鈦管施工方案解析

1、鈦管道施工方案編制：審核：主管：中化二建集團有限公司山東濱化工程項目部二 O 一三年三月十三日1. 工程概況 .22. 編制依據(jù) .23. 施工方法及技術(shù)要求 .24. 焊接前準備 .45 鈦管焊接 . .56. 焊接工藝 .77. 鈦管安裝8焊接施工注意事項 .99. 焊接施工管理 .910. 質(zhì)量標準 .1011. 焊接質(zhì)量控制12施工工機具計劃 .1213. 勞動力計劃 1314. 安全技術(shù)措施 1415. 焊接工藝評定 15、工程概況濱化集團股份有限公司化工分公司整體搬遷及綜合技術(shù)改造項目現(xiàn)有鈦管約1344 米，最大管徑 DN350，最小管徑 DN25，現(xiàn)場管道安裝密集、施工難度大；另

2、鈦 材的焊接工藝要求盡量減少現(xiàn)場固定口的焊接工作量，加上鈦材焊接的特殊性，為保 證焊接質(zhì)量，特編制本方案。二、編制依據(jù)2.1 設(shè)計的施工藍圖2.2施工組織設(shè)計2.3 工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范 GB50235-20102.4 鈦管道施工及驗收規(guī)范 HGJ217-862.5 現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范 GB50236-2011三、施工方法及技術(shù)要求3.1 管道焊接施工工序流程如下： 施工準備管材檢驗下料坡口加工焊絲、坡口表面清理及坡口尺寸修整焊 件組對焊接焊縫外觀、顏色檢查焊縫射線檢查管道試壓系統(tǒng)吹掃。3.2 焊接工藝評定及焊工考試施工前按鈦管道施工及驗收規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定進行焊

3、接工藝評定，并根據(jù)評 定結(jié)果所編制的焊接工藝說明書、指導(dǎo)焊工嚴格進行施焊。3.3 保護罩的制作3.3.1 保護罩為“月牙”罩，結(jié)構(gòu)由氬氣導(dǎo)管、緩沖器、保護罩、密封口等組成。為避 免鐵離子污染，所有保護用的結(jié)構(gòu)材料采用銅材制作。根據(jù)被焊件的曲率修磨蹄腳的 弧度，使其與被焊件的外弧相貼合，使其間隙盡量小，它由 6x1 的紫銅管、 =1.5 的紫銅皮和 150 目的銅絲網(wǎng)制作而成。3.3.2 制作保護罩時，內(nèi)部均需盡可能做成圓滑過渡， 充氣室內(nèi)不應(yīng)有死角，以防氬 氣流通時達不到將所有空氣排出；銅絲網(wǎng)與外殼交接處應(yīng)密封，保護罩的外型結(jié)構(gòu)尺 寸一般選為： 長度 60-100mm，寬度 25-60mm，高

4、度 40-80mm，其內(nèi)部體積不宜過大， 這樣不利于焊縫的保護，且消耗氬氣的量較大。四、焊接前準備4.1 管道安裝前應(yīng)具備的條件4.1.1 與管道有關(guān)的土建工程經(jīng)檢查合格 ,滿足安裝要求；4.1.2 與管道連接的設(shè)備找正合格，固定完畢；4.1.3 管子、管件及閥門等已按設(shè)計要求核對無誤，閥門已按設(shè)計 要求進行水壓試 驗，內(nèi)部已清理干凈，并應(yīng)填寫閥門試驗記錄。4.1.4 表面清理：用奧氏體不銹鋼制的鋼絲刷清除鈦管所有焊接表面及坡口附近100mm 內(nèi)的銹皮、油漆、臟物、灰塵和能與鈦材起反應(yīng)的雜物。用砂輪修整加工面， 清除飛邊、毛刺、凸凹等缺陷。4.1.5 脫脂處理：用四氯化碳對焊絲和所有焊接表面、

