钛管施工方案.docx
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钛管施工方案
钛管道施工方案
主管：
中化二建集团山东滨化工程工程部
二O一三年三月十三日
1.工程概况………………………………………………………….2
2.编制依据………………………………………………………….2
3.施工方法及技术要求…………………………………………….2
4.焊接前打算……………………………………………………………….4
5钛管焊接.……………………………………………………….5
6.焊接工艺………………………………………………………….7
7.钛管安装
8．焊接施工考前须知……………………………………………….9
9.焊接施工管理…………………………………………………….9
10.质量标准………………………………………………………….10
11.焊接质量限制
12．施工工机具方案………………………………………………...12
13.劳动力方案………………………………………………………13
14.平安技术措施……………………………………………………14
15.焊接工艺评定……………………………………………………15
一,工程概况
滨化集团股份化工分公司整体搬迁及综合技术改造工程现有钛管约1344米，最大管径DN350，最小管径DN25，现场管道安装密集,施工难度大；另钛材的焊接工艺要求尽量削减现场固定口的焊接工作量，加上钛材焊接的特殊性，为保证焊接质量，特编制本方案。
二,编制依据
2.1设计的施工蓝图
2.2施工组织设计
2.3工业金属管道工程施工及验收标准GB50235-2021
2.4钛管道施工及验收标准HGJ217-86
2.5现场设备,工业管道焊接工程施工及验收标准GB50236-2021
三,施工方法及技术要求
3.1管道焊接施工工序流程如下：
施工打算—管材检验—下料—坡口加工—焊丝,坡口外表清理及坡口尺寸修整—焊件组对—焊接—焊缝外观,颜色检查—焊缝射线检查—管道试压—系统吹扫。
3.2焊接工艺评定及焊工考试
施工前按钛管道施工及验收标准中的有关规定进展焊接工艺评定，并依据评定结果所编制的焊接工艺说明书,指导焊工严格进展施焊。
3.3爱护罩的制作
3.3.1爱护罩为“月牙〞罩，构造由氩气导管,缓冲器,爱护罩,密封口等组成。
为防止铁离子污染，全部爱护用的构造材料采纳铜材制作。
依据被焊件的曲率修磨蹄脚的弧度，使其和被焊件的外弧相贴合，使其间隙尽量小，它由φ6x1的紫铜管,δ。
3.3.2制作爱护罩时，内部均需尽可能做成圆滑过渡，充气室内不应有死角，以防氩气流通时达不到将全部空气排出；铜丝网和外壳交接处应密封，爱护罩的外型构造尺寸一般选为：
长度60-100mm，宽度25-60mm，高度40-80mm，其内部体积不宜过大，这样不利于焊缝的爱护，且消耗氩气的量较大。
四,焊接前打算
4.1管道安装前应具备的条件
4和管道有关的土建工程经检查合格,满意安装要求；
4和管道连接的设备找正合格，固定完毕；
4管子,管件及阀门等已按设计要求核对无误，阀门已按设计要求进展水压试验，内部已清理干净，并应填写阀门试验记录。
外表清理：
用奥氏体不锈钢制的钢丝刷去除钛管全部焊接外表及坡口旁边100mm内的锈皮,油漆,脏物,灰尘和能和钛材起反响的杂物。
用砂轮修整加工面，去除飞边,毛刺,凸凹等缺陷。
脱脂处理：
