钛管道施工方案.docx

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钛管道施工方案

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…………………………………………………………………4

5.焊接前准备………………………………………………………5

6.焊接工艺……………………………………………………………7

7.焊接施工注意事项…………………………………………………9

8.焊接施工管理………………………………………………………9

9.质量标准……………………………………………………………10

10.施工工机具计划…………………………………………………12

11.劳动力计划……………………………………………………13

12.施工用手段用料……………………………………………………13

13.安全技术措施……………………………………………………14

1.工程概况

20万吨／年离子膜烧碱装置电解工序现有钛管约850米，最大管径DN700，最小管径DN25，主要分布在电解厂房、脱氯框架、淡盐水受槽、阳极液排放槽周围，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减少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。

2、编制依据

2-1成达公司设计的施工蓝图

2-2离子膜烧碱装置《施工组织设计》

2-3《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97

2-4《钛管道施工及验收规范》HGJ217-86

2-5《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98

2-6中国化学工程第六建设公司《钛管道焊接工艺指导书》

2-7中国化学工程第六建设公司《施工方案及工法》

3、施工方法及技术要求

3-1管道焊接施工工序流程如下：

施工准备—管材检验—下料—坡口加工—焊丝、坡口表面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SHJ502-86、HGJ217-86《钛管道施工及验收规范》中的有关规定进行焊接工艺评定，并根据评定结果所编制的焊接工艺说明书、指导焊工严格进行培训，培训的焊工还需按SHJ502-86、HGJ217-86中的附录二进行焊工考试，考试合格方可上岗施焊

3-3内外保护罩的制作

3-3-1外保护罩为“月牙”罩，根据被焊件的曲率修磨蹄脚的弧度使其与被焊件的外弧相贴合，使其间隙尽量小，它由φ6x1的紫铜管、δ=1.5的紫铜皮和150目/寸的铜丝网制作而成

3-3-2本装置工程DN500以上采用内保护罩，DN500以下采用充氩保护。

内保护罩为“月牙”罩，根据被焊件的管道内弧度作成系列产品，它由φ6x1的紫铜管、δ=1.5的紫铜皮和150目/寸的铜丝网组焊而成

3-3-3不论内保护罩还是外保护罩，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所有空气排出；铜丝网与外壳交接处应密封，保护罩的外型结构尺寸一般选为：

长度60-100mm，宽度25-60mm，高度40-80mm，其内部体积不宜过大，这样不利于焊缝的保护，且消耗氩气的量较大

4、焊接

4.1钛材焊接特性

钛材与其他黑色金属材料相比较，具有独特的物理、化学性能，给焊接施工带来一定的困难，施工中应针对其焊接特性，采取相应的工艺措施，预防各种焊接缺陷的产生

4.1.1钛是银白色的轻金属，比重4.5g/m3、熔点1680℃、导热系数0.036卡/厘米秒℃、容积比热0.68卡/mm3℃、电阻系数47.8欧姆·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

4.1.2钛材在室温时比较稳定，但随着温度的升高钛的活性急剧地增大，钛材在固态时从250℃即开始强烈的吸收氢，从400℃开始吸收氧，从600℃开始吸收氮，钛吸收气体的性质使得钛材的焊接工艺过程中必须采取可靠的保护措施

4.1.3加强保护措施，主要要保护好三个区域：

焊缝熔池，已经凝固但温度尚在400℃以上的正面和背面焊缝，以及热影响区，焊接接头的保护效果可以从接头表面的色泽来判断，若焊接中保护效果不良时，钛管表面会氧化生成一层很厚的氧化膜，温度越高，氧化越严重，而氧化膜的颜色随其厚度的不同而变化，所以可根据焊接接头钛管表面的颜色来判断焊接保护效果

4.2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保护罩内输送的氩气局部地将焊件焊接处的空气排除掉，在氩气的保护下，利用焊嘴上的钨极与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，使用性能稳定的直流氩弧焊机，正极接法，根据被焊件的尺寸，选择适合的焊接工艺，完成焊接施工

