Способ восстановления титанового анода

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 290378 (21) 2596496/25-27с присоединением заявки Ио(5 М К,г В 23 Р 7/00 В 23 К 31/10 С 25 В 11/10 Государственный комитет СССР оо лелам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ТИТАНОВОГО АНОДАИзобретение относится к области электрохимических производств, в частности, к монтажу электролизеров, точнее к регенерации титановых анодов.Известен способ соединения анодов с токоподводами электролизеров при помощи сварки (1 .Недостатком этого способа является то,что в нем не решена задача отделения анодов для их регенерации восстановления окисно-рутениевого покрытия и последующей приварки.Известен способ дуговой обработки, при котором кромки, полученные с помощью плазменной резки, сваривают в дальнейшем без всякой дополнительной обработки 2 .Однако, при использовании извест О ного способа для обработки таких химически активных металлов, как титан, в металле шва, особенно в корневой части, возникают трещины. Это связано с тем, что при резке, время 25 существования ванны расплавленного металла в этой части полости реза является наибольшим и оплавленныйслой металла, остающийся на кромке реза, содержит вследствие взаимо р действия с окружающей атмосферойнаибольшее количество таких газовкак азот и кислород. Переход этихгазов в металл шва при последующейсварке обуславливает появление трещин в этой части сварного соединения.Кроме того, известный способ необеспечивает сохранения поперечного относительно линии реза размера анода при его плазменной резке и последующей сварке по месту реза, Эти недостатки препятствуют применению сварного соединения титановых анодов, имеющих активное (окисно-рутениевое)покрытие рабочей части.В связи с необходимостью периодического отделения анодов для ре- . генерации активного покрытия, их под. соединение производится в настоящее время титановым крепежом, что вызывает повышенный расход электроэнергии на потери в контактах, а также расход крепежа и дополнительный расход материала анодов на нахлестку.Известен способ восстановления пластинчатого титанового анода,при котором отделяют анод от токоподвода, регенерируют его покрытие и присоединяют анод к токоподводу (3 .Недостатком известного способа является повышенное контактное сопротивление, которое составляет более 10 мн. При этом дополнительный расход электроэнергии составляет, например, для электролизера на нагрузку 100 ка - 8500 квт час/год и для электролизера на нагрузку 50 ка - 4250 квт/час/год.Цель изобретения - улучшение качества восстановления анода путем уменьшения электросопротивления и исключения уменьшения длины анода.Указанная цель достигается тем,что анод отделяют резкой сжатой дугой, которую ориентируют к поверхности анода под углом не равным 90,после регенерации стыкуют разрезанные части острыми кромками и производят сварку,В случае наличия механическойобработки кромок, резку осуществляюттак, чтобы угол наклона плоскости,н которой лежат острые кромки к поверхности обрабатываемого анода составлял б 5-85Величина угла наклона сп плоскости, проходящей через острые кромкик обрабатываемой поверхности, определяется соотношением между толщинойразрезаемого анода и припуском намеханическую обработку, так что 3 О1 ЦА: В 26, где В - толщина, разрезаемого анода, б - припуск на механическую обработку.При изменении толщины анода от 2до 10 мм и припуска на механическую З 5обработку от 0,5- до 2 мм, величинаЩ находится н пределах от 2 до10 и (А, , соответственно, в пределах от б 5 до 85На фиг. 1 и 2 показаны соответственно схемы процессов плазменной резки аргоно-дуговой сварки по кромкам.выполненным плазменной резкой.На схеме приведены плазмотрон 1.для резки, плазменная дуга 2, токо -подвод 3, анод 4, близкорасположен- Яные к плазмотрону поверхности токсподвода 5 и анода б, дальние от плаз мотрона поверхности токоподвода 7 ианода 8, валик 9 напланленного ме -талла,формирующий корневой шов,горелка 10 для гаэодуговой сварки,сварочная дуга 11,сварной шов 12,выполненный по кромкам, подготовленным плазменной резкой,толщина 6 оплавленногослоя металла на близкорасположенных кпланмотрону кромках реза, толщина Допланленчого слоя металла на дальнихот плазмотрона кромках реза, угол Ф 1ориентаций плазменной дуги при резке, угол Фразделки кромок, получаемой плазмейной резкой. 6 ОСпособ осуществляется следующимобразом,Плазмотрон 1 перемещают относительно обрабатываемого изделия. Горение в полости реза плазменной ду- , 65 ги 2 обеспечивает отделение анода 4от токоподвода 3, Угол ориентацииплазменной дуги при резке выбираютисходя из требований формы разделкикромок и сохранения длины анода.