5、坡口附近 50mm 內(nèi)全部做脫脂 處理，處理后的表面應(yīng)無任何殘留物。4.1.6 現(xiàn)場搭一座 12 米*5 米*3 米的防風棚 ,鈦管及鈦管件不得與地面及其它鐵質(zhì)材料 直接接觸，采用橡膠、石棉、木板予以隔離。4.2 管材和焊材的檢驗管材、 管件和焊材均應(yīng)有質(zhì)量證明書， 管材、管件的內(nèi)外表面應(yīng)光滑、 清潔，無針孔， 裂紋、折疊和腐蝕等缺陷；焊材表面應(yīng)潔凈、無氧化色，不應(yīng)有裂紋、起皺、疤痕和 夾雜等缺陷4.3 焊接方法和焊接材料4.3.1 焊接方法采用手工鎢極氬弧焊，焊機應(yīng)有高頻引弧裝置和電流衰減裝置4.3.2 采用直流電源、正接法4.3.3 焊接材料采用與母材( TA2)同材質(zhì)和純度更高一級( T

6、A1)4.3.4 氬氣純度不應(yīng)低與 99.99，含水量不大于 500mg/m34.3.5 氬氣輸送管采用塑料軟管，不得采用橡膠管或其他吸濕性材料4.4 管子切割和坡口加工4.4.1 管道切割與坡口加工； 管材切割與坡口加工應(yīng)在專門的作業(yè)場所內(nèi)采用機械加工 方法進行。加工時要用非污染介質(zhì)潔凈水進行冷卻，以防氧化。加工工具應(yīng)專用，并 保持清潔，以防鐵質(zhì)污染。 加工好的管口應(yīng)保證表面平整無裂紋、 重皮，并清除毛刺、 凹凸、縮口溶渣及氧化物等，切口平面最大傾斜度偏差不得超過 2.5mm。4.4.2 管子切割采用機械切割方法其切割表面不得有氧化層，采用等離子弧切割時要用機械方法(砂輪)除去污染層，管子加

7、工應(yīng)采用清潔專用工具4.4.3 坡口形式為 V 型，坡口條件如下：管壁厚 (mm)坡口形式坡口角度對口間 (mm)鈍邊 (mm)清理范圍 (mm)2V5000.800.8每側(cè) 501002V600.5211.5每側(cè) 501004.5 坡口及焊絲的清理在焊接前應(yīng)將坡口及兩側(cè)各 100mm 以內(nèi)的內(nèi)外表面清除油污后，用細銼或奧氏 體不銹鋼絲刷等機械方法清除其氧化膜，毛刺和表面缺陷，清理工具應(yīng)專用，經(jīng)機械 清理后的表面，焊接前應(yīng)使用不含硫的丙酮或乙醇進行脫脂處理，并避免將棉質(zhì)纖維 附于坡口表面，填充焊絲也應(yīng)使用不含硫的丙酮或乙醇進行脫脂處理。4.6 管子或管件的焊口組對4.6.1 焊口組對間隙 01

8、mm4.6.2 組對時將鈦管、配件對準、夾好，軸線不得偏移，間隙均勻一致，并應(yīng)防止鈦管 在裝配中被損傷和污染。避免強制組對。4.6.3 焊口組對時，壁厚相同的管子或管件應(yīng)做到內(nèi)整平齊，對口錯邊量不應(yīng)超過壁 厚的 10，且不大于 1mm，壁厚不同的管子或管件組對應(yīng)采用過度型坡口形式進行， 具體形式和尺寸應(yīng)符合規(guī)范要求， 組對時一般需留有 0.5-2mm 間隙，這是因緊密接觸 端面的表面層是形成氣孔的重要根源4.6.4 定位焊采用與正式焊接相同的焊接材料和焊接工藝，其焊縫長度一般為 10mm 左右，高度不超過 1.3mm，焊點數(shù)根據(jù)管徑和壁厚確定。4.6.5 定位焊縫不得有裂紋、氣孔、夾渣及氧化變

9、色等缺陷，發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)及時清除。4.7 鎢極直徑應(yīng)根據(jù)所使用的焊接電流大小進行選擇，其端部應(yīng)修磨成圓錐形。五、鈦管焊接5.1 焊接施工環(huán)境條件5.1.1 相對濕度不大于 90。5.1.2 焊接工作應(yīng)盡量在予制廠進行，予制廠應(yīng)有較好的防護棚使其不受風、雨的侵 襲。5.1.3 環(huán)境溫度不低于 5。5.2 鈦材焊接特性 鈦材與其他黑色金屬材料相比較，具有獨特的物理、化學性能，給焊接施工帶來 一定的困難，施工中應(yīng)針對其焊接特性，采取相應(yīng)的工藝措施，預(yù)防各種焊接缺陷的 產(chǎn)生。5.2.1 鈦是銀白色的輕金屬， 比重 4.5g/m3、熔點 1680、導(dǎo)熱系數(shù) 0.036 卡/厘米秒、 容積比熱 0.68卡/

