钛材质管道施工技术措施.doc

钛材质管道施工技术措施石油化工钛材质的 应用相对碳钢、铬钼钢、不锈钢的使用率非常小，去年一个项目有幸参与了钛材质管道的，虽然没有直接施工，但也确实学到了一些东西，项目也就钛材质管道的施 工编制了施工技术方案。现把该方案拿出与大家分享，若大家遇到钛材项目施工可以起到一点微薄之力，也请有钛材施工经验的各位朋友踊跃指导。（一） 钛材特性：钛密度 4.5g/cm3,熔点1668，在20其线胀系数8.4*10-6/，热导率16.329W/(m*k),钛及钛合金具有良好耐腐蚀性能，在氧化 性、中性及有氯离子的介质中，其耐腐蚀性优于不锈钢。纯钛是一种银白色金属，882以上为体心立方结 构，称钛，低于此温度为密排六方结构，称钛。随钛中合金元素及杂质含量的不同，同素异构转变温度也不相同。钛 与氧的亲和力很大，甚至在室温下都能迅速生成稳定而致密的氧化膜。由于此膜的存在，钛具有良好的耐腐蚀性，钛中溶解的氧和氮能明显地起到强化作用，但塑性 显著降低。氢会使钛及钛合金脆化。工业纯钛由于塑性韧性好、耐蚀性、焊接性好和易于成形 等优点，在化工领域得到广泛应用。（二）钛管的工程 特点1.钛材熔点高、导热性差，焊接易过热导致晶粒粗大，降低接头性能，应控制焊接线能量。2.钛管施工防护要求高，焊接采用高纯度惰性气体进行保护，施工现场保证清洁和无铁离子。3.到货的钛管已在国外预制成段，要求现场预制阶段必须根据图纸反复核对现场设备安装位置和管线安装尺寸 进行预组装，以确保焊接成整体后管道安装的精度要求。（三）钛 管道预制及安装要求钛管道 加工及安装要求与一般工艺管线的加工和安装要求基本相同，特别强调以下几点:1.所有参与施工的人员必须仔细阅图，熟悉管线的走向、材料选用、连接方式、安装位置及各种技术要求。2.管线在地面做好深度预制,核对施工图与施工现场后反复核算下料尺寸，避免预制尺寸与现场尺寸不符。所有与管廊碰头管线要现场实测。尽量减 少高空固定焊，固定焊焊口要留有调整量，固定口所在位置要便于组对、焊接。3.用于钛管砂轮及切割工具应使用专用的氧化铝砂轮片和切割刀具，其砂轮片及刀口严禁与其它材质的共用。4.管子切割表面不得过热变色，否则必须去掉污染层。5.下好料的管线及预制完的管段需用记号笔在管线清楚的标明区号、管号、下料长度并在图上作好标记。6.管道安装过程中严禁损坏管道。吊装必须采用尼龙吊带和尼龙卡扣。吊装如果采用钢丝绳、卡扣，不得与管道直接接触，必须用木板或石棉制品予 以隔离。7.管道与支、吊架，支座或钢结构之间应垫入石棉制 品或其他对钛无害的材料。8.有接地要求的管道，导线跨接或接地引线不得与钛管直接连接或焊接，应采用钛板过渡。9.压缩机、泵等动设备配管须在设备找正、二次灌浆后进行；静设备配钛管应在设备找正后进行。（四）产品防护1.钛管及其配件在 开箱之后应妥善保管，避免与其它材料钢材接触；2.严格按照场内所有分的“原材料区”“半成品”堆放在枕木上，避免与其它材料钢材接触；3.预制阶段应严格按照施工要求进行，使用专用场地、工具、专人进行加工，加工场地与其他预制场地隔离且封闭预制；4.所有钛管在运输 和现场安装之前，都必须清理干净，用塑料布缠绕包装；5.阀门密封面表面 涂清漆或黄油，用塑料盖或塑料布包扎保护；6.现场安装过程 中，现场不得有对钛管产生破坏性的交叉作业；7.预制及安装完毕 的管道必须用锡箔纸带缠绕包裹，防止其他材质的铁屑污染。（五）钛材的焊接性1.间隙元素沾污引起脆化：钛与氧在540以上生成的氧化膜不致密。