钛管焊接方案

1 1、编制说明、编制说明 山东海化氯碱树脂项目 10 万吨/年离子膜烧碱装置，采用日本旭化成技术， 二次盐水及电解工段部分盐水、氯气及脱盐水管道设计采用了工业纯钛（TA2） 管约 770m，工业纯钛管道焊接技术要求高，焊接难度大。为确保工业纯钛管道 焊接质量，特编制本焊接作业指导书以指导焊接施工。 2 2、编制依据、编制依据 2.110 万吨/年离子膜烧碱装置设计施工图； 2.2 《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97； 2.3 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98； 2.4中国化学工程第十六建设公司《焊接工艺评定汇编》 。 2.5我公司承建的青岛化工厂 6 万吨/年离子膜烧碱工程《钛管道焊接方案》 、安 徽氯碱集团 6 万吨/年离子膜烧碱工程 《钛管道焊接方案》 和山东济宁中银电化有 限公司 4 万吨/年离子膜烧碱Ⅰ、Ⅱ期安装工程《钛管道焊接方案》亚星化学股份 公司 6 万吨/年离子膜烧碱工程《钛管道焊接方案》等。 3 3、钛管的焊接性分析、钛管的焊接性分析 钛是一种非常活泼的金属，与氧的亲和力很大。常温下在钛金属表面与氧生 成稳定而致密的氧化膜，该层氧化膜的存在，使得钛在常温下有很高的稳定性和 耐腐蚀性。 随着温度的升高，钛吸收氧、氢、氮的能力也随之明显上升。钛从 250℃开 始吸收氢，从 400℃开始吸收氧，从 600℃开始吸收氮。钛金属中氧、氢、氮含 量增加将使材料的塑性显著下降。因此，焊接时必须对焊缝及附近 250℃以上高 温区域进行保护，防止空气中的氧、氮和水汽等污染。焊接时焊缝必须使用拖罩 进行滞后保护并对管子焊缝背面进行充氩保护。 钛焊接较易产生气孔缺陷， 焊接前必须清除焊丝、 焊接坡口及附近母材表面 上的水分、油脂、氧化物等；焊接时必须使用纯度很高的氩气。 钛金属中含 C 量增加将降低材料的塑性和耐腐蚀性能， 因此施工中必须避免 母材和焊丝跟碳钢材料接触。 4 4、焊接施工程序、焊接施工程序 调好电流 焊 接 调好电压 控制焊接 时间 衰变电流 焊接检验外观检查 控制氩气量 提前送氩延时送气 加强高度 表面颜色 保护宽度 焊缝宽度 其它 安 装 管 道 试 验 材料验收下料切割坡 口焊前处理 去氧化皮 防雨风措施 脱脂 焊前准备 控制清洗 后时间 清洁度 5 5、焊接工艺、焊接工艺 5.1 施工准备 5.1.1 钛管道和焊接材料验收 a.钛管及管件安装前必须进行检查，应具有制造厂合格证和质量证明书（包 括牌号、炉号、规格、化学成分和机械性能等） ，内外表面应光滑、清洁、无针 孔、裂缝、划痕、折叠和过腐蚀等缺陷，管材内外表面的局部缺陷应予以清除， 清除后外径或壁厚不得超出规定的偏差值； 其端部应平整无毛刺、 壁厚应符合要 求；钛管运输与存放应注意不与铁质材料接触、碰撞，防止氢、氧、氮、碳等污 染。 b.焊接材料（焊丝）必须具备合格证和材质证明书。 5.1.2 技术交底 焊前由焊接工程师向参与施焊的焊工，讲解 TA2 工业纯钛管及其焊接性的 基本知识，对 TA2 工业纯钛管焊接工艺进行技术交底，并强调遵守焊接工艺对 成功焊接的重要性。 5.1.3 焊工资格考试 施工前选择具备钛材焊接合格证、 焊接技术水平高和责任心强的焊工参加焊 前模拟考试。考试严格按公司的《焊接工艺评定报告》确定的焊接工艺及工艺参 数和《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 （GB50236-98）要求进行。 