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1、工業(yè)鈦管焊接工藝一、前言鈦與鈦合金具有密度小、比強度高、良好的塑、韌性和耐腐蝕性能好的優(yōu)點。隨著工業(yè)的發(fā)展，鈦及鈦合金管道已廣泛應用于航空、航天工業(yè)、核工業(yè)、海洋工程、石油、化工、輕工、食品加工、冶金、電力、醫(yī)藥衛(wèi)生等行業(yè)。鈦的活潑性大，不僅在溶化狀態(tài)下，即使在400以上的固相態(tài)，也極易被水分、空氣、油脂及氧化物等污染，吸取氧、氮、氫、碳等，使焊接接頭塑性和韌性下降，并引起氣孔、裂紋。二、工藝特點本工藝系統(tǒng)總結(jié)了鈦管焊接的特點，與不銹鋼焊接相比操作上工藝有明顯的區(qū)別。我公司通過技術(shù)攻關, 成功掌握了鈦材工藝管道焊接技術(shù),經(jīng)在工程中的實際運用，焊接質(zhì)量完全達成了國家規(guī)范和行業(yè)規(guī)范的規(guī)定。三、合用2、范圍 該工藝可合用手工氬弧焊焊接工業(yè)純鈦管道。四、工藝原理鈦管道焊接工藝是在大氣中采用手工鎢極惰性氣體保護焊( GTAW ) 焊接方法。焊前對鈦管坡口及其兩側(cè)各25mm以內(nèi)的內(nèi)外表面清除油污后，應用奧氏體不銹鋼絲刷、鉸刀等機械方法清除其氧化膜、毛刺和表面缺陷。清理工具應專用，并保持清潔；經(jīng)機械清理后坡口的表面和填充焊絲，焊接前應使用不含硫的丙酮或乙醇進行脫脂解決。焊接過程中, 采用特殊的保護措施, 使鈦管焊接區(qū)域溫度也許超過400部位的局部或所有處在氬氣的有效保護之中, 達成鈦管焊接的目的。五、工藝流程及操作要點5.1 工藝流程施工準備材料驗收劃線檢查下料及坡口加工坡口周邊解決焊件組對焊接焊縫3、外觀檢查焊縫P T 、RT探傷預制管段水壓實驗排水、干燥管口封閉運送現(xiàn)場組裝。5.2 操作要點施工準備A. 焊接工藝評估及焊工考試施工前,應根據(jù)設計文獻及現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范GB50236的規(guī)定進行焊接工藝評估實驗，根據(jù)評估合格的工藝，編制焊接工藝指導書，指導焊工培訓、考試，取得考試合格證的焊工, 方可參與焊接施工。B. 場地準備預制場合內(nèi)應安排在室內(nèi)，保持環(huán)境干燥、清潔、無灰塵、無黑色金屬的打磨、切割和焊接施工,并且具有焊接材料的貯存、清洗設施和良好的施焊條件； 現(xiàn)場焊接時，應有防風和防雨雪的措施，并應保持相對濕度在 90%以下。C. 材料驗收1) 管材：必須有制造廠出廠4、合格證和質(zhì)量證明書, 管子應逐根進行外徑及壁厚測量，管子的表面應光滑、清潔，無針孔、裂紋和折疊等缺陷。經(jīng)檢查合格的管子在儲存期間，應將管口封閉，并應按規(guī)格尺寸分別放置在墊木上，嚴禁與鋼材混堆、直接接觸或碰傷。2) 管件：彎頭、彎管、異徑管、三通、法蘭、焊環(huán)、盲板等必須具有制造廠質(zhì)量證明書，應按設計規(guī)定核對其材質(zhì)、規(guī)格和型號，其質(zhì)量應符合相應標準的規(guī)定。法蘭、焊環(huán)及盲板的密封面應平整光潔，不得有毛刺和徑向溝痕。3) 焊接材料a) 焊接材料的化學成分和力學性能應與母材相稱； 若焊件規(guī)定有較高的塑性時，應采用純度比母材高的焊絲。 b) 選用的焊絲應有質(zhì)量證明書。焊絲表面應潔凈、無氧化色，不應有裂紋、5、起皮、斑疤和夾雜等缺陷。