曲斌
东北制药集团股份有限公司 沈阳 110027
摘要：本文主要陈述了在强腐蚀工况条件下使用的大型制药设备反应釜、浓缩器、换热器等，为降低制造费用，采用钛钢复合板制造。有些特大型的设备在制造厂成型后，其一部分在生产厂家预制成型，一部分在现场制造，加工难度较大。下面就制药设备应用钛钢复合板制造工艺、焊接工艺、现场检测控制等方面加以论述。
关键词：复合板；钛材；焊接；腐蚀
1.钛钢复合板在制药行业中的应用
随着我国制药行业的迅速发展，生产过程中各种强腐蚀介质使用的场合越来越多。一般不锈钢材料已经不能满足耐腐蚀的要求，近些年应用钛材、镍材等耐腐蚀金属材料越来越多。钛材具有质量小（密度4.51g/cm3），强度高，耐腐蚀性能优良等特点，在海水和大多数酸碱盐介质中均有优良的抗腐蚀性能，氯离子对钛设备没有任何腐蚀。但设备投资一次性高，通常是不锈钢材质的5-10倍。但采用复合板制造设备可以大大降低设备制造费用。
钛钢复合板一般采用爆炸、轧制方法，制成钛与普通钢结合的钛－钢复合板。复合材料钛材采用牌号TA2，基材采用Q-235B钢，复合厚度有（基材+钛材）：20mm+3，18mm+2，16mm+1.2等。每批钛钢复合板要有材料质量证明书，应对每块复合板进行100%UT检测，每批复合板应取样进行剪切、拉伸、弯曲、冲击等力学性能试验，检测其结合强度及力学性能。复合板的面积结合率＞90%，单个不结合区面积不大于60平方厘米。复合板复材表面不允许有裂纹、起皮、压折、夹杂物等宏观缺陷允许有不超出复材厚度偏差之半的划伤、凹坑、压痕等缺陷。
目前制药行业中，在强腐蚀工况条件下使用的大型反应釜、浓缩器、换热器等，为降低制造费用，一般都采用钛钢复合板制造。有些特大型的设备在制造厂成型后无法运输，其一部分在生产厂家预制成型，一部分在现场制造，加工难度较大。下面就设备制造工艺、焊接工艺、现场检测控制等方面加以论述。
2.加工制造工艺及措施
2.1.优化排板，合理用料
对于直径大、重量大的设备，接头设计较为复杂，尤其复层钛贴条组对与焊接，在设备制造前就应确定好排版图，合理排料。尽量减少不必要的焊接接头，只有这样才能有计划合理安排结构，避免质量隐患，节约制造成本。
2.2大直径封头压制和拼接
设备的直径大，封头不能整体压制，只能拼接而成，钛钢复合板封头的拼接要采取严格的工艺措施，才能较好的保证质量。首先，精确排版，准确下料；其次，为了控制压制形状，便于组对、控制组对错边量，应严格要求压制膜具和工艺，严格控制膜具的形状尺寸，严密制定钛钢复合板的压制工艺，既要保证压制形状的尺寸，又要防止基复层的脱离，更要预防钛复层表面得氧化污染；再次，要保证拼接组对的质量，关键是要控制错边量，制定切实可行的工艺措施，保证封头的制作质量。
2.3大直径薄壁筒体的卷制及筒体环焊缝的组对
为保证设备筒体的卷制质量，在工艺方面要采取措施，首先，筒体纵焊缝端头弧度的加工，然后再进行卷制，制作筒体内径样板，保证卷制弧度的精确。
其次，筒节与筒节组对前，要采取合理的工装和工艺，控制其椭圆度，保证其直线度；最后，在设备筒体外基层的合理部位设计组焊合适的刚性支撑；控制住对口错边量，达到标准规定要求。
2.4检漏咀的合理设置
钛与钢不能互焊熔，导致了钛钢复合板设备焊接接头结构设计的特殊性，为了及时检测钛复层贴条焊缝泄露，不至于钢基层产生严重腐蚀而使设备使用寿命缩短，在钢基层焊缝上必须合理设置检漏咀，根据大型钛钢复合板设备的特点，应在每条纵、环焊缝上设置检漏咀，且应保证每个检漏咀的检漏通道相互独立，便于检漏咀泄漏后，有针对性地进行焊缝检测。
3.焊接工艺及措施
3.1钢基层的焊接