4.3焊接施工环境条件

4.3.1相对湿度不大于90％

4.3.2焊接工作应尽量在予制厂进行，予制厂应有较好的防护棚使其不受风、雨的侵袭

4.3.3环境温度不低于5℃

5、焊接前准备

5.1管道安装前应具备的条件

5.1.1与管道有关的土建工程经检查合格,满足安装要求；

5.1.2与管道连接的设备找正合格，固定完毕；

5.1.3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行水压试验，内部已清理干净，并应填写阀门试验记录。

5-2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、管件的内外表面应光滑、清洁，无针孔，裂纹、折叠和腐蚀等缺陷；焊材表面应洁净、无氧化色，不应有裂纹、起皱、疤痕和夹杂等缺陷

5-3焊接方法和焊接材料

5-3-1焊接方法采用手工钨极氩弧焊，焊机应有高频引弧装置和电流衰减装置

5-3-2采用直流电源、正接法

5-3-3焊接材料采用与母材（TA2）同材质和纯度更高一级（TA1）

5-3-4氩气纯度不应低与99.99％，含水量不大于500mg/m3

5-3-5氩气输送管采用塑料软管，不得采用橡胶管或其他吸湿性材料

5-4管子切割和坡口加工

5-4-1管子切割采用机械切割方法其切割表面不得有氧化层，采用等离子弧切割时要用机械方法（砂轮）除去污染层，管子加工应采用清洁专用工具

5-4-2坡口形式为V型

5-4-3管子切口及坡口表面应平整，不得有裂纹、重皮，并清除毛刺、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2.5mm

5-5坡口及焊丝的清理

在焊接前应将坡口及两侧各30mm以内的内外表面清除油污后，用细锉或奥氏体不锈钢丝刷等机械方法清除其氧化膜，毛刺和表面缺陷，清理工具应专用，经机械清理后的表面，焊接前应使用不含硫的丙酮或乙醇进行脱脂处理，并避免将棉质纤维附于坡口表面，填充焊丝也应使用不含硫的丙酮或乙醇进行脱脂处理

5-6管子或管件的焊口组对

5-6-1焊口组对间隙0～1mm

5-6-2焊口组对时，壁厚相同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用过度型坡口形式进行，具体形式和尺寸见规范SHJ502-86、HGJ217-86要求，组对时一般需留有0.5-2mm间隙，这是因紧密接触端面的表面层是形成气孔的重要根源

5-6-3定位焊采用与正式焊接相同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1.3mm，焊点数根据管径和壁厚确定

5-6-4定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣及氧化变色等缺陷，发现缺陷应及时清除

5-7钨极直径应根据所使用的焊接电流大小进行选择，其端部应修磨成圆锥形

6、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，配合较快的焊接速度进行施焊，电弧电压一般在10～12V之间，焊接参数详见下表

焊件

规格

焊接位置

焊缝层次

填充金属

焊接电流

电弧

电压

（A）

焊接

速度

cm/min

喷嘴

尺寸

mm

氩气流量

牌号

直径

极性

电流（A）

φ32x2

水平

1

TA1

φ2

正极

50-70

10-12

3-6

φ１４－φ１８

焊枪18-24L/min

拖罩25-35L/min

管内罩20-30L/min

垂直

1

TA1

φ2

正极

60-80

10-12

5-8

φ１４－φ１８

φ108x3

水平

1

TA1

φ2

正极

80-100

10-12

5-8

φ１４－φ１８

垂直

1

TA1

φ2

正极

90-100

10-12

5-8

φ１４－φ１８

φ219x3以上

水平

1

TA1

φ2.5

正极

90-100

10-12

5-8

φ１４－φ１８

垂直

1

TA1

φ2.5

正极

90-110

10-12

6-9

φ１４－φ１８

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，在不影响观察溶池的情况下越小越好，应控制在10mm左右，以便得到良好的效果

