钛管施工方案解析

1、钛管道施工方案编制：审核：主管：中化二建集团有限公司山东滨化工程项目部二 O 一三年三月十三日1. 工程概况 .22. 编制依据 .23. 施工方法及技术要求 .24. 焊接前准备 .45 钛管焊接 . .56. 焊接工艺 .77. 钛管安装8焊接施工注意事项 .99. 焊接施工管理 .910. 质量标准 .1011. 焊接质量控制12施工工机具计划 .1213. 劳动力计划 1314. 安全技术措施 1415. 焊接工艺评定 15、工程概况滨化集团股份有限公司化工分公司整体搬迁及综合技术改造项目现有钛管约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

2、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。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规范 GB50235-20102.4 钛管道施工及验收规范 HGJ217-862.5 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 GB50236-2011三、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钛管道施工及验收规范中的有关规定进行焊

3、接工艺评定，并根据评 定结果所编制的焊接工艺说明书、指导焊工严格进行施焊。3.3 保护罩的制作3.3.1 保护罩为“月牙”罩，结构由氩气导管、缓冲器、保护罩、密封口等组成。为避 免铁离子污染，所有保护用的结构材料采用铜材制作。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 6x1 的紫铜管、 =1.5 的紫铜皮和 150 目的铜丝网制作而成。3.3.2 制作保护罩时，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

4、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。四、焊接前准备4.1 管道安装前应具备的条件4.1.1 与管道有关的土建工程经检查合格 ,满足安装要求；4.1.2 与管道连接的设备找正合格，固定完毕；4.1.3 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。4.1.4 表面清理：用奥氏体不锈钢制的钢丝刷清除钛管所有焊接表面及坡口附近100mm 内的锈皮、油漆、脏物、灰尘和能与钛材起反应的杂物。用砂轮修整加工面， 清除飞边、毛刺、凸凹等缺陷。4.1.5 脱脂处理：用四氯化碳对焊丝和所有焊接表面、

5、坡口附近 50mm 内全部做脱脂 处理，处理后的表面应无任何残留物。4.1.6 现场搭一座 12 米*5 米*3 米的防风棚 ,钛管及钛管件不得与地面及其它铁质材料 直接接触，采用橡胶、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4.3 焊接方法和焊接材料4.3.1 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4.3.2 采用直流电源、正接法4.3.3 焊接材料采用与母材( TA2)同材质和纯度更高一级( T

6、A1)4.3.4 氩气纯度不应低与 99.99，含水量不大于 500mg/m34.3.5 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4.4 管子切割和坡口加工4.4.1 管道切割与坡口加工； 管材切割与坡口加工应在专门的作业场所内采用机械加工 方法进行。加工时要用非污染介质洁净水进行冷却，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表面平整无裂纹、 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。4.4.2 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

7、工应采用清洁专用工具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)2V5000.800.8每侧 501002V600.5211.5每侧 501004.5 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。4.6 管子或管件的焊口组对4.6.1 焊口组对间隙 01

8、mm4.6.2 组对时将钛管、配件对准、夹好，轴线不得偏移，间隙均匀一致，并应防止钛管 在装配中被损伤和污染。避免强制组对。4.6.3 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， 具体形式和尺寸应符合规范要求， 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4.6.4 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。4.6.5 定位焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣及氧化变

9、色等缺陷，发现缺陷应及时清除。4.7 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。五、钛管焊接5.1 焊接施工环境条件5.1.1 相对湿度不大于 90。5.1.2 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。5.1.3 环境温度不低于 5。5.2 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。5.2.1 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/

10、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。5.2.2 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。5.2.3 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

11、，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。5.4 钛管的焊接要点5.4.1 钛管的焊接宜采用手工钨极氩弧焊。5.4.2 焊丝的选用应与母材化学成份和力学性能相当其端部应修磨成园锥形。5.4.3 焊接选用直流

12、电源正接法，焊接位置宜采用水平转动平焊。5.4.4 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。5.4.5 管内充氩保护施焊时，应排净空气提前充氩，并保持微弱的正压和量流动状态。5.4.6 焊接过程中焊丝的加热端应处在氩气的保护之中。5.5 层间清理与保护 对多层焊道，在下一层施焊前，首先检查表面氧化程度，如有异常情况，应立即进行 表面处理或返修处理，处理时必须用专用的奥氏体不锈钢制钢丝刷和砂轮。5.6 焊缝表面酸洗钝化处理 钛材焊接后，经表面色泽检查合格后须对焊缝和热影响区进行酸洗钝化处理。酸洗后 必须立即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控制在