10、mm3、電阻系數(shù) 47.8歐姆厘米/106，由于比熱及導(dǎo)熱系數(shù)較小， 所以，在焊接鈦材時所需的功率比一般碳鋼和不銹鋼要小，而且焊透性也較好。5.2.2 鈦材在室溫時比較穩(wěn)定，但隨著溫度的升高鈦的活性急劇地增大，鈦材在固態(tài) 時從 250即開始強烈的吸收氫， 從 400開始吸收氧， 從600開始吸收氮， 鈦吸收 氣體的性質(zhì)使得鈦材的焊接工藝過程中必須采取可靠的保護措施。5.2.3 加強保護措施， 主要要保護好三個區(qū)域： 焊縫熔池，已經(jīng)凝固但溫度尚在 400 以上的正面和背面焊縫，以及熱影響區(qū)，焊接接頭的保護效果可以從接頭表面的色澤 來判斷，若焊接中保護效果不良時，鈦管表面會氧化生成一層很厚的氧化膜

11、，溫度越 高，氧化越嚴重，而氧化膜的顏色隨其厚度的不同而變化，所以可根據(jù)焊接接頭鈦管 表面的顏色來判斷焊接保護效果5.3 焊接原理 鈦管的手工鎢極氬弧焊是通過焊嘴噴出的氬氣和保護罩內(nèi)輸送的氬氣 局部地將焊件焊接處的空氣排除掉，在氬氣的保護下，利用焊嘴上的鎢極與工件之間 產(chǎn)生的電弧熱來加熱和熔化焊件、焊絲，通過它們的共同熔化，結(jié)晶而形成焊縫，使 用性能穩(wěn)定的直流氬弧焊機，正極接法，根據(jù)被焊件的尺寸，選擇適合的焊接工藝， 完成焊接施工。5.4 鈦管的焊接要點5.4.1 鈦管的焊接宜采用手工鎢極氬弧焊。5.4.2 焊絲的選用應(yīng)與母材化學成份和力學性能相當其端部應(yīng)修磨成園錐形。5.4.3 焊接選用直流

12、電源正接法，焊接位置宜采用水平轉(zhuǎn)動平焊。5.4.4 在保證焊接質(zhì)量的前提下應(yīng)選用小線能量焊接層間溫度應(yīng)低于200。C。5.4.5 管內(nèi)充氬保護施焊時，應(yīng)排凈空氣提前充氬，并保持微弱的正壓和量流動狀態(tài)。5.4.6 焊接過程中焊絲的加熱端應(yīng)處在氬氣的保護之中。5.5 層間清理與保護 對多層焊道，在下一層施焊前，首先檢查表面氧化程度，如有異常情況，應(yīng)立即進行 表面處理或返修處理，處理時必須用專用的奧氏體不銹鋼制鋼絲刷和砂輪。5.6 焊縫表面酸洗鈍化處理 鈦材焊接后，經(jīng)表面色澤檢查合格后須對焊縫和熱影響區(qū)進行酸洗鈍化處理。酸洗后 必須立即用水徹底沖洗以除去殘留在焊件上的酸液。整個酸洗過程的溫度應(yīng)控制在

13、 40以下5.7 焊接檢驗所有焊縫均應(yīng)進行外觀檢查， X 射線照相檢查和壓力試驗等項檢驗，均應(yīng)合格六、焊接工藝6.1 在保證焊透和融合良好的前提下， 選用較小的焊接電流， 配合較快的焊接速度 進行施焊，電弧電壓一般在 1014V 之間，焊接參數(shù)詳見下表：壁厚 mm23447677焊接層數(shù)112233445鎢極直徑 mm2.02.02.03.03.0焊絲直徑 mm2.03.03.03.03.0焊槍直徑 mm10121620162016201620電壓 V10121214121412141214電流 A407080110110140120180120180焊速 cm/min7.5 10101510