6-3起弧时，焊距应提前送气，并采用高频引弧；熄弧时，应使用电流衰减装置和气体延时保护装置

6-4焊接操作过程中应注意保持焊枪、焊丝和焊件待焊部位三者之间的空间位置，焊丝与焊件之间的夹角一般为10°～20°，焊枪略向前倾斜与工件夹角为70°～80°，使氩气更多地保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行保护），焊距移动要均匀，采取直线运动，不能作横向摆动

6-5焊接操作过程是三人同时进行的，所以在焊接施工操作过程中还应特别注意三人配合协调及同步动作，要求固定搭配，掌握保护罩的助手移动保护罩的速度要与焊距的运动相协调

6-6填加焊丝和焊枪的运行速度要配合好，一般采用快送少加焊丝的填丝方法，焊丝端部要始终处于氩气的保护范围之内

6-7由于钛材很容易吸收气体，它在600℃吸收氮，400℃吸收氧，250℃吸收氢，所以要求对焊缝进行延时保护，即在熄弧后，氩气要继续接通15～30秒，使焊缝的表面温度低于250℃方可停止供氩

7、焊接施工注意事项

7-1施工场地应保持清洁，参与焊接操作人员要穿干净的工作服，戴干净的手套

7-2焊前仔细检查焊件内、外保护罩、焊丝表面的清理、清洁情况及焊机控制线路、水路、气路系统的工作状况

7-3焊前还应在试管（管道下料后剩余的管头）上进行试焊，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，察看有无气孔或其它缺陷

8、焊接施工管理

8-1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根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

8-2根据离子膜装置的钛材焊接工作量还应设一名焊接管理员进行焊接施工、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

8-3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，最大限度的减少现场焊接固定口的数量，按整个装置管道施工网络计划进度要求组织施工

8-4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行坡口制作、清洗、予制加工

9、质量标准

9-1外观及颜色检查

9-1-1焊缝表面应成形良好，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、错边量应控制在设计规定所允许的范围内

9-1-2焊缝的外观颜色检查应符合下表要求

保护效果

焊缝颜色

焊缝质量

良好

亮白

优良

尚好

黄色

可以

一般

蓝色

焊缝表面塑性有所下降

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

9-1-3焊缝经外观检查合格后进行酸洗工艺，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：

酸洗后立即用清水冲洗干净凉干

9-2射线探伤

9-2-1射线探伤在外观质量及颜色检查合格后进行，探伤比例按成达设计院下放的管材等级规定进行。

9-2-2探伤方法标准选择按SHJ502-86、HGJ217-86的规定进行评定

9-2-3底片评定标准按GB3323-82进行评定

9-3焊缝返修

焊缝经检验不合格部位必须进行返修，返修工艺按原焊接工艺进行，同一部位返修次数不得超过两次。

进行返修时，应进行质量分析，制定返修措施，经焊接责任工程师批准后进行，并在施焊记录中说明

9-4质量保证措施

9-4-1技术措施

A、严格按照焊接施工的各项技术要求进行施工

B、挑选操作技能水平高、责任心强的焊工进行培训使之熟练掌握钛材管道的焊接操作技能

C、应特别注意焊件、焊丝表面的清理质量及焊口组对质量、施焊前焊工应仔细检查

D、及时进行并迅速反馈焊缝质量检验评定结果，对焊缝中所出现的缺陷认真查找原因，提出预防措施

E、为焊工提供性能稳定可靠，能满足焊接施工工艺要求的焊机，内、外保护罩和清理工具

9-4-2管理措施

A、工作分工明确，落实到人

B、合理安排施工进度和焊接工作量，合理解决焊接质量、焊缝检验与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、加大施工过程中的控制，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