用四氯化碳对焊丝和全部焊接外表,坡口旁边50mm内全部做脱脂处理，处理后的外表应无任何残留物。
现场搭一座12米*5米*3米的防风棚,钛管及钛管件不得和地面及其它铁质材料直接接触，采纳橡胶,石棉,木板予以隔离。
4.2管材和焊材的检验
管材,管件和焊材均应有质量证明书，管材,管件的内外外表应光滑,清洁，无针孔，裂纹,折叠和腐蚀等缺陷；焊材外表应干净,无氧化色，不应有裂纹,起皱,疤痕和夹杂等缺陷
4.3焊接方法和焊接材料
4焊接方法采纳手工钨极氩弧焊，焊机应有高频引弧装置和电流衰减装置
4采纳直流电源,正接法
4焊接材料采纳和母材〔TA2〕同材质和纯度更高一级〔TA1〕
4氩气纯度不应低和99.99％，含水量不大于500mg/m3
4氩气输送管采纳塑料软管，不得采纳橡胶管或其他吸湿性材料
4.4管子切割和坡口加工
4管道切割和坡口加工；管材切割和坡口加工应在特地的作业场所内采纳机械加工方法进展。
加工时要用非污染介质干净水进展冷却，以防氧化。
加工工具应专用，并保持清洁，以防铁质污染。
加工好的管口应保证外表平整无裂纹,重皮，并去除毛刺,凹凸,缩口溶渣及氧化物等，切口平面最大倾斜度偏差不得超过。
管子切割采纳机械切割方法其切割外表不得有氧化层，采纳等离子弧切割时要用机械方法〔砂轮〕除去污染层，管子加工应采纳清洁专用工具
4.4.3坡口形式为V型，坡口条件如下：
管壁厚（mm）
坡口形式
坡口角度
对口间（mm）
钝边（mm）
清理范围（mm）
≤2
V
50°
每侧50～100
＞2
V
60°
0.5～2
每侧50～100
4.5坡口及焊丝的清理
在焊接前应将坡口及两侧各100mm以内的内外外表去除油污后，用细锉或奥氏体不锈钢丝刷等机械方法去除其氧化膜，毛刺和外表缺陷，清理工具应专用，经机械清理后的外表，焊接前应运用不含硫的丙酮或乙醇进展脱脂处理，并防止将棉质纤维附于坡口外表，填充焊丝也应运用不含硫的丙酮或乙醇进展脱脂处理。
4.6管子或管件的焊口组对
4焊口组对间隙0～1mm
组对时将钛管,配件对准,夹好，轴线不得偏移，间隙匀称一样，并应防止钛管在装配中被损伤和污染。
防止强制组对。
4.6.3焊口组对时，壁厚一样的管子或管件应做到内整平齐，对口错边量不应超过壁厚的10％，且不大于1mm，壁厚不同的管子或管件组对应采纳过度型坡口形式进展，详细形式和尺寸应符合标准-2mm间隙，这是因严密接触端面的外表层是形成气孔的重要根源
4.6.4定位焊采纳和正式焊接一样的焊接材料和焊接工艺，其焊缝长度一般为10mm左右，高度不超过，焊点数依据管径和壁厚确定。
4.6.5定位焊缝不得有裂纹,气孔,夹渣及氧化变色等缺陷，发觉缺陷应刚好去除。
4.7钨极直径应依据所运用的焊接电流大小进展选择，其端部应修磨成圆锥形。
五,钛管焊接
5.1焊接施工环境条件
相对湿度不大于90％。
焊接工作应尽量在予制厂进展，予制厂应有较好的防护棚使其不受风,雨的侵袭。
环境温度不低于5℃。
5.2钛材焊接特性
钛材和其他黑色金属材料相比拟，具有独特的物理,化学性能，给焊接施工带来肯定的困难，施工中应针对其焊接特性，实行相应的工艺措施，预防各种焊接缺陷的产生。
5.2.1钛是银白色的轻金属，比重/m3,熔点1680℃℃3℃·厘米/106，由于比热及导热系数较小，所以，在焊接钛材时所需的功率比一般碳钢和不锈钢要小，而且焊透性也较好。