其化學成分應符合鈦及鈦合金絲GBT3623的有關規(guī)定。 c) 鎢極不宜采用釷鎢極，應采用鈰鎢極。 d) 氬氣純度不應低于99.99%，含水量不應大于 50mgm3。e) 氬氣輸送管應采用塑料軟管，不宜用橡膠軟管等吸濕性材料。 D. 劃線操作人員應認真熟悉管路圖, 因材料價格昂貴, 劃線后應認真進行自檢、互檢和技術(shù)人員復查, 并做好標記移植。E. 下料及坡口加工a) 管子的堆放和加工應有專用場合，場內(nèi)應保持清潔。 b) 管子切斷前應移植原有標記，嚴禁使用鋼印。 c) 管子切割和坡口加工宜用機械方法，切割和加工表面不得過熱變色，當采用等離子弧方法切割時，必須用規(guī)定方法去除污6、染層。 d) 管子切割和坡口質(zhì)量應符合下列規(guī)定： 表面應平整，不得有裂紋、重皮，并應清除毛刺、凸凹、縮口、熔渣及氧化物等； 切口平面最大傾斜偏差為管子直徑的 1%，且不得超過3mm； 坡口的形式和尺寸，應符合設計和焊接作業(yè)指導書的規(guī)定F. 焊前準備1) 管子和管件的坡口形式和尺寸的選用應考慮易于保證焊接接頭的質(zhì)量、填充金屬量少、便于操作和減少焊接變形等原則。當設計無規(guī)定期，可按表5-1的規(guī)定加工。表5-1 坡口形式和組對尺寸 2) 坡口及焊絲的清洗應符合下列規(guī)定： 坡口及其兩側(cè)各25mm以內(nèi)的內(nèi)外表面清除油污后，應用奧氏體不銹鋼絲刷、鉸刀等機械方法清除其氧化膜、毛刺和表面缺陷。清理工具應專用，7、并保持清潔； 經(jīng)機械清理后坡口的表面和填充焊絲，焊接前應使用不含硫的丙酮或乙醇進行脫脂解決。嚴禁使用三氯乙烯、四氯化碳等氯化物溶劑，并避免將棉質(zhì)纖維附于表面。 3) 管子或管件的焊口組對與定位焊： 壁厚相同的管子或管件組對時應做到內(nèi)壁平齊。對口錯邊量不應超過壁厚的10%，且不大于1mm； 定位焊應采用與正式焊接相同的焊接材料及焊接工藝，定位焊縫長度一般為510mm，高度不超過壁厚的23； 定位焊縫不得有裂紋、氣孔、夾鎢及氧化變色等缺陷。發(fā)現(xiàn)缺陷應及時消除。焊接工藝 A. 焊接位置宜采用轉(zhuǎn)動平焊。 B. 焊接時應在合格的工藝參數(shù)范圍內(nèi)選用小規(guī)范焊接，層間溫度不得高于 200。C. 焊接作業(yè)均應在8、氬氣保護下進行：采用焊炬噴嘴保護熔池；焊炬拖罩保護熱態(tài)焊縫及近縫區(qū)的外表面；管內(nèi)充氬氣保護焊縫及近縫區(qū)的內(nèi)表面。保護措施應充足可靠，并應符合下列規(guī)定： 焊炬噴嘴直徑宜為1220mm，噴出的氬氣應保持穩(wěn)定層流； 焊炬拖罩形式根據(jù)管徑和接頭形式不同，制作不同形式的保護氣罩，采用厚度為1-2mm的不銹鋼或紫銅制作保護罩外殼，保護罩內(nèi)加4-5層120目的銅絲網(wǎng)，保證氬氣通氣均勻。 管內(nèi)應提前充氬，并保持薄弱正壓和呈流動狀態(tài)。 D. 焊接方法 點固焊：點固焊長度為10-15mm電焊兩點，從第三點開始焊接， 每焊一點熄弧后，焊槍要保持30s的延時通氣。 焊接時，由一名焊工施焊，配兩名普工同時操作，1名負責9、氬氣瓶開關，另1名手持保護罩，對焊縫及熱影響區(qū)進行同步跟蹤保護。 起弧時，焊炬應提前送氣，并采用高頻引弧；熄弧時，應使用電流衰減裝置和氣體保護裝置。弧坑必須填滿。熄弧后對焊縫及熱影響區(qū)400以上區(qū)域進行保護，至溫度降至400以下。 焊接過程中填充焊絲的加熱端應始終保持在氬氣的保護之下。