13、 40以下5.7 焊接检验所有焊缝均应进行外观检查， 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， 配合较快的焊接速度 进行施焊，电弧电压一般在 1014V 之间，焊接参数详见下表：壁厚 mm23447677焊接层数112233445钨极直径 mm2.02.02.03.03.0焊丝直径 mm2.03.03.03.03.0焊枪直径 mm10121620162016201620电压 V10121214121412141214电流 A407080110110140120180120180焊速 cm/min7.5 10101510

14、1510151015层间温度20020020020060606060保护区氩气充装系 数21.821.821.821.821.86.2 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

15、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 焊接操作过程是二人同时进行的，所以在焊接施工操作过程中，还应特别注意二 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1530 秒，使焊缝的表面温度低于 250方可停止供氩。七、钛管安装 经检验合格的预制管道

16、接单线图及安装质量要求进行管道安装。 安装时不能将铁质工具和支架与钛管直接接触，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，应防止其表面被硬物划伤。7.2 钛管宜采用尼龙带搬运，当使用钢丝绳、卡扣时，钢丝绳卡扣不得与钛管直接接 触，应采用橡胶、石棉、木板予以隔离。7.3 钛管安装后，不得再进行其它管道焊接。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、焊接施工注意事项8.1 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。8.2 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

17、、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9.2 根据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

18、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 出材料而后对其进行坡口制作、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。10.1.2 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10.1.3 焊缝经外观检查

19、合格后进行酸洗工艺，如下表：酸洗液配方24HF：3040HNO3：余量水（体积比）酸洗液温度60酸洗时间23 分钟备注：酸洗后立即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，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施焊，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

20、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。10.4.2 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。 十一、焊接质量控制 11.1组对质量控制：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

21、面与管中心垂直偏差等，均应控制在规定的范围内。11.2施焊质量控制：焊接重点控制焊工、焊材、焊接工艺和无损检测几个主要环节。 主要采取如下措施；11.3加强氩气对焊接区的保护11.3.1 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保护是焊接接头质量优劣的关键因素。 钛材管道的焊接保护都是通过管内通氩，管外用专门的保护罩来进行的。11.3.2 管内充氩保护，均采用分段充氩的方法。在焊口的两侧200300mm 的地方，作好密封装置，封好充氩。密封装置采用胶皮和不锈钢夹板封口。出气口采用 4mm 孔径，进气口采用 8mm孔径

22、，这样可保证将管内空气驱赶干净，达到氩气保护的目 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背面内凹缺陷。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保护被破坏。11.4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，无法准确掌握熔池的形成、结晶情况，容易产生内凹及熔合不良的缺陷，因此 焊工必须掌握要领，熟练操作，做到节奏均匀，快速填丝，控制熔池温度，才能保证 焊接质量。上岗焊工必须培训考试合格，在此基础上选出素质好、体力充沛的焊工进 行全

23、位置管道焊缝的焊接。11.5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，焊口多次受热会较大地降低材料的韧性，因此 在焊接过程中要精心组织管理，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。尤其要消除过度氧化、裂纹、未溶合、未焊透、内凹、缩孔等缺陷。在整个 焊接过程中要特别控制好层间温度、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。11.6质量检查11.6.1外观检查： 所有焊接接头焊缝表面应成型良好，与母材圆滑过渡，无表面气孔、 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。11.6.2

24、X 射线照相检查：按设计要求进行。十二、施工工机具计划序号名称规格单位数量1汽车吊25t台12汽车吊8t台13客货两用BJ130 型 2t辆14高频直流氩弧焊机WS5-315台105交直流电焊机2 BXZ-500台26角向磨光机125（P 型）台107砂轮切割机 500（PB 型）台28等离子切割机台19水平仪台3十三、劳动力计划序号工种人数备注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管工8下料组对、进行焊接保护、进行坡口和焊丝的处理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配合上述工种的工作7合计31十四

25、、安全技术措施14.1 安全施工基本要求14.1.1 进入现场，必须带好安全帽，扣好帽带。14.1.2 2m及 2m以上作业，必须系安全带，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，必须具有有效的安全接地和防雷及漏电保护设施。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，应注意不要与裸露的电线接触，以免发生触电事故。14.2 工具及设备使用14.2.1 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。14.2.2 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。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