.2钛材在室温时比拟稳定，但随着温度的上升钛的活性急剧地增大，钛材在固态时从250℃即开场剧烈的汲取氢，从400℃开场汲取氧，从600℃开场汲取氮，钛汲取气体的性质使得钛材的焊接工艺过程中必须实行牢靠的爱护措施。
.3加强爱护措施，主要要爱护好三个区域：
焊缝熔池，已经凝固但温度尚在400℃以上的正面和反面焊缝，以及热影响区，焊接接头的爱护效果可以从接头外表的色泽来推断，假设焊接中爱护效果不良时，钛管外表会氧化生成一层很厚的氧化膜，温度越高，氧化越严峻，而氧化膜的颜色随其厚度的不同而改变，所以可依据焊接接头钛管外表的颜色来推断焊接爱护效果
5.3焊接原理钛管的手工钨极氩弧焊是通过焊嘴喷出的氩气和爱护罩内输送的氩气局部地将焊件焊接处的空气解除掉，在氩气的爱护下，利用焊嘴上的钨极和工件之间产生的电弧热来加热和熔化焊件,焊丝，通过它们的共同熔化，结晶而形成焊缝，运用性能稳定的直流氩弧焊机，正极接法，依据被焊件的尺寸，选择适合的焊接工艺，完成焊接施工。
5.4钛管的焊接要点
5钛管的焊接宜采纳手工钨极氩弧焊。
5焊丝的选用应和母材化学成份和力学性能相当其端部应修磨成园锥形。
5焊接选用直流电源正接法，焊接位置宜采纳水平转动平焊。
5在保证焊接质量的前提下应选用小线能量焊接层间温度应低于200。
C。
5管内充氩爱护施焊时，应排净空气提前充氩，并保持微弱的正压和量流淌状态。
5焊接过程中焊丝的加热端应处在氩气的爱护之中。
层间清理和爱护
对多层焊道，在下一层施焊前，首先检查外表氧化程度，如有异样状况，应马上进展外表处理或返修处理，处理时必须用专用的奥氏体不锈钢制钢丝刷和砂轮。
焊缝外表酸洗钝化处理
钛材焊接后，经外表色泽检查合格后须对焊缝和热影响区进展酸洗钝化处理。
酸洗后必须马上用水彻底冲洗．以除去残留在焊件上的酸液。
整个酸洗过程的温度应限制在40℃以下
焊接检验
全部焊缝均应进展外观检查，X射线照相检查和压力试验等项检验，均应合格。
六,焊接工艺
6.1在保证焊透和融合良好的前提下，选用较小的焊接电流，协作较快的焊接速度进展施焊，电弧电压一般在10～14V之间，焊接参数详见下表：
壁厚mm
≤2
3～4
4～7
6～7
＞7
焊接层数
1
1～2
2～3
3～4
4～5
钨极直径mm
焊丝直径mm
焊枪直径mm
10～12
16～20
16～20
16～20
16～20
电压V
10～12
12～14
12～14
12～14
12～14
电流A
40～70
80～110
110～140
120～180
120～180
焊速cm/min
7.5～10
10～15
10～15
10～15
10～15
层间温度℃
＜200
＜200
＜200
＜200
＜200
线能量KJ/cm
喷咀氩气l/min
8～12
12～15
15～20
15～20
15～20
爱护罩氩气l/min
16～25
25～30
35～45
35～45
35～45
管内氩气l/min
6～10
8～15
10～20
10～20
10～20
氩气爱护时间S
30～60
＞60
＞60
＞60
＞60
爱护区氩气充装系数
6.2钛材焊接时因电流较小，电弧挺度小，所以电弧不宜过长，焊距喷嘴到工件的距离，在不影响视察溶池的状况下越小越好，应限制在10mm左右，以便得到良好的效果。
6.3起弧时，焊距应提前送气，并采纳高频引弧；熄弧时，应运用电流衰减装置和气体延时爱护装置。
