EP管焊接——精选推荐

跨入半导体行业，介入超纯气体管道施工
我中电四公司在激烈的市场竞争中，公司领导英明决策，紧握市场脉搏，先后在上海、北京、苏州、南京及东北等地建立了分公司，介入了上海普莱克斯、中芯国际、杜邦、Intel、北京首钢、苏州金像、吉林华威等国际国内知名公司的洁净项目工程。

超纯介质不锈钢管道施工要求技术含量高，是半导体工艺、通讯技术、生物工程中是必不可少的，超纯介质不锈钢管道施工要求在千级以上的洁净室或厂房内预制，管道施工对含氧量、露点、尘埃粒子、碳氢化合物都有严格的要求；超纯气体管道施工要求施工人员的素质高，施工人员既要熟练操作自动焊机和编制参数，又要具备较强的洁净意识，具备精益求精的工作态度；超纯气体管道施工对机械设备要求高，目前使用的设备有美国、法国和德国制造的，价格昂贵，科技含量高。

AW自动焊接系统
1、GTAW自动焊
1）GTAW就是在惰性气体的保护下，使用钨做电极产生电弧来融接金属的焊接方法。

G—在此指惰性气体，T—tungsten(钨)，A—arc（电弧），W—weld（焊接）。

2）在GTAW中所使用的惰性气体一般是氩气（Argon），有的也使用氦气，通常把这种焊接方法称作氩焊。

3）GTAW的优点
①能焊出高品质的焊缝
②可以准确的控制热输入
③可以焊接多种不同的金属
④有无填料皆可焊接
⑤可消除飞溅
2、 GTAW自动焊的主要组成
⑴保护气体
⑵焊机
⑶钨棒
⑷焊把、夹具
1）保护气体
①保护气体一般使用惰性气体，通常使用氩气（Ar）,其化学性质稳定，且在大气中的含量较其它惰性气体多，价格便宜。

②焊接中使用的氩气的纯度为99.999%。

氩气比空气中38%，充气时应注意此性质。

③管道焊接时不论管内管外都需要氩气保护，来防止焊点的氧化。

管外保护是把氩气通入焊把内腔保护焊点，管内保护是把氩气直接通入管内保护焊接点。

④管内充入氩气一是防止内焊缝氧化,另一个用途就是使管内产生内压。

焊接时融化的金属会产生凹陷，管内的压力可防止焊缝产生凹陷。

但管内的压力过大会造成焊缝凸起，甚至会冲破管材。

⑤管内压力的控制：管内压力因管径不同、壁厚不同而不同，可用压差计量取。

充气的流量越大，内压越大。

在一定的流量条件下，影响内压的因素有管子的长度和出口端的出气孔径，每次焊接前都必须量取，以确
保所需的压力。

⑥混合气体焊接使用的保护气体以氩最为普遍,但有些情况下也可以使用混合气体,混合比例约为3～10%。

§Ar+H2混合气：因H2易燃烧，增加了电弧的温度，使电弧的穿透力加强，适用于厚壁材质。

§Ar+He混合气：同样的电流和电压下，He释放的热量比Ar大二倍，能获得较大的熔深，但电流的稳定性和熔池的控制却比Ar差，若用75%Ar 和25%He，能综合两种气体的优点，电弧既稳定还能获得较大的熔深。

其它混合保护气体见表1
表1 焊接保护气体
2）焊机
①自动焊机
ARC Machine: ARC 107―4A
(美国) ARC 207A
ARC 207A―1
A207A―HP
Swagelok: Cajon D75
(美国) Cajon D100
Cajon M100
ORBIMAT 160C
(德国)
波利速： PS―204
(法国)
②半自动焊机（手焊机）
Hanshen P―160等
ARC 207A 、ORBMAT 160C 一般适用于中型管径焊接，3/4″～3.5″。

