OK-钛管道施工方案.doc

长春化工（盘锦）有限公司
100kt/a离子膜烧碱项目

钛管道施工方案

编制：

审核：

审批：

中国化学工程第六建设公司第五分公司
长春化工盘锦项目部
2023年10月10日

目 录

1．工程概况 3
2．编制依据 3
3．施工方法及技术规定 3
4．工程特点 3
5．施工规定 4
6．焊接工艺 7
7．焊接检查 8
8．施工质量控制 9
9．安全管理及注意事项 9
10．现场文明施工管理 10
11．劳动力安排 10
12．手段用料一览表 11
13．施工机具、设备一览表 12

1．工程概况
本方案重要描述烧碱工程钛管道施工的一般程序和方法，钛管重要分布在电解厂房、脱氯框架、阳极液排放槽周边，现场管道安装密集、施工难度大；另钛材的焊接工艺规定尽量减少现场固定口的焊接工作量，加上钛材焊接的特殊性，为保证焊接质量，特编制本方案。
2．编制依据
2.1 长春化工盘锦烧碱项目施工图纸
2.2 《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-2023
2.3 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2023
2.4 中国化学工程第六建设公司《钛管道焊接工艺评估、指导书》
2.5 中国化学工程第六建设公司《钛管道施工工法》（部级）
2.6 《钛管道施工及验收规范》SH3502-2023
3．施工方法及技术规定
3.1 管道焊接施工工序流程如下：
施工准备—管材检查—下料—坡口加工—焊丝、坡口表面清理及坡口尺寸修整—焊件组对—焊接—焊缝外观、颜色检查—焊缝射线检查—管道试压--系统吹扫。
3.2 焊接工艺评估及焊工考试
施工前按SH3502-2023《钛管道施工及验收规范》中的有关规定进行焊接工艺评估，并根据评估结果所编制的焊接工艺说明书、指导焊工严格进行培训，并进行焊工考试，考试合格方可上岗施焊。
4．工程特点
4.1 钛材熔点高、导热性差，焊接易过热导致晶粒粗大，减少接头性能，应控制焊接线能量。
4.2钛管施工防护规定高，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。
5．施工规定
5.1钛管道预制及安装规定
钛管道加工及安装规定与一般工艺管线的加工和安装规定基本相同，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规定。
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适当的方法清楚标明区号、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。吊装宜采用尼龙吊带和尼龙卡扣。吊装假如采用钢丝绳、卡扣，不得与管道直接接触，应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）有接地规定的管道，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；静设备配管应在设备找正后进行。
5.2 产品防护
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；预制阶段应严格按照施工规定进行，使用专用工具进行加工；所有钛管在运送和现场安装之前，都必须清理干净，用塑料布缠绕包装；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。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。
5.2.1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16W/(m*k),钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性能，在氧化性、中性及有氯离子的介质中，其耐蚀性均优于不锈钢。
纯钛是一种银白色金属，882℃以上为体心立方结构，称β钛，低于此温度为密排六方结构，称α钛。随钛中合金元素及杂质含量的不同，同素异形转变温度也不相同。
钛与氧的亲和力很大，甚至室温下都能形成一层致密的氧化膜。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，但塑性显著减少。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。
5.2.2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，脆性增长。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，但假如焊丝质量不合格，特别是焊丝存在裂纹、夹层等缺陷，也许存在大量杂质时，则也许引起焊接热裂纹。
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）热影响区也许出现延迟裂纹，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。焊缝气孔的形成因素重要在于焊接区，特别是对接端面被水分、油脂污染所致。
措施：1）保护气采用纯度为99.999%的氩气，。
2）焊丝不允许有裂纹、夹层。
3）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。
4）对接坡口预留间隙0.2--0.5mm可明显减少气孔。
5.2.3焊接方法
焊接方法采用GTAW，直流正接。
5.2.3.1焊接材料：焊丝：ERTi-2
保护气：用纯度为99.999%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。
5.2.4焊前准备
5.2.4.1坡口加工
管材切割后，采用砂轮机打磨出坡口，坡口角度为单边30°±2.5°，钝边0.5—1.5mm。加工坡口不允许使母材产生过热变色。