较大的钛复合板设备基层的焊接量大，坡口组对及质量保证难度大，钢基层的焊接工艺一般内层侧先采取手工焊，外侧采取埋弧自动焊或手工焊，选择匹配的焊材，为避免接头附件基层结合强度受焊接热循环的影响而降低，筒内层基层的焊接应采用小热输入工艺，多层多道施焊，控制层间温度，坡口尺寸和钛复层撕去尺寸应控制，以防筒内钢基层焊接时，熔敷金属接近或互熔钛复层，另外，为严格防止筒内钢基层焊接时，污染接头附近钛复层，施焊时必须对接头附近钛复层表面进行保护。
3.2钛贴条的焊接
钛钢复合板设备对接接头结构形式如图，在焊接钛贴条前，必须严格清理钛复层及钛贴条焊接区域表面的污染及水分。先机械抛光表面氧化物，然后用麻布沾丙酮清洗污物，焊接采用手工氩弧焊，分两层焊接，第一层少填丝，保证焊角熔透，第二层填丝施焊，保证焊角高度及强度，施焊时正、反面采用纯氩气保护，氩气纯度不低于99.99%，控制层间温度，尽量采用较小线能量输入施焊，以防焊接区域基复层受热循环的影响而降低结合强度。
4生产环境洁净程度的保证
钛是一种活性金属，与H2O、Fe3C等有害杂质元素结合会产生脆性化合物，会大大降低其耐腐蚀性能及机械力学性能。因此，钛材设备的制造焊接要有一个洁净的环境。
4.1对生产厂房地面及空间灰尘控制
大型钛钢复合板设备加工制造厂房的地面、墙面、房顶均应保持完好干净，无灰尘积聚处。应安排专人清除地面及设备内的灰尘，以保证厂房内空气及设备的洁净。
4.2对室外现场施工环境的控制
在施工现场加工制造时，要尽量保证基层焊接结束后，设备成台后在进行内部钛贴条的组队与焊接工作，现场施焊要控制风速不要超过5m/S，。由于现场环境比较复杂，要采取措施，创造一个良好的施焊环境，保证现场施焊质量。
4.3对设备内环境的控制
设备内环境洁净程度的好坏是保证钛复层加工焊接质量的关键，因此，对钛钢复合板加工焊接中筒内环境应严格控制，首先，筒内组对钢基层焊缝时的药皮焊渣及接头附近钛复层表面的防护层应及时清理干净；其次，进入筒内的人员应穿戴干净的工作服，筒内的工具不得随意放置和敲打筒壁，以防止损伤钛复层。
5检测控制
大型钛钢复合板设备的制造质量的保证，除有正确的加工工艺的指导和每一道工序的细心制作外，还应对每一道完工工序的严密检测。
5.1大型钛钢复合板设备钢基层焊缝的检测
钢基层焊缝一般要进行RT检测，检测比例及合格级别按图样或技术要求规定，由于设备直径大、焊缝数量多、拍片量大，RT检测时可以选用周向射线机等效率高的检测设备和方法。对于缺陷超标的焊缝应按有关程序进行维修直至合格。
5.2钛贴条焊缝的检测
钛贴条焊缝分两层焊接，第一层焊缝焊完后进行氨渗漏和外观检测。氨渗漏是检测渗焊缝是否开口穿透性缺陷，另外也不至于污染焊缝，造成清理困难，通过外观检测焊缝及热影响区的颜色，对氧化严重、表面颜色不合格的区域应清除重焊。第二层焊缝焊完后进行表面RT和外观检测，以检测表面裂纹及未熔合情况，对不合格的应清除补焊。
5.3强度试验和氦检漏
设备制作完成后，按图样技术要求及有关规定进行水压试验或气压试验，合格后整台设备进行氦检漏，筒体内通入适当压力和比例浓度的氦气，从筒外检漏咀使用仪器进气检漏。
6.结束语
随着制药行业的发展，钛钢复合板设备的使用越来越广泛，其耐腐蚀性比超低碳奥氏体不锈钢高10倍，尤其是镍材复合板，耐腐蚀性能更为优良，甚至可以在强碱的工况下使用。采用复合板制造制药设备投资一次性高，但全寿命周期费用比较低，经济效益十分明显。
参考文献：
[1] GB8547-2006 《钛-钢复合板》
[2] GB/T3621-2007 《钛钛合金板材》
[3] GB/T12149-1991 《钛及钛合金复合钢板焊接技术条件》
[4] JB/T4745-2002《钛制焊接容器》
论文作者:曲斌
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/16
标签：设备论文; 复合板论文; 基层论文; 表面论文; 质量论文; 加工论文; 工艺论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;