5.1.4 焊接场地 钛管安装焊接，要求现场干燥、干净清洁并防止周围环境风速的影响， 采取 防风措施。钛管尽量在管道预制场内进行预制焊接。 5.1.5 保护拖罩的制作 a.钛管焊接必须进行滞后保护。滞后保护拖罩宽度60mm，厚度 20~30mm， 长度不小于 80mm。保护拖罩外壳选用δ=0.5mm 的紫铜皮制作。在 200 目的铜 网中充填适量的钛屑或铜屑，以缓冲和稳定气流。 b.ф76×3~ф480×5 管子制作局部拖罩（局部拖罩结构见图1） ；ф18×2~ ф57×3 钛管制作全罩。 12 Ar 气 3 4 5 1、焊枪喷嘴2、氩气导管（ф8）3、铜网（200 目，内填钛屑或铜屑） 4、保护罩5、挡板 图 1局部保护拖罩示意图 5.2 坡口加工 所有钛管均采用管子坡口机进行切割和坡口加工。 坡口型式和尺寸要求见图 2 所示。 60~65° 3.0±1.50.5±0.5 图 2钛管坡口型式和尺寸 5.3 焊前清理 5.3.1 钛管组对前先用刮刀将加工后的坡口及附近管子表面进行刮削，然后进行 酸洗处理。酸洗液配方如下： HF 10%、HNO330%、其余为水。 5.3.2 酸洗时将管接头在酸洗液中浸洗 1 分钟左右，然后用流动的清水将酸洗部 位冲洗干净。所用焊丝也按上述方法进行酸洗和清洗。 5.3.3 施焊前管接头和焊丝还应用丙酮或酒精仔细擦洗。 5.3.4 清理后的管接头和焊丝如超过 4 小时未进行焊接，必须重新清理后才能焊 接。 5.3.5 焊接用的辅助装置也要做到清洁，无油污、水分等有害物质。 5.4 组对 5.4.1 管子组对时做到内壁平齐，错边量不超过壁厚的10%. 5.4.2 组对时点固焊跟正式焊相同。 5.4.3 尽可能减少固定焊口且应禁止强力组对。 5.5 焊接 5.5.1 焊接方法和焊接材料选择 a.钛管焊接采用手工氩弧焊。 手工氩弧焊焊接时必须对后部焊缝进行滞后保 护，管内进行充氩保护。 b.焊接材料选用与母材成分相同的焊丝 （TA2） 。 为避免气体对焊接性能的不 利影响，氩气纯度应≥99.99%。 5.5.2 钛管焊接工艺参数 钛管焊接，要尽可能选用较小的规范参数。根据我公司焊接工艺评定报告， 制定的 TA2工业纯钛管道焊接工艺参数见表 1。 表 1TA2工业纯钛管道焊接工艺参数 管子焊丝 规格直径 （mm）（mm） 焊接 电流 （A） 电弧 电压 （V） 12 ~ 14 12 ~ 14 钨极氩气流量(L/min) 直径 喷嘴拖罩管内 （mm） ф2.0 ф2.5 12 ~ 1525 ~ 308 ~ 15 12 ~ 1525 ~ 308 ~ 15 层间 温度 （℃） ≤200 ≤200 ≦ ф 57 ф2~2.460 ~ 85 ×3 ф76×3～ ф480×5 ф2~2.460 ~ 85 5.5.3 焊接工艺要点 a.按 6.3 条要求仔细清理管口和焊丝。 b.把管子放到不锈钢垫板或不锈钢滚轮架上,尽可能采用转动平焊。 c.焊机采用带高频引弧的手工氩弧焊机，所用的高频引弧装置完好。焊接时 禁止钨棒直接接触母材。 d.焊接时焊工应带干净的手套。 e.焊枪喷嘴直径选用ф16 ~ 20mm，喷出的气流保持为层流状态。 f.起弧时焊枪提前 30 ~ 60s 送气， 熄弧时使用电流衰减和延时送气保护功能， 延时时间 30 ~ 60s，收弧弧坑必须填满且要避免空气污染。 g.焊接时焊丝的加热端要始终处在 Ar 气的保护之下，熄弧后焊丝不得立即 暴露在空气中，要在焊缝脱离保护时取出。 若焊丝被污染氧化变色，要剪去污染 部分后再使用。 h.焊接过程中若动用砂轮清理，要用刮刀将表面树脂刮掉后再焊。 i. 管内氩气保护应提前充氩，待排尽管内空