熄弧后焊絲不得立即暴露在大氣中，應在焊縫脫離保護時取出。焊絲如被污染、氧化變色時，污染部分應予切除。 焊接過程中電弧應保持穩(wěn)定，避免鎢極與焊件或焊絲接觸導致夾鎢。出現(xiàn)夾鎢時應立即停止焊接，消除缺陷后方可繼續(xù)施焊。 焊接第二層前，檢查焊縫及熱影響區(qū)的色澤，如有藍色或灰色氧化物，應清理干凈。為防止因接頭過熱引起塑性減10、少，層間溫度應在200以下。施工環(huán)境規(guī)定： A. 預制場合具有焊接材料的貯存、清洗設施和良好的施焊條件； B. 現(xiàn)場焊接時，應有防風和防雨雪的措施，并應保持相對濕度在 90%以下。焊接檢查 A. 底層焊道均應進行滲透檢測，檢測方法按壓力容器無損檢測JB4730 執(zhí)行，以無裂紋和其他任何表面缺陷為合格。 B. 管道焊后必須對焊縫進行外觀檢查，并符合下列規(guī)定： 1焊縫外形尺寸應符合下列規(guī)定： a. 焊縫寬度以每邊不超過坡口邊沿 2mm為宜； b. 焊縫余高：當壁厚小于 5mm 時，為 01.5mm；當壁厚大于 5mm 時，為 1.02.0mm； c. 角焊縫的焊腳高度應符合設計規(guī)定，其外形應平滑過11、渡。 2. 焊縫表面不得有咬邊、氣孔、夾鎢、裂紋及未熔合等缺陷。 C. 每道焊道表面的色澤檢查應在焊后清理之前進行，合格標準見表5-2表5-2焊道色澤檢查合格標準注：區(qū)別低溫氧化和高溫氧化的方法宜采用酸洗法，經(jīng)酸洗能去除紫色、藍色者為低溫氧化，除不掉者為高溫氧化，酸洗后立即用清水沖洗干凈、晾干。D. 焊縫返修 a) 焊縫經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)的不合格部位，必須進行返修。不允許用重熔法，要返工的焊縫采用機械加工藝除去缺陷，并用刮刀整修后進行脫脂，然后使用與正式焊縫同樣的焊接工藝進行焊接。焊縫返修后仍應按原規(guī)定進行檢查。 b) 焊縫同一位置的返修次數(shù)不得超過兩次。需要進行第二次返修時，應對不合格焊縫進行質(zhì)量分12、析，制定返修措施，經(jīng)焊接責任工程師批準后進行，并應在施工記錄中注明。 六、材料與設備重要施工機具需要計劃序號名稱型號規(guī)格單位數(shù)量1氬弧焊機WS350S臺22直流焊機ZX7-400臺23直流焊機ZX7-400臺14砂輪切割機臺25角向砂輪機100型臺86臺鉆臺17焊縫檢查尺把28內(nèi)外保護罩DN80100150200250300400500套各兩套表61七、質(zhì)量控制7.1 標準規(guī)范鈦管道施工及驗收規(guī)范(SH 3502-2023 )工業(yè)金屬管道工程施工及驗收規(guī)范（GB50235-97）石油化工劇毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗收規(guī)范SH3501現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范GB50236-9813、7.2 控制措施 所有焊工必須持有相應合格項目的有效焊工證，在工程開工正式焊接前應對所有焊工進行現(xiàn)場再培訓和考核。 焊接材料使用前要按標準和工藝規(guī)定解決，及時填寫記錄，焊接前按現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范GB50236-98的規(guī)定做焊接工藝評估。各種計量檢測工具，所用儀器范圍必須經(jīng)國家規(guī)定的計量監(jiān)定部門檢查合格后才干使用，統(tǒng)一使用保管，不得隨意更換。