14、1510151015層間溫度20020020020060606060保護區(qū)氬氣充裝系 數(shù)21.821.821.821.821.86.2 鈦材焊接時因電流較小， 電弧挺度小， 所以電弧不宜過長， 焊 距噴嘴到工件的距 離，在不影響觀察溶池的情況下越小越好，應(yīng)控制在 10mm 左右，以便得到良好的效 果。6.3 起弧時，焊距應(yīng)提前送氣，并采用高頻引??；熄弧時，應(yīng)使用電流衰減裝置和氣 體延時保護裝置。6.4 焊接操作過程中應(yīng)注意保持焊槍、焊絲和焊件待焊部位三者之間的空間位置，焊 絲與焊件之間的夾角一般為 10 20，焊槍略向前傾斜與工件夾角為 70 80使氬氣更多地保護溶池前受熱的區(qū)域 （因溶池后已

15、焊完的焊縫已有拖罩內(nèi)氬氣進行保 護），焊距移動要均勻，采取直線運動，不能作橫向擺動。6.5 焊接操作過程是二人同時進行的，所以在焊接施工操作過程中，還應(yīng)特別注意二 人配合協(xié)調(diào)及同步動作，要求固定搭配，掌握保護罩的助手移動保護罩的速度要與焊 距的運動相協(xié)調(diào)。6.6 填加焊絲和焊槍的運行速度要配合好，一般采用快送少加焊絲的填絲方法，焊絲 端部要始終處于氬氣的保護范圍之內(nèi)。6.7 由于鈦材很容易吸收氣體，它在 600吸收氮， 400吸收氧， 250吸收氫，所 以要求對焊縫進行延時保護，即在熄弧后，氬氣要繼續(xù)接通1530 秒，使焊縫的表面溫度低于 250方可停止供氬。七、鈦管安裝 經(jīng)檢驗合格的預(yù)制管道

16、接單線圖及安裝質(zhì)量要求進行管道安裝。 安裝時不能將鐵質(zhì)工具和支架與鈦管直接接觸，不能用強制方法固定鈦管。安裝時的現(xiàn)場固定焊口， 焊接工藝同預(yù)制管道時的工藝。7.1 管道安裝時，應(yīng)防止其表面被硬物劃傷。7.2 鈦管宜采用尼龍帶搬運，當使用鋼絲繩、卡扣時，鋼絲繩卡扣不得與鈦管直接接 觸，應(yīng)采用橡膠、石棉、木板予以隔離。7.3 鈦管安裝后，不得再進行其它管道焊接。當其它管道需要焊接時，嚴禁將焊渣等 焊接飛濺物落在鈦管上。八、焊接施工注意事項8.1 施工場地應(yīng)保持清潔，參與焊接操作人員要穿干凈的工作服，戴干凈的手套。8.2 焊前仔細檢查焊件內(nèi)、外保護罩、焊絲表面的清理、清潔情況及 焊機控制線路、 水路

17、、氣路系統(tǒng)的工作狀況8.3 焊前還應(yīng)在試管（管道下料后剩余的管頭）上進行試焊，調(diào)整好 焊接工藝參數(shù)， 并檢查焊道成形外觀顏色及內(nèi)部質(zhì)量，內(nèi)部質(zhì)量可用砂輪輕輕磨去一層，察看有無氣 孔或其它缺陷九、焊接施工管理9.1 鈦材的焊接工作應(yīng)設(shè)置專業(yè)的焊接技術(shù)人員， 焊接技術(shù)人員施工 前根據(jù)焊接工藝 評定結(jié)果編制焊接施工方案和焊接工藝說明書， 并負責解決施工中出現(xiàn)的焊接技術(shù)和 質(zhì)量問題、收集、整理焊接施工技術(shù)資料9.2 根據(jù)裝置的鈦材焊接工作量還應(yīng)設(shè)一名焊接管理員進行焊接施工、現(xiàn)場環(huán)境條件的記錄，聯(lián)系焊縫外觀顏色檢查和射線探傷檢查等工作9.3 由管工大作業(yè)組長負責予制工作量的深度， 確定固定口的位置， 最