6.4焊接操作过程中应留意保持焊枪,焊丝和焊件待焊部位三者之间的空间位置，焊丝和焊件之间的夹角一般为10°～20°，焊枪略向前倾斜和工件夹角为70°～80°，使氩气更多地爱护溶池前受热的区域〔因溶池后已焊完的焊缝已有拖罩内氩气进展爱护〕，焊距移动要匀称，实行直线运动，不能作横向摇摆。
6.5焊接操作过程是二人同时进展的，所以在焊接施工操作过程中，还应特殊留意二人协作协调及同步动作，要求固定搭配，驾驭爱护罩的助手移动爱护罩的速度要和焊距的运动相协调。
6.6填加焊丝和焊枪的运行速度要协作好，一般采纳快送少加焊丝的填丝方法，焊丝端部要始终处于氩气的爱护范围之内。
6.7由于钛材很简单汲取气体，它在600℃汲取氮，400℃汲取氧，250℃汲取氢，所以要求对焊缝进展延时爱护，即在熄弧后，氩气要接着接通15～30秒，使焊缝的外表温度低于250℃方可停顿供氩。
七,钛管安装
经检验合格的预制管道接单线图及安装质量要求进展管道安装。
安装时不能将铁质工具和支架和钛管直接接触，不能用强制方法固定钛管。
安装时的现场固定焊口，焊接工艺同预制管道时的工艺。
7.1管道安装时，应防止其外表被硬物划伤。
7.2钛管宜采纳尼龙带搬运，当运用钢丝绳,卡扣时，钢丝绳卡扣不得和钛管直接接触，应采纳橡胶,石棉,木板予以隔离。
7.3钛管安装后，不得再进展其它管道焊接。
当其它管道需要焊接时，严禁将焊渣等焊接飞溅物落在钛管上。
八,焊接施工考前须知
8.1施工场地应保持清洁，参加焊接操作人员要穿干净的工作服，戴干净的手套。
8.2焊前细致检查焊件内,外爱护罩,焊丝外表的清理,清洁状况及焊机限制线路,水路,气路系统的工作状况
8.3焊前还应在试管〔管道下料后剩余的管头〕上进展试焊，调整好焊接工艺参数，并检查焊道成形外观颜色及内部质量，内部质量可用砂轮轻轻磨去一层，视察有无气孔或其它缺陷
九,焊接施工管理
9.1钛材的焊接工作应设置专业的焊接技术人员，焊接技术人员施工前依据焊接工艺评定结果编制焊接施工方案和焊接工艺说明书，并负责解决施工中出现的焊接技术和质量问题,收集,整理焊接施工技术资料
9.2依据装置的钛材焊接工作量还应设一名焊接收理员进展焊接施工,现场环境条件的记录，联系焊缝外观颜色检查和射线探伤检查等工作
9.3由管工大作业组长负责予制工作量的深度，确定固定口的位置，最大限度的削减现场焊接固定口的数量，按整个装置管道施工网络方案进度要求组织施工
9.4管材,管件和焊接材料由供应部门集中统一管理，作业组按单线图从供应部门领出材料而后对其进展坡口制作,清洗,予制加工
十,质量标准
10.1外观颜色检查及探伤比例
10.1.1焊缝外表应成形良好，不允许存在裂纹未融合,过烧,飞溅性溶渣及气孔等缺陷。
加强高度咬边,错边量应限制在设计规定所允许的范围内。
10.1.2焊缝的外观颜色检查应符合下表要求
爱护效果
焊缝颜色
焊缝质量
良好
亮白
优良
尚好
黄色
可以
一般
蓝色
焊缝外表塑性有所下降
较差
青紫
焊缝塑性显著下降，不允许
极差
土灰
焊缝充分氧化，不允许
10.1.3焊缝经外观检查合格后进展酸洗工艺，如下表：
酸洗液配方
2～4HF：
30～40HNO3：
余量水〔体积比〕
酸洗液温度
≤60℃
酸洗时间
2—3分钟
备注：
酸洗后马上用清水冲洗干净凉干
10.2射线探伤
按设计文件管道特性表要求检查等级为Ⅰ级，探伤比例为100%。
10.3焊缝返修
焊缝经检验不合格部位必须进展返修，返修工艺按原焊接工艺进展，同一部位返修次数不得超过两次，并在施焊记录中说明。
10.4质量保证措施