Cajon 系列适用于小管径的焊接，1/4″～3/4″。

PS―204 一般适用于大管径的焊接，大于3.5″的管子。

手焊机一般用于管子的点固，在自动焊机不能焊接的位置，也可用它焊接，但焊接技术要求较高。

3）钨棒
①钨棒是焊机使用的电极材料,一般为非消耗性电极,也就是说电极本身不作为填充材料。

钨的熔点较高,且能发射电子,做电极使用不易损耗。

②通常所使用的钨极有三种：
A.纯钨电极
B.钍钨电极
C.铈钨电极
选择电极一般选择钍钨、铈钨极，而不采用纯钨极，因钍、二氧化铈，在高温下，端部外形不易受影响，且具有很强的电子发射能力，有较大的负载电流，使用寿命长，起弧容易，电弧稳定。

但由于钍具有放射性，非必要一般不采用钍钨极，而采用铈钨极。

③钨棒的研磨：
§钨极长度和形状,必须按有关技术数据研磨,因为它的误差会直接影响电弧长度的正确性和电弧燃烧的稳定性,直接影响焊缝的质量和焊接能否顺利进行,应特别注意。

§不同管径所使用的钨棒长度不同,研磨时把钨棒的一端磨成圆锥状,锥度磨成18°,尖部磨出直径0.4mm的平台，这样能使电流密度保持在高范围不变，起弧容易，但不能磨的太尖，否则容易使钨棒烧损。

4）焊头、夹具
①每台自动焊机都配有不同型号的焊头，焊头是卡持EP管进行全封闭自动焊的重要设备。

常用的焊头型号有：K型系列焊头;H型系列焊头；MW型系列焊头；9型系列焊头。

这四种焊头都是全封闭焊头。

②ARC 207A配有焊头9-7500、9-4500、9-1500焊头，它也能配Cajon M100的焊头。

每种型号的焊头又配有不同管径的夹具，从1/4″到7.5″。

超纯气体管道
1、超纯气体管道的材质
超纯气体管道按其流通介质的工艺要求一般采用薄壁不锈钢管，通常
采用316L ,美国编号：316L；日本编号：SUS316L；相当于我国牌号：
00Cr17Ni14Mo2（316为0Cr17Ni12Mo2；304为0Cr18Ni9；304L为
00Cr19Ni10）。

316L中含有铬、镍、钼三种合金元素，铬的存在提高了不锈钢在氧化性介质中的耐腐蚀性，形成一层富铬氧化膜；而钼的存在则提高了不锈钢在非氧化性介质中的耐腐蚀性；镍是奥氏体的形成元素，它们的存在既提高了钢的耐腐蚀性，又提高了钢的工艺性能。

2、分类
超纯气体管道按对管内壁的不同处理方式分为：
AP管酸洗
BA管光辉退火
EP管电子抛光
VIM+VAR 真空脱碳
3、EP管品牌
Sumikim
Kuze
Kobc
Valax
AST
Dockweller
4、EP管的质量要求
⑴含氧量：＜1ppm
⑵露点：＜－80℃
⑶尘埃粒子： 0.1μm以上的粒子小于10个/cf
⑷碳氢化合物：无
⑸双层塑料密封包装完好
5、超纯气体管道施工机具
自动焊机 ARC 207A、PS—204
切管机 RA41
端面加工机
电源稳压器
手工钨极氩弧焊机
氩气过滤器
氩气分气筒
不锈钢弯管器 1/4″、3/8″、1/2″、3/4″
不锈钢钳桌
台虎钳
有机玻璃水平仪
线锤
氩气表
氧气表
洁净气管
不锈钢细丝刷
合金钢什锦锉
钢丝钳
尖嘴钳
尘埃粒子测试仪
露点测试仪
碳氢化合物测试仪
氩气纯度检测仪
EP管预制洁净室（1000级，面积不小于 8×5㎡）
割管器
反光镜
小手电筒
刮刀
氩气干燥器
6、对施工人员的要求
工程技术人员负责施工计划、工程技术和洁净措施的制订，绘制预制加工图，并负责组织、指导全面实施，对EP管施工质量负全责。