認真做好施工記錄，隱蔽工程要具體記錄，為工程竣工驗收提供資料和數(shù)據(jù)。將質(zhì)量控制目的分解貫徹到人，將質(zhì)量情況作為考核分派的重要依據(jù)。嚴格控制各關鍵點，重點控制每一道關鍵工序。 施工中做好質(zhì)量檢查評估，保證工程質(zhì)量達成優(yōu)良工程。工程交工前必14、須先組織內(nèi)部驗收，由質(zhì)量保證體系部門進行初步驗收，并整理工程驗收所需的各種資料，并移交質(zhì)檢部門驗收合格后交工存檔。八、安全措施：8. 1在施工中嚴格執(zhí)行“安全第一、防止為主”的方針，制定安全生產(chǎn)的各項規(guī)章制度，建立安全生產(chǎn)責任制度，施工現(xiàn)場設專職安全員，負責安全監(jiān)督管理。8.2所有進入現(xiàn)場的施工人員要嚴格遵守建設單位安全用電、動火、治安保衛(wèi)等規(guī)定，嚴格按照建設單位制定的化工行業(yè)規(guī)章制度和施工組織設計組織施工，把安全施工貫穿施工全過程。8.3起重作業(yè),嚴格執(zhí)行起重作業(yè)安全操作規(guī)程,嚴禁違章作業(yè),設專人指揮，信號統(tǒng)一明確。8. 4預制的管段裝卸車和堆放時，必須墊穩(wěn)、捆牢，以防傾倒傷人或損壞。8.515、所有進入施工現(xiàn)場的人員必須做到戴好安全帽，高空作業(yè)系好安全帶。8.6安全員必須在施工現(xiàn)場實行安全監(jiān)督、檢查整個施工過程的安全狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)不安全因素及時解決，以保證施工過程安全無事故。8.7消防措施：為防止電器設備及其它易燃物品導致火災，必須在施工現(xiàn)場設立滅火器，保證施工安全。九、環(huán)保措施9.1 編制環(huán)境保護實行計劃9.2 對現(xiàn)場施工人員進行環(huán)境保護教育9.3 對的解決垃圾 盡量減少施工垃圾的產(chǎn)生。 產(chǎn)生的垃圾在施工區(qū)內(nèi)集中存放，并及時運往指定垃圾場。 設立廢棄物、可回收廢棄物箱，分類存放。 集中回收處置辦公活動廢棄物。 現(xiàn)場生活垃圾堆放在垃圾箱內(nèi)，不得隨意亂放。9.5 減少噪音合理安排施工活動，16、或采用降噪措施、新工藝、新方法等方式，減少噪聲發(fā)生對環(huán)境的影響。夜間盡量不進行影響居民休息的有噪作業(yè)。施工機械操作人員負責按規(guī)定對機械進行維護和保養(yǎng)，保證其性能良好，嚴禁使用國家已明令嚴禁使用或已報廢的施工機械。十、效益分析根據(jù)已采用本工藝進行施工的河南*氯堿化工股份有限公司5萬噸離子膜燒堿技改（擴建）項目的實行分析：所使用的焊接設備節(jié)能環(huán)保，工藝先進，管道焊接質(zhì)量完全達成了規(guī)范規(guī)定，贏得了業(yè)主的極大好評。至此，我公司將以此為突破口，拓寬安裝工程施工領域，進入氯堿化工行業(yè)施工，發(fā)明良好的經(jīng)濟效益和社會效益打下了堅實基礎。十一、 應用實例：由我公司承建的河南*氯堿化工股份有限公司5萬噸離子膜燒堿技改（擴建）項目，在施工中采用了技術(shù)完善可靠的“鈦管道焊接工藝”施工，所有焊縫所有合格，經(jīng)總結(jié)形成了成熟的鈦管道施工工藝，鍛煉培養(yǎng)了一批鈦管道焊接技術(shù)人才，為以后同類工程施工積累了成功的經(jīng)驗，取得了良好的經(jīng)濟、社會效益。