钛在 300以上快速吸氢，600以上快速吸氧，700以上快速吸氮。所以钛在焊接过程及焊后冷却过程中得不到有效保护，必然引起塑性下降，脆性增加。碳 超过其溶解度时生成硬而脆的TiC，呈网状分布，容易引起裂纹。措施：采用GTAW焊接方法，管道内部充氩保护，外部采用焊接拖罩对高温部位进行保护， 焊接前清洁坡口和焊丝，焊接时提前充氩保护，焊接后继续充氩保护,直至焊缝冷却至400以下切断。2.裂纹：由于钛及钛合金杂质含量少，故不易产生热裂纹， 但如果焊丝质量不合格，特别是焊丝存在裂纹、夹层等缺陷，可能存在大量杂质时，则可能引起焊接热裂纹。措施：检查母材坡口附近和焊丝有无裂纹和夹层，如有，清除后再进行焊接作业。3.焊接保护不良会出现热应力裂纹和冷裂纹。措施：加强焊接保护，防止有害杂质污染，焊前预热，焊后缓冷可以减少甚至消除热应力裂纹 和冷裂纹。4.热影响区可能出现延迟裂纹，焊接时由于熔池和低 温区母材中的氢向热影响区扩散，产生TiC，在不利的应力条件下会引起裂纹。措施：正常氢含量的钛及其合金焊接时一般不会产生TiC。注意焊接材料和母材的焊前清 理。5.气孔：气孔是焊接钛及钛合金时最常见的缺陷。一般有两 类，焊缝中部气孔和熔合线气孔。在焊接线能量较大时气孔一般位于熔合线附近。焊缝气孔的形成原因主要在于焊接区，特别是对接端面被水分、油脂污染所致。措施：保护气采用纯度为99.995%的氩气，含水量不应大于50Mg%m3；焊丝必须有产品合格证,不允许有裂纹、夹层；焊件表面，特别是对接端面进行酸洗。酸洗液采用 HF3%+HNO335%水溶液，酸洗后用净水冲洗，烘干。酸洗时间到焊接作业时间不超过2小时，期间不得受到污染；对接坡口预留间隙0.2-0.5mm可明显减 少气孔。（六）焊接方法焊接方 法采用GTAW，对于管子壁厚5mm的薄件用直流反接,利用其“阴极雾化”效应（工件接受正离子轰击，可使其表面 氧化膜破碎切除去），以获得表面光洁美观，成形良好的焊接接头；对于管子壁厚5mm的工件，采用直流正接，此时焊缝熔深大、熔宽小，热影响区小、变形 小，有利于提高焊接生产率和焊接质量。 焊接材料：焊丝：ERTi-2保护 气：用纯度为99.995%,含水量不应大于50Mg%m3的氩气，对焊接熔池 及焊接接头内外表面温度高于400的区域均采用氩气保护。（七）焊前准备1.坡口加工：采用氧化铝砂轮机打磨出坡口，坡口角度为单边 302.5，钝边0.51.5mm。加工坡口不允许使母材产生过热变色。2.坡口及焊丝清理：坡口及其两侧各25mm以内的内外表面进行清 理，程序如下：磨光机打磨砂纸轮抛光丙酮清洗。清洗后不能直接进行焊接作业，待坡口端面晾干后方可以作业。如不能及时焊接，应用自粘胶带 及塑料布对坡口予以保护。焊丝也用沾丙酮的海绵擦拭干净,并存放在专用的。3.焊工用手套应洁净，用前也用无水乙醇（或丙酮）清 洗，避免将棉质纤维附于焊件表面。（八）焊接工艺1.焊接时应在合格的工艺参数范围内选用小线能量焊 接，层间温度不得高于200，防止高温时间过长晶粒长大。2.焊接作业均应在氩气保护下进行：采用焊炬喷嘴保护 熔池，焊炬拖罩保护热态焊缝及近缝区的外表面，管内充氩保护焊缝及近缝区的内表面，具体措施：直径较大的管子焊接时，管内工作人员戴上防毒面具，手持保护 罩对焊接熔池背面进行保护；直径较小的管子或固定口焊接时，在管子内表面距离坡口150300mm（根据可操作性取较大值）处采用可溶纸密封，再塞入一团可溶纸防止管内气压过大将密封可溶纸破坏， 然后充入氩气将管内空气排净。