钛管焊接方案

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1、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、编制依据

2.1 10万吨/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、H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、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250C开始吸收氢,从400C开始吸收氧,从600C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250C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、焊接施工程序

5、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

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管道 试验

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3 =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. 巾76X 3~巾480X 5管子制作局部拖罩(局部拖罩结构见图1);巾18X 2~ 巾57 X 3钛管制作全罩。

1、焊枪喷嘴

4、保护罩

2、氩气导管(e 8)

3、铜网(200目,内填钛屑或铜屑)

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。

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%、HNO3 30%、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。

533施焊前管接头和焊丝还应用丙酮或酒精仔细擦洗534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1 TA2工业纯钛管道焊接工艺参数

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. 焊枪喷嘴直径选用巾16 ~ 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,待排尽管内空气后才能开始焊接。焊接时坡

口间隙部位用胶布封住,边焊边撕。熄弧后须待焊缝冷却才能停止管内充氩。管子填充盖面焊时,管内也必须充氩保护,防止焊缝根部氧化。

j. 焊接法兰与直管角焊缝时,应注意焊缝背面保护。

k. 焊后对焊接接头进行酸洗处理。酸洗完毕,用清水清洗并干燥。酸洗液配比如下:

65%HNO3 20L、70%HF 1L、其余为水。

l. 用抛光砂轮片将焊缝表面进行抛光处理。

6、质量指标和检测手段

6.1钛管道焊缝焊后进行表面色泽检验,表面色泽应达到表2规定。

表2 钛管道表面色泽标准

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