10.施工工机具计划

序号

名称

规格及材质

单位

数量

备注

一

起重机械

1

汽车吊

25t

台

1

2

汽车吊

8t

台

1

3

叉车

5t

台

2

二

运输设备

1

客货两用车

BJ130型2t

辆

1

2

载重汽车

ER940型8t

辆

1

三

焊接设备

1

高频直流氩弧焊机

WS5-315

台

8

2

交直流电焊机

BXZ-500

台

2

3

角向磨光机

φ125（P型）

台

10

4

砂轮切割机

φ500（PB型）

台

2

5

等离子切割机

台

1

四

检测设备

1

X射线探伤机

TX-2005

台

2

2

测厚仪

台

1

3

水平仪

台

5

11.劳动力计划

序号

工种

人数（人）

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

根据技术规范和设计文件等对现场焊接工作

全面检查和监督

3

焊接检验人员

2

对焊缝进行探伤和评片

4

管工

15

下料组对、进行焊接保护、进行坡口和焊丝的处理

5

电焊工

10

必须是持证上岗

6

起重工

2

负责吊装作业

7

其它工种

5

配合上述工种的工作

合计

36

12.施工用手段用料计划

名称

规格

单位

数量

备注

钢板

δ=12-14mm

平方米

30

工字钢

I14-16

米

140

瓦楞铁皮

δ=2mm

平方米

800

钢脚手管

Dn40

吨

5

脚手卡扣

套

200

U型扣

个

200

氧气瓶

个

10

乙炔瓶

个

5

氩气瓶

个

50

不锈钢钢丝刷

把

10

细锉

L=250mm

把

10

丙酮或乙醇

不含S

kg

50

道木

200*200*2500

根

80

跳板

块

150

钢丝绳

Kg

500

石棉板

δ=2mm

平方米

20

13、安全技术措施

13-1安全施工基本要求

13-1-1进入现场，必须带好安全帽，扣好帽带

13-1-22m及2m以上作业，必须系安全带，扣好保险扣

13-1-3高空作业时，不准往下或向下乱抛材料和工具的物件

13-1-4各种电动机械设备，必须具有有效的安全接地和防雷及漏电保护设施

13-1-5吊装区域非工作人员严禁入内

13-1-6搬运和吊装管子时，应注意不要与裸露的电线接触，以免发生触电事故

13-2工具及设备使用

13-2-1各种工具和设备在使用前应进行检查有无破损。

电动工具和电焊机应有可靠的接地，使用前应检查是否有漏电现象

13-2-2使用电动工具和电焊机时，应在空载情况下启动，操作人员应带上手套

13-2-3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

13-3高空作业

13-3-1在2米以上的高空作业的人员，必须经过体格检查和受过一定的训练，工作时必须系上安全带

13-3-2为高空作业搭设的脚手架，必须牢固可靠，侧面应有栏杆，脚手架上铺设的跳板必须结实，两端必须帮扎在脚手架上

13-3-3使用梯子时，竖立的角度不应大于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

13-3-4高空作业使用的工具，零件等，应放在工具袋中，或放在妥善的地点，上下传递物件不许抛丢，应系在绳子上吊下或放下

13-3-5吊装管子的绳索必须绑牢，吊装时要服从统一指挥，动作要协同一致，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

13-4吊装作业

吊装过程中要严格贯彻起吊令制度，在吊装安全和吊装质量上责任到人，与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情况，吊装作业人员要指挥明确，旗哨配合，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

13-5交叉作业

交叉作业人员要时刻注意上下、前后、左右的工况，做到“三不伤害”。

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，要悬挂安全网

13-6焊接

13-6-1焊工操作时应带上防护罩，穿绝缘鞋及戴防护手套

13-6-2氧气瓶、乙炔瓶、氩气瓶应按规定堆放

13-6-3现场易燃、易爆物应清除

13-6-4应遵守甲方、监理及项目经理部的有关安全防火规则、命令和通告

13-6-5焊接工作完毕后，应清理现场，切断用电设备电源

13-7管道试压

13-7-1管道试压前，应检查管道与支架的紧固性和管道盲板的牢靠性，确认无问题后才能进行试压

13-7-2管道试压时，应划定危险区，并安排人员负责警戒，禁止无关人员进入，升压和降压都应缓慢进行，不能过急

13-7-3管道吹扫的排气管，应接至安全地点