焊接前必须充分预充氩气，焊后应延时充氩，以使高温区充分冷却，防止表面氧化。3.焊接过程中填充焊丝应始终保持在氩气的保护之下。 熄弧后焊丝不得立即暴露在大气中，应在焊缝脱离保护时取出。焊丝如被污染、氧化变色时，污染部分应予以切除。4.不得在焊件表面引弧或试验电弧；焊接中应确保起弧 与收弧的质量；收弧时应将弧坑填满，多层焊的层间接头应相互错开。5.除有特殊要求外，每条焊缝应一次连续焊完，如因故 被迫中断，再焊时必须进行检查，确认无裂纹后方可继续施焊。6.如果焊接作业时不慎出现夹钨时，应停止焊接作业， 用磨光机清除钨点，钨级端部重新打磨，达到要求后方可重新进行焊接作业，要求与开始焊接作业相同。7.定位焊应与正式的焊接工艺相同，定位焊的焊缝长度 宜为510mm，高宜为24mm，且不超过壁厚的2/3。定位焊的焊缝不得有裂纹及其它缺陷，定位焊焊缝两端，宜磨成缓坡形。8.钛管焊接环境若出现下列情况之一，而未采取防护措 施时应停止焊接：1)风速 2m/s2)相对湿 度大于90%3)下雨下 雪；4)温度低 于0。9.焊缝返修工艺与原焊接工艺相同。同一部位的返修次 数不得多于两次，若需二次返修时，应制定返修措施。经焊接责任工程师批准后进行，并应在施工记录种注明。（九）焊接检验1.焊工应对焊好的焊道表面进行清理，要求外观良好。 宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜，角焊缝的焊脚高度符合设计规定，外形平稳过渡。表面质量应符合下列要求：1)不允许 有咬边、裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅存在；2)焊缝余 高：当壁厚小于5mm时，为01.5mm；当壁厚大于5 mm时，为12mm。3)焊缝表 面错边量不应大于壁厚的10%，且不大于1mm。2.底层焊道均应进行渗透检验，检测方法按压力容器 无损检测JB4730执行，以无裂纹和其他任何表面缺陷为合格。3.对每道焊缝表面进行色泽检查，合格标准如下：焊 道颜色保护效果质量银 白色优合格金 黄色良合格紫色（金属光泽）注兰色（金属光泽）低温氧化，表面污染合 格高 温氧化，污染严重，焊缝性能下降不 合格灰 色（金属光泽）保 护不好不 合格暗 灰色灰 白色黄 白色注：区别低温氧化和高温氧化的方法宜采用酸洗法。经酸洗能除去紫色、兰色者为低温氧化，除不掉者为高温氧化，酸洗技术条件见下表。焊缝酸洗技术条件酸 洗液配方2-4%HF+30-40%HNO3+余量水（体积比）酸洗液温度不 高于60酸 洗时间2-3分钟注：酸洗后立即用清水冲洗干净、晾干。4.PT检验对根部焊道进行PT检验，以无裂纹及其他表面缺陷为合格。5.RT检验所有焊道100%RT探伤，检测方法按压力容器无损检测JB4730执行。钛管的质量控制、安全管理、文明施工同其他管道。（十）预制场地要求1.预制场地内应配备真空吸尘器进行清洁，场地内 应配备两个以上温度计和湿度计对环境温度，湿度进行检测；2.场地内为半成品储存区、打磨区、原材料堆放区、焊 接区，焊接区用彩条布与其他几个区之间隔开；3.预制场地内用3毫米厚的地板革与地面隔开，焊接区 用橡胶皮随焊工焊接时移动；4.材料和半成品管线用枕木与地面隔开一定距离；5.预制场地内应保证照明充足，以保证施工和检查之 用。6.预制场地内保持干净、整洁，物品摆放整齐，施工期 间 ，场地内安排专人打扫、清理。保证良好的焊接作业环境，谢绝无关人随意出入。