詹泽丞 杨梦颖 陈 炜 王东胜

中国化学工程第十六建设有限公司 湖北宜昌 443000

作为“五大工程塑料”之一的聚甲醛塑料（POM），其重要中间体——三聚甲醛（TOX）在生产过程以浓硫酸为催化剂，并且合成反应过程中产生甲酸等有机酸，对设备及管道材料有极强的腐蚀性。因此，在山东某三聚甲醛装置中，反应设备及其连接的部分管道采用锆材。因为锆材在有机酸（醋酸、甲酸等）、无机酸（硫酸、硝酸等）、强碱（NaOH、KOH 等）和一些熔盐中具有更好的耐腐蚀性能[1]，一般应用于核动力工程和醋酸、硫酸等石油化工生产中。

锆材作为一种稀有金属，其造价非常昂贵，又因其在高温状态下具有较强的活跃性，因此在制作过程中存在难点，特别是在焊接方面。以下以山东某三聚甲醛装置的锆材工艺管道现场焊接为例，简要阐述锆材管道焊接工艺及技术要求，为锆材管道的现场焊接应用提供一定的指导和参考价值。

1 锆材管道在三聚甲醛装置中的焊接性分析

锆（Zr）作为元素周期表中的第IV- B 族元素，是一种非铁贵金属，密度为6.49g/ cm3，熔点1852±2.001℃，沸点4377℃，热导率为0.18 W/（cm·K），化合价有+2、+3 和+4。三聚甲醛装置中使用的锆材，在高温下易与O2、H2、N2反应。在焊接热循环过程中，主要表现为[2]：

（1）在200℃时，Zr 开始与H2反应生成ZrH2；大约315℃时，因吸收H2而可能导致氢脆；

（2）在300℃时，Zr 与O2可反应生成ZrO3；大约550℃以上，会与空气中的O2反应生成一种脆性氧化膜；而在700℃以上，Zr 会因吸收O2使得材料严重脆化；

（3）在400℃时，Zr 开始吸收N2；随着温度升高反应越剧烈，600℃时与N2反应生成ZrN；

（4）在400℃以上，Zr 与C 或C 的化合物反应生成碳化物，使得材料变得疏松、变脆，容易产生晶间腐蚀；……