18、大限度的減少 現(xiàn)場焊接固定口的數(shù)量，按整個裝置管道施工網(wǎng)絡(luò)計劃進度要求組織施工9.4 管材、管件和焊接材料由供應(yīng)部門集中統(tǒng)一管理， 作業(yè)組按單線 圖從供應(yīng)部門領(lǐng) 出材料而后對其進行坡口制作、清洗、予制加工十、質(zhì)量標準10.1 外觀顏色檢查及探傷比例10.1.1 焊縫表面應(yīng)成形良好，不允許存在裂紋未融合、過燒、飛濺性 溶渣及氣孔等 缺陷。加強高度咬邊、錯邊量應(yīng)控制在設(shè)計規(guī)定所允許的范圍內(nèi)。10.1.2 焊縫的外觀顏色檢查應(yīng)符合下表要求保護效果焊縫顏色焊縫質(zhì)量良好亮白優(yōu)良尚好黃色可以一般藍色焊縫表面塑性有所下降較差青紫焊縫塑性顯著下降，不允許極差土灰焊縫充分氧化，不允許10.1.3 焊縫經(jīng)外觀檢查

19、合格后進行酸洗工藝，如下表：酸洗液配方24HF：3040HNO3：余量水（體積比）酸洗液溫度60酸洗時間23 分鐘備注：酸洗后立即用清水沖洗干凈涼干10.2 射線探傷 按設(shè)計文件管道特性表要求檢查等級為級，探傷比例為 100%。10.3 焊縫返修 焊縫經(jīng)檢驗不合格部位必須進行返修，返修工藝按原焊接工藝進行，同一部位返修次 數(shù)不得超過兩次，并在施焊記錄中說明 。10.4 質(zhì)量保證措施10.4.1 技術(shù)措施A 、 嚴格按照焊接施工的各項技術(shù)要求進行施工。B、挑選操作技能水平高、責任心強的焊工進行施焊，使之熟練掌握鈦材管道的焊接 操作技能。C、應(yīng)特別注意焊件、 焊絲表面的清理質(zhì)量及焊口組對質(zhì)量、 施

20、焊前焊工應(yīng)仔細檢查。D、及時進行并迅速反饋焊縫質(zhì)量檢驗評定結(jié)果， 對焊縫中所出現(xiàn)的缺陷認真查找原 因，提出預(yù)防措施。E、為焊工提供性能穩(wěn)定可靠，能滿足焊接施工工藝要求的焊機，內(nèi)、外保護罩和清 理工具。10.4.2 管理措施A 、 工作分工明確，落實到人B、合理安排施工進度和焊接工作量，合理解決焊接質(zhì)量、焊縫檢驗與施工進度之 間的關(guān)系。C、焊工、專職檢查人員及檢驗人員要嚴把質(zhì)量關(guān)。D、加大施工過程中的控制，加強管理力度，以創(chuàng)精品工程的要求來組織施工。E、加強對成品半成品的防護工作。 十一、焊接質(zhì)量控制 11.1組對質(zhì)量控制：組對時須將方向長度偏差、間距偏差、角度偏差、法蘭相鄰螺栓 距離偏差、法蘭

21、面與管中心垂直偏差等，均應(yīng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。11.2施焊質(zhì)量控制：焊接重點控制焊工、焊材、焊接工藝和無損檢測幾個主要環(huán)節(jié)。 主要采取如下措施；11.3加強氬氣對焊接區(qū)的保護11.3.1 鈦在 250以上吸氫， 400以上吸氧， 600以上吸氮，這些元素的滲入將大 大降低鈦的力學性能。因此氬氣對熱態(tài)焊縫的保護是焊接接頭質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵因素。 鈦材管道的焊接保護都是通過管內(nèi)通氬，管外用專門的保護罩來進行的。11.3.2 管內(nèi)充氬保護，均采用分段充氬的方法。在焊口的兩側(cè)200300mm 的地方，作好密封裝置，封好充氬。密封裝置采用膠皮和不銹鋼夾板封口。出氣口采用 4mm 孔徑，進氣口采用 8mm孔徑