质量检验人员，应对EP管预制、安装作业进行全面质量检查和控制，督促检查各项洁净措施的贯彻执行；检查确认预制安装质量、检查确认焊接前后的焊口样品；检查确认焊接记录和各种检测及其记录的正确性；并负责汇总和整理交工资料。

管工应经EP管预制、安装的专业培训合格后方能上岗。

管工必须按规定的洁净、技术措施按图预制和安装EP管，负责专用
设备的正确使用和保养，负责做好各项测试准备工作和测试工作，负责EP 管的预制、安装达到质量标准。

焊工应经EP管焊接专业培训合格方能上岗。

焊工必须按规定的洁净措施和操作程序按图组装、焊接EP管。

负责正确使用焊接电源和相关设备；负责设定和调整焊接工艺参数，保证EP 管焊接达到质量标准，并负责做好焊接记录，接受有关人员的督促检查。

7、EP管的预制
1）为了减少安装现场的焊接工作量，确保洁净度，EP管应在1000级的洁净室内预制，进入洁净室的人员必须穿戴洁净服、洁净帽、洁净鞋、洁净手套，进入洁净室的用具必须擦洗干净。

用于EP管加工的工具不准用于碳钢，以防污染。

2） EP管得开箱检验，检查项目
①内外层塑料保护袋完好。

②轻慢的脱开管两端的塑料封套，管内壁应光亮、无尘。

③如发现管内有灰尘，应用割管器从管中间轻轻割断，并两端充气，如中间仍有灰尘为不合格。

④验收合格后，按规定办理手续，抬入洁净室前去掉第一层塑料包装，放在洁净室的管架上，要轻拿轻放，严禁碰撞、抛扔和脚踩。

3) 施工人员要熟练掌握预制加工图，搞清EP管还是BA管，管子规格、长度、阀门、部件规格及方向。

4) 预制人员必须戴好洁净手套，任何时候及任何情况下，不准触摸EP管的内壁，从各个环节严防碳氢化合物的污染。

5) 管子开封前应预先做好管内充氩的准备工作。

管子在去掉塑料包装后，要轻轻的取下两端的塑料密封套，并立即充氩，防止空气污染。

6) 按预制加工图标明的管径规格和尺寸进行切割，切割时应充氩保护，防止空气污染，凡切断后要进行端面加工的要适当放加工余量，切断后应将管口放低，轻轻敲击，使钢屑受震动而被吹干净。

然后用刮刀将管切口内外的毛刺刮掉，刮时特别要严格防止刮刀碰伤管子内壁。

检查确认管口及管内洁净质量合格后，即可关掉氩气，同时将管两端密封。

最后，贴上该管长度及编号的标签。

同一图纸的管子、附件放在一起，以便组装。

7)下料尺寸应掌握在±1mm以内，但不能都是负公差或正公差，以便每一根预制完的管子偏差尺寸在±2mm以内。

8、组装、点固
1）此工作应在1000及的洁净室内进行。

管子开封应立即充入氩气。

充气时要视管径的大小、长短掌握充气时间，一定要使管内氮气、空气置换干净。

2）管子对口、组装应无间隙、无错边。

3）点固的速度要快、准。

点固焊熔深为管壁厚的1/3，切忌在管表面乱打弧。

阿斯线要直接加紧在管子上，防止松动打火。

4）当一张图上的整根管子组装、点固焊完后，用胶带将点固好的焊口逐个密封好，从进氩气端的焊口开始依次向后焊。

9、焊接
1）焊接工序
样品焊接合格
正式焊接
焊接结束
再焊样品
合格
焊接结束
不不
合合
格格
调节参数检查焊口外表
查找原因、采取措施、做好记录2）在下列情况，应进行样品的试焊
①每天正式焊接前
②每天下班前
③管子及部件规格变更焊接前
④管子及部件规格变更焊接结束后
⑤氩气的纯度变化时
⑥焊接程序变化时
3）正式焊接前（或管子规格变更），必须先焊样品，样品焊缝合格后，该参数即可采用，进行正式焊接。