10.4.1技术措施
A,严格依据焊接施工的各项技术要求进展施工。
B,选择操作技能水平高,责任心强的焊工进展施焊，使之娴熟驾驭钛材管道的焊接操作技能。
C,应特殊留意焊件,焊丝外表的清理质量及焊口组对质量,施焊前焊工应细致检查。
D,刚好进展并快速反响焊缝质量检验评定结果，对焊缝中所出现的缺陷专心查找原因，提出预防措施。
E,为焊工供应性能稳定牢靠，能满意焊接施工工艺要求的焊机，内,外爱护罩和清理工具。
10.4.2管理措施
A,工作分工明确，落实到人
B,合理支配施工进度和焊接工作量，合理解决焊接质量,焊缝检验和施工进度之间的关系。
C,焊工,专职检查人员及检验人员要严把质量关。
D,加大施工过程中的限制，加强管理力度，以创精品工程的要求来组织施工。
E,加强对成品半成品的防护工作。
十一,焊接质量限制
组对质量限制：
组对时须将方向长度偏差,间距偏差,角度偏差,法兰相邻螺栓距离偏差,法兰面和管中心垂直偏差等，均应限制在规定的范围内。
施焊质量限制：
焊接重点限制焊工,焊材,焊接工艺和无损检测几个主要环节。
主要实行如下措施；
加强氩气对焊接区的爱护
钛在250℃以上吸氢，400℃以上吸氧，600℃以上吸氮，这些元素的渗入将大大降低钛的力学性能。
因此氩气对热态焊缝的爱护是焊接接头质量优劣的关键因素。
钛材管道的焊接爱护都是通过管内通氩，管外用特地的爱护罩来进展的。
11.管内充氩爱护，均采纳分段充氩的方法。
在焊口的两侧200～300mm的地方，作好密封装置，封好充氩。
密封装置采纳胶皮和不锈钢夹板封口。
出气口采纳φ4mm孔径，进气口采纳φ8mm孔径，这样可保证将管内空气驱逐干净，到达氩气爱护的目的，另一方面保证管内做正压，防止外部空气进入，有利于焊缝成形。
但也不能使正压力过大，压力过大将使溶池金属喷出或产生反面内凹缺陷。
进气侧应密封严密，防止进氩气时从缝隙处带人空气而导致氩气爱护被破坏。
加强焊工培训，提高全位置焊口质量
对于钛管的全位置焊口的焊接，是现场施工的一个重要突破口。
由于操作受阻和视线不好，无法精确驾驭熔池的形成,结晶状况，简单产生内凹及熔合不良的缺陷，因此焊工必须驾驭要领，娴熟操作，做到节奏匀称，快速填丝，限制熔池温度，才能保证焊接质量。
上岗焊工必须培训考试合格，在此根底上选出素养好,体力充分的焊工进展全位置管道焊缝的焊接。
严格执行焊接工艺，提高焊缝一次合格率
由于钛材焊接的特殊要求和工艺特点，焊口屡次受热会较大地降低材料的韧性，因此在焊接过程中要细心组织管理，严格执行工艺制度,最大可能地提高焊工的一次焊接合格率。
尤其要消退过度氧化,裂纹,未溶合,未焊透,内凹,缩孔等缺陷。
在整个焊接过程中要特殊限制好层间温度,焊接线能量,焊材,焊接环境等工艺要素。
由专人负责测量和记录工艺数据，专人负责保管和清理焊丝。
质量检查
外观检查：
全部焊接接头焊缝外表应成型良好，和母材圆滑过渡，无外表气孔,裂纹,凹陷等缺陷。
热影响区颜色多为银白色和金黄色，有少数焊口为紫色。
X射线照相检查：
按设计要求进展。
十二,施工工机具方案
序号
名称
规格
单位
数量
1
汽车吊
25t
台
1
2
汽车吊
8t
台
1
3
客货两用
BJ130型2t
辆
1
4
高频直流氩弧焊机
WS5-315
台
10
5
交直流电焊机
2BXZ-500
台
2
6
角向磨光机
φ125〔P型〕
台
10
7
砂轮切割机
φ500〔PB型〕
台
2