22、，這樣可保證將管內(nèi)空氣驅(qū)趕干凈，達到氬氣保護的目 的，另一方面保證管內(nèi)做正壓，防止外部空氣進入，有利于焊縫成形。但也不能使正 壓力過大，壓力過大將使溶池金屬噴出或產(chǎn)生背面內(nèi)凹缺陷。進氣側(cè)應(yīng)密封嚴密，防 止進氬氣時從縫隙處帶人空氣而導(dǎo)致氬氣保護被破壞。11.4加強焊工培訓(xùn)，提高全位置焊口質(zhì)量 對于鈦管的全位置焊口的焊接，是現(xiàn)場施工的一個重要突破口。由于操作受阻和視線 不好，無法準確掌握熔池的形成、結(jié)晶情況，容易產(chǎn)生內(nèi)凹及熔合不良的缺陷，因此 焊工必須掌握要領(lǐng)，熟練操作，做到節(jié)奏均勻，快速填絲，控制熔池溫度，才能保證 焊接質(zhì)量。上崗焊工必須培訓(xùn)考試合格，在此基礎(chǔ)上選出素質(zhì)好、體力充沛的焊工進 行全

23、位置管道焊縫的焊接。11.5嚴格執(zhí)行焊接工藝，提高焊縫一次合格率由于鈦材焊接的特殊要求和工藝特點，焊口多次受熱會較大地降低材料的韌性，因此 在焊接過程中要精心組織管理，嚴格執(zhí)行工藝制度、最大可能地提高焊工的一次焊接 合格率。尤其要消除過度氧化、裂紋、未溶合、未焊透、內(nèi)凹、縮孔等缺陷。在整個 焊接過程中要特別控制好層間溫度、焊接線能量、焊材、焊接環(huán)境等工藝要素。由專 人負責測量和記錄工藝數(shù)據(jù)，專人負責保管和清理焊絲。11.6質(zhì)量檢查11.6.1外觀檢查： 所有焊接接頭焊縫表面應(yīng)成型良好，與母材圓滑過渡，無表面氣孔、 裂紋、凹陷等缺陷。熱影響區(qū)顏色多為銀白色和金黃色，有少數(shù)焊口為紫色。11.6.2

24、X 射線照相檢查：按設(shè)計要求進行。十二、施工工機具計劃序號名稱規(guī)格單位數(shù)量1汽車吊25t臺12汽車吊8t臺13客貨兩用BJ130 型 2t輛14高頻直流氬弧焊機WS5-315臺105交直流電焊機2 BXZ-500臺26角向磨光機125（P 型）臺107砂輪切割機 500（PB 型）臺28等離子切割機臺19水平儀臺3十三、勞動力計劃序號工種人數(shù)備注1焊接技術(shù)人員1負責焊接工程的技術(shù)人員2焊接檢查人員1根據(jù)技術(shù)規(guī)范和設(shè)計文件等對現(xiàn)場焊接工作全面檢查和監(jiān)督3管工8下料組對、進行焊接保護、進行坡口和焊絲的處理4電焊工10必須是持證上崗5起重工1負責吊裝作業(yè)6其它工種10配合上述工種的工作7合計31十四

25、、安全技術(shù)措施14.1 安全施工基本要求14.1.1 進入現(xiàn)場，必須帶好安全帽，扣好帽帶。14.1.2 2m及 2m以上作業(yè)，必須系安全帶，扣好保險扣。14.1.3 高空作業(yè)時，不準往下或向下亂拋材料和工具的物件。14.1.4 各種電動機械設(shè)備，必須具有有效的安全接地和防雷及漏電保護設(shè)施。14.1.5 吊裝區(qū)域非工作人員嚴禁入內(nèi)。14.1.6 搬運和吊裝管子時，應(yīng)注意不要與裸露的電線接觸，以免發(fā)生觸電事故。14.2 工具及設(shè)備使用14.2.1 各種工具和設(shè)備在使用前應(yīng)進行檢查有無破損。 電動工具和電焊機應(yīng)有可靠的 接地，使用前應(yīng)檢查是否有漏電現(xiàn)象。14.2.2 使用電動工具和電焊機時，應(yīng)在空載情況下啟動，操作人員應(yīng)帶上手套。14.2.3 切割管子時，被切的管子除用切割機本身的夾具夾持外，還應(yīng)當有適當?shù)闹Ъ?支撐，管子將切斷時應(yīng)有人扶住，以免管子墜