焊口样品的焊接，一般都用剩余短管，有时早上气候潮湿，有的剩余短管两端都没有密封，管内空气湿度较大。

这种管用来焊接样品时，其焊缝热影响区就会出现变色，严重者可变成兰色。

在这种情况下，就应选两端密封好的管重新焊接样品，组装等动作要快，尽量减少空气进入管内而增加湿度。

而且从靠近氩气进口端开始，间距40—60mm连续焊接三个焊口，一般最后一个焊口可不变色，如果还有氧化变色，就必须调整有关参数重新焊接样品，直到合格，并经有关人员检查认可后该参数才能用到工
程上正式焊接。

4）当一张预制加工图上的整根管子组装、点固、完毕后，从进氩气端焊口开始，依次往后焊接，每焊一个焊口卸下焊头后，必须趁热刷亮，并自检外观质量。

直至全部焊口焊完；经吹扫冷却后在管内停止充氩的同时，密封该管两端并在每个焊口旁编写顺序好，填写焊接记录表，经检验合格后，该图的预制工作结束。

5）每天下班前(或中间某规格管子焊接结束后)必须再用其原参数焊接样品，如合格则表示该参数当天焊的焊口全部合格。

这时可密封并关掉氩气。

如样品不合格，应再连续焊两个样品检查，如都不合格，就必须报告有关人员查找原因并检查该参数当天所焊的焊口。

6）对样品焊逢的质量要求
①全焊透
②焊逢内表面银白色，热影响区不变色。

③内外焊波无明显内凹或内凸,波纹均匀，宽窄一样。

内波纹宽度不小于外波纹宽的60%。

④焊逢外表刷亮
⑤错边量小于管壁厚的10%
10、EP管的现场安装
1）EP管的安装现场应整洁干净，安装人员必须戴洁净手套。

2）支架设置距离应符合图纸设计要求，每一固定点套上EP管专用的橡胶套。

①EP管支架一般为普通管架的0.8倍。

②管道支,吊架的最大间距
3） EP、BA管搬运起吊时，不准与碳钢接触，碰撞摩擦。

4） EP管现场安装，管内充氩是关键，安装一条管道，从第一根管子启开塑料密封盖立即充氩开始，白天安装作业，管内必须达到规定的充氩量；晚上停止作业，管内仍要不间断的充氩2—3升/分钟，以始终保持管内正压，直到这一条管道全部安装完毕时，先密封出气口再关进气源，使管内保持纯氩，为此，长管道安装中，应使用液氩，当一瓶液氩用完时，先密封出气口，后换液氩，防止在更换液氩过程中空气进入管污染。

5）样品焊接：样品质量要求同预制工序中样品质量要求，样品焊缝检验合格后，该参数即可采用，进行正式焊接。

6）预制好的管子运到现场，担上支架后，立即上管卡，开启塑料密封盖的速度要慢，一旦开启管内要立即充入氩气。

管子一旦开封就应立即组装，经适当时间充气后，进行点固，然后采用合格参数，进行焊接，焊接程序结束后卸下焊头，趁热将焊缝外表刷亮。

7）焊接完毕经有关人员对焊口样品及管道上的焊口检验合格后，贴焊
口标签，填写焊接记录。

①焊口标签内容：施工单位名称、焊接日期、焊工名字、焊工号。

②焊接记录表：施工单位名称、焊接管径、焊工名字、焊工号、焊口的连接方式、管子的位置、焊接日期。

11、检测
检测是高纯气体施工的最后一环，它是在管道压力试验、吹扫结束后进行。

大宗气体的指标检测一般包括尘埃粒子、露点、含氧量、碳氢化合物。

特殊气体检测除这些指标外，还要进行氦测漏。

一般指标的检测是通过在管道里充入标准气体（指标合格的气体），在出口处用仪器测量，管道里吹出的气体合格了，说明这条管路指标合格了。

氦测漏则是把管道抽真空，利用氦气的高渗透率（氦气是所有气体中渗透率最高的）检查每一道焊口，如果检测到一道焊口有漏点时，检测仪器的真空表就会有显示。

安全质量监察部
2004.05.17。