1 ．总则1.1 本技术规书仅适用于 240t/h 锅炉烟囱改造工程共用的“套筒式”烟囱防腐改造工程，在原有钢筋混凝土筒壁新增钛钢复合板排烟筒材料的性能、质量控制、供货、检验、售后服务等方面的技术要求。

1.2 本技术规书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规的条文，投标方提供符合相关国家和行业标准及本技术规书要求的高质量产品和服务，并必须满足国家有关安全、健康、环保等强制性标准的要求。

1.3 如果投标方没有以书面形式对本技术规书的条文提出异议，则意味着完全响应和符合本技术规书的要求。

如有异议，不论多大差异，都应以书面的形式在差异表中进行详细描述。

1.4 投标方必须执行本技术规书所列标准。

本技术规书中未提及的容均满足或优于本技术规书所列的国家标准、电力行业标准和技术支持方所采用的相关标准；有冲突时，按较高标准执行。

1.5 投标方提供的钛钢复合板材料应具有相同烟囱运行环境条件下（烟气采用石灰石－石膏湿法脱硫处理、不设置烟气加热系统 GGH 装置的条件）的使用工程业绩证明不少于 3 家、提供安全可靠的工程实例。

1.6 本技术规书经招、投标双方确认后作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。

钛钢复合板的制造技术与其广阔的用途钛因其优良的耐腐蚀性而被大量用作各种化学反应容器、热交换器材料，但缺点是成本较高。

特别是作为结构部件使用时这个问题尤为突出，有效的解决方法就是使用钛钢复合板。

钛与普通钢的复合材称之为钛钢复合材，既有钛的耐蚀性，又有普通钢板作为结构物的强度，重要的是成本也大幅度下降了。

近年来，钛钢复合板又增添了新用途，即在海洋土木领域开始适用于钢构造物的防蚀材。

这不仅是因其成本较低，作为主体的钢构造物的焊接安装来看，也必须采用钛钢复合板。

钛钢复合板的概述何谓钛钢复合板？在《英和词典》上的「CLAD」是指「特别是将防蚀金属包覆在别的金属上」。

《钢铁便览》上的「复合钢板」则是指将「一般普通钢板与其它金属复合」。

即钛钢复合板是指将在一般普通钢板的表面用耐蚀性好的金属钛包覆，普通钢板的耐蚀性自然就提高了。

在JIS标准中，该板主要用于压力容器、锅炉、核反应堆、贮存器等，采用的均是厚度达8mm以上的复合钢，其规格号为G3603。

钛钢复合板的历史日本钛加工材的生产始于1954年，钛钢复合板则始于1962年。

那时的生产方法称之为「爆炸复合法」，凭借炸药的爆发能而接合的一种方法。

1986年开发了热轧法，厚板轧制法。

1990年又开发了连续热轧带卷的生产法，主要是指薄板的生产。

钛钢复合板的应用领域爆炸法、厚板轧制法制造的钛钢复合板为厚板，其用途主要用作耐蚀性构造材料。

高纯度对酞酸设备等的化工设备、冷凝器的管板用在发电设备上。

连续热轧制造的钛钢复合板为薄板，主要用在海洋钢构造物的衬里，应用领域为海洋土木。

钛钢复合板的制造方法一般复合钢板的制造方法有：填充金属钢锭轧制法、爆炸复合法、轧制压接法、堆焊法等。

钛钢复合板的场合，考虑到钛的特性，工业上常采用爆炸复合法或轧制压接法，而实际的生产方法则包括①爆炸复合法，轧制压接法又包括②厚板轧制法③与连续热轧法。

爆炸复合法通常是在常温下进行的，轧制压接法是将板组装、加热轧制。

钛钢复合板施工技术要求一、钛钢复合板的制作1.1吊卸板料：为了避免对复层TA2板面的损伤，钢内筒复合板搬运需用特殊的吊装工具进行吊装，其卡具与钢板复合层接触面需进行保护处理，以防损坏钛板表面。

通常做法是：钢板卡子与钛板接触部位必须垫耐磨性好软质薄木板或麻布等。

1.2下料切割：由于钛板受高温后会在空气中氧化，为防止钛面气割过程中遇高温氧化，所以钢板下料最好采用剪板机进行剪切。

若采用火焰气割法进行切割时，必须预先在切割处钛板表面涂刷防氧化的保护液，再用气割进行切割。

或者先用角磨机将钛板切割开来，并用扁錾子去除切割部位的钛板，后用气割工具切割基板（Q235B）。

1.3卷制：钛钢复合板加工过程中，钛板表面不允许有超出复层一半（即0.6mm）的划伤、凹坑、压痕等缺陷。

因此钢板卷制前必须采取以下保护措施：①将卷板机上滚筒表面的焊疤打磨光滑，若滚筒表面有凹坑，则用电焊填补平齐后，再用角磨机打磨光滑。

将卷板机上滚筒表面清洗干净后，用硬质塑料膜包裹平整。

钛钢复合板表面包裹的塑料膜不要拆除。

②先将钛钢复合板两端头送入卷板机进行预压头处理。

③卷制复合板时，应注意释放应力，分次逐步加压，多次反复碾压卷制，及时用圆弧样板校对。

不得一次加压过大防止复合层钛板与基板分离。

1.4除锈：钛钢复合板外壁进行喷砂除锈作业时，必须对钛板表面进行隔离遮挡，防止钢砂飞溅划伤钛板表面。

1.5组对、拼装：单节钢内筒组装时一定要在钢平台的固定模具上进行，模具与钛板接触部位一定垫硬质塑料板，保证钛板不受污染和表面划伤。

二、钛钢复合板的焊接流程：卷制好的钛钢复合板运至烟囱内部进行组对、拼接成圆柱形筒体后，再进行焊接。

先焊竖向对接焊缝、后焊环向水平对接焊缝。

焊接流程如下所示：2.1基层钢板点焊：采用手工电弧焊，J427焊条点焊，焊缝错边量不超过0.5mm；特别注意：点焊前，焊缝坡口应清洁，焊条应经过3500C 2h烘干使用前保持干燥，否则将有可能性导致在焊接过程中产生裂纹和气孔等缺陷。