При этом,сРЯТолщина оплавленного слоя металлана кромках реза имеет наименьшуювеличину у блиэрасположенных к плазмотрону поверхностей 5 и б и, соответственно, наибольшую величину удальних от плазмотрона поверхностей7 и 8. Аналогично изменяется и количество газов (азота и кислорода),растворенных в оплавленном при резке металла. Наличие газонасыщенногослоя на кромках реза обусловленопереходом газон из плазмообразующейсреды,а также их подсосом из окружающей атмосферы. При последующейсварке эти газы из ранее оплавленного слоя переходят в м талл шва,что обуславливает появление в немтрещин. Такая картина особенно характерна для корневого шва, имеющегонаибольшие зоны термического влиянияна обеих кромках и максимальный размер гаэонасыщенного слоя. Поэтомуотрезанный для регенерации анод перед последующей сваркой стыкуют острыми кромками. При этом дальняя отплазмотрона поверхностьда 7 становится близрасположеннойк сварочной горелке 10. За счет такого приема происходит выравниваниевеличины газонасыщеного слоя по высоте шва и уменьшение количестна газов, переходящих в корневой шов изранее оплавленного слоя, Поэтому ввалике 9, который находится и неблагоприятных условиях из-за того, чтоздесь доля участия присадочного металла н формировании шва 12 наименьшая, трещины практически не возникают. При необходимости повторногоотделения анода резку производят собратной стороны сварного шна 12.Примером выполнения предлагаемогоспособа явилась плазмено-дугонаярезка и последующая приварка анодовэлектролизера на 15 ка.,Отрезка гроизводилась по токоподнодящей части анодов, представляющей собой титановый (ВТ 1-0, листтолщиной 4 мм и длиной 250 мм. Вкачестве плазмообраэующей среды использовался техническийРежим резки: ток - 220 а; расгаза - 3,0 и/сек; скорость резки - 2,0 м/мин,Сварка производилась по месту реза в среде аргона на токе 170 а,инапряжении 40 В.Было обработано три группы анодов по 10 штук в кажцой.При резке первой группы анодовплазмотрон устанавливался так,чтобыострые кромки реза лежали в плоскос 747682ти перпендикулярной поверхности обрабатываемого анода. При этом уголориентации плазменной дуги Ф - 60 ОРезка второй группы анодов проводилась так, чтобы острые кромкилежали в плоскости наклонной в сторону тупых кромок с величиной угланаклона 70 О при угле ориейтации плаз;менной дуги 01 - 45 О.Приварка первой и второй группанодов к токоподводам производиласьпри стыковке острыми кромками, причем кромки анодов второй группы подвергались предварительной механической обработке.Третья, когдрольная, группа анодов отрезалась без образования острых кромок на противоположных плоскостях обрабатываемого анода при расположении осиплазменной дуги перпендикулярно обрабатываемой поверхности,а их приварка проводилась с сохране Онием взаимного расположения кромокреза.Аноды с восстановленным покрытиембыли установлены в электролизер, срокработы которого к настоящему времени составил более года. За этот период проведено два обследования состояния места реза-сварки и его электросопротивления,Проведенные замеры показали, что 30электросопротивление токоподводовдвух первых. групп анодов составляет5 мв, что не превышает величиныэлектросопротивления основного металла и на 10-15 мв меньше электро- З 5сопротивления болтового контактногосоединения. Трещин в швах,.выполненных по предлагаемому способу в 1 и 2 группах анодов не обнаружено. В свар. ных швах в анодах контрольной группы, выполненных обычным способом, обнаружены трещины до 15 мм, а также последующая коррозия дефектных свар" ных швов. Электросопротивление этих участков составляет 15-20 мв, что на 10-15 мв больше величины электро- сопротивления для первых двух групп анодов и для болтового контактного соединения.формула изобретенияСпособ восстановления титановогоанода, при котором отделяют анод оттокоподвода, регенерируют его покрытие и присоединяют анод к токоподводу, о т л и ч а ю щ и й с я .тем,что,с целью улучшения качества восстановления анода путем уменьшенияэлектросопротивления и исключения уменьшения длины анода, анод отделяют резкойсжатой дугой, которую ориентируют кповерхности анода под углом не равным90 О, после регенерации стыкуют разрезанные части острыми кромками и производят сварку.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент швеции 9 357890, кл.В 01 К 3/04, 1968.2. шапиро И.С. Влияние способаподготовки кромок на коррозионнуюстойкость сварных соединений из стали Х 18 Н 10 Т, Химическое и нефтяноемашиностроение, 1973, М 10, с.20-22,3, Патент США 93563878,кл, 204-256, 1968747682 ханова Муск а Корре Подписи Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная Составитель Л.Г,Волкова Техред Н,Бабу Закаэ 4308/5 Тираж 1160ЦНИИПИ Государственного комитетпо делам иэобретений и открыт113035, Москва, Е, Рауюска СССРйнаб., д.