8
等离子切割机
台
1
9
水平仪
台
3
十三,劳动力方案
序号
工种
人数
备注
1
焊接技术人员
1
负责焊接工程的技术人员
2
焊接检查人员
1
依据技术标准和设计文件等对现场焊接工作全面检查和监视
3
管工
8
下料组对,进展焊接爱护,进展坡口和焊丝的处理
4
电焊工
10
必须是持证上岗
5
起重工
1
负责吊装作业
6
其它工种
10
协作上述工种的工作
7
合计
十四,平安技术措施
14.1平安施工根本要求
14.1.1进入现场，必须带好平安帽，扣好帽带。
14.1.22m及2m以上作业，必须系平安带，扣好保险扣。
14.1.3高空作业时，不准往下或向下乱抛材料和工具的物件。
14.1.4各种电动机械设备，必须具有有效的平安接地和防雷及漏电爱护设施。
14.1.5吊装区域非工作人员严禁入内。
14.1.6搬运和吊装管子时，应留意不要和袒露的电线接触，以免发生触电事故。
14.2工具及设备运用
14.2.1各种工具和设备在运用前应进展检查有无破损。
电开工具和电焊机应有牢靠的接地，运用前应检查是否有漏电现象。
14.2.2运用电开工具和电焊机时，应在空载状况下启动，操作人员应带上手套。
14.2.3切割管子时，被切的管子除用切割机本身的夹具夹持外，还应当有适当的支架支撑，管子将切断时应有人扶住，以免管子坠落伤人。
14.3高空作业
14.3.1在2米以上的高空作业的人员，必须经过体格检查和受过肯定的训练，工作时必须系上平安带。
14.3.2为高空作业搭设的脚手架，必须牢固牢靠，侧面应有栏杆，脚手架上铺设的跳板必须牢固，两端必须帮扎在脚手架上。
14.3.3运用梯子时，直立的角度不应大于60°和小于35°，梯子脚应当用麻布或橡皮包扎或有专人在下面扶住，以防梯子滑倒。
14.3.4高空作业运用的工具，零件等，应放在工具袋中，或放在妥当的地点，上下传递物件不许抛丢，应系在绳子上吊下或放下。
14.3.5吊装管子的绳索必须绑牢，吊装时要听从统一指挥，动作要协同一样，管子吊上管架后，必须装上管卡，不许浮放在支架上，以防掉下伤人。
14.4吊装过程中要严格贯彻起吊制度，在吊装平安和吊装质量上责任到人，和吊装作业无关的人员不得在现场，严禁在吊臂下停留和站人，以防坠物伤人。
吊车进场前，要探明吊车行走路线和站位处的地下状况，吊装作业人员要指挥明确，旗哨协作，严禁违章作业，吊装索具要和电线把线分开，以免把线漏电伤人。
14.5穿插作业人员要时刻留意上下,前后,左右的工况，做到“三不损害〞。
尤其是上层施工的人员，要防止工具和材料的坠落，必要时在施工密集的地方，要悬挂平安网。
14.6焊接
14.6.1焊工操作时应带上防护罩，穿绝缘鞋及戴防护手套。
14.6.2氧气瓶,乙炔瓶,氩气瓶应按规定堆放。
14.6.3现场易燃,易爆物应去除。
14.6.4应遵守甲方,监理及工程经理部的有关平安防火规那么,命令和通告。
14.6.5焊接工作完毕后，应清理现场，切断用电设备电源。
14.7管道试压
14.7.1管道试压前，应检查管道和支架的紧固性和管道盲板的牢靠性，确认无问题后才能进展试压。
14.7.2管道试压时，应划定危急区，并支配人员负责戒备，制止无关人员进入，升压和降压都应缓慢进展，不能过急。
14.7.3管道吹扫的排气管，应接至平安地点。
15焊接工艺评定
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