5.2.4.2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，清理程序如下：磨光机打磨—砂纸轮抛光—丙酮（或无水乙醇）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（或无水乙醇）的海绵擦拭干净。
5.2.4.3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。
5.2.4.4管道焊接施工前，应根据焊接工艺评估编制焊接作业指导书，焊工应按指定的焊接作业指导书施焊。焊工必须持证上岗。
6．焊接工艺
6.1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。
6.2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150—300mm（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。焊接前必须充足预充氩气，焊后应延时充氩，以使高温区充足冷却，防止表面氧化。
6.3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。
6.4不得在焊件表面引弧或实验电弧；焊接中应保证起弧与收弧的质量；收弧时应将弧坑填满，多层焊的层间接头应互相错开。
6.5除有特殊规定外，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。
6.6假如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，达成规定后方可重新进行焊接作业，规定与开始焊接作业相同。
6.7定位焊应与正式的焊接工艺相同，定位焊的焊缝长度宜为10～15mm，高宜为2～4mm，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。
6.8 钛管焊接环境若出现下列情况之一，而未采用防护措施时应停止焊接：
1) 风速≥2m/s
2) 相对湿度大于90%
3) 下雨下雪；
4) 温度低于0℃。
6.9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。
7．焊接检查
a.焊工应对焊好的焊道表面进行清理，规定外观良好。宽度以每边盖过坡口边沿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规定：
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0-1.5mm；当壁厚大于5 mm时，为1-2mm。
3) 焊缝表面错边量不应大于壁厚的10%，且不大于2mm。
b.底层焊道均应进行渗透检查，以无裂纹和其他任何表面缺陷为合格。
c.对每道焊缝表面进行色泽检查，合格标准如下：
焊道色泽检查合格标准
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。
d. RT检查 所有焊道探伤检测方法按《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-2023执行。
8．施工质量控制
a.项目经理是工程质量的第一负责人，质量管理部是平常质量管理工作的办事机构。专业技术人员及专职质量检查人员具体对各专业施工过程的质量实行监督和检查；
c.施工前认真做好技术交底工作，提高质量规定,加强施工过程中技术质量管理，做好施工记录,严格执行“三检制”。
d.施工中认真按施工方案施工，工序交接要及时，上道工序不检查不验收，不得进入下一道工序。施工人员认真及时做好施工记录，数据准确齐全，不得做回忆纪录。
e.施工过程中出现质量问题要及时解决，特殊情况需经有关人员共同确认，不得私自解决。
f.所有施工人员必须熟悉施工图纸及有关规范和施工方案的规定，牢记施工程序，清楚质量规定，提高质量意识。
9．安全管理及注意事项
a.建立施工的安全管理体系，明确责任，工地设专职安全员一名，各班组设兼职安全员，搞好工地的安全管理工作；
b.凡参与施工人员必须身体健康，没有突发急病（高血压、眩晕症等）。特殊工种作业人员必须持证上岗；
c.吊装作业，桅杆回旋范围内严禁站人，吊装卡具和绳索使用前必须检查无误后方可使用，吊装作业时必须设立警示牌，无关人员不得进入；
d.在进行射线检查时，告知监理、业主及总包公司，必须办理作业许可证。在需要进行射线检查的路口及装置附近进行提前贴告示，标明探伤时间及地点，告知到本单位施工人员及其他单位作业施工人员。射线检查必须避开白天正常作业施工期，在晚上规定期间内进行。射线检查时必须设立警告牌、警示灯，并用绳索设立安全作业区；
e.各种设备及班组休息室、办公室必须有可靠的接地装置，各种设备电源及施工用电应由专业电工接线，严禁违章接电。施工现场搞好文明施工，经常检查、排除事故隐患，交叉作业一定要注意安全，保证安全作业，现场按安全标准化管理；
f.现场应配备足够的消防用品、用品；
10．现场文明施工管理
10.1严格按经业主批准的施工总平面布置图施工，暂设、机具、材料不得随意或无计划搭设及场地占用。
10.2施工讲究科学，遵守工艺纪律，杜绝野蛮施工，焊接必须严格执行施工程序与规范，不能图省事，不顾质量规定和安全规定凑合施工。
10.3施工现场管理高标准、严规定，现场每周至少大清扫一次，设备、材料的运送吊装不能拖泥带水。设备、配件或材料保持无泥土、污物。
10.4施工所用的各种机具、设备应遵守有关管理制度，保证完好。发生事故及时报告。
10.5大型机具及车辆行走的施工道路及场地事先要规划解决，避免雨季施工泥浆四溅，车陷路堵。
10.6及时回收余料、废料，严禁乱堆乱放，施工材料做到工完料尽场地清。保证场地清洁和道路畅通。
10.7现场的水线、电缆、导线、电焊把线、二次线要统一规划，合理布置，不准乱拉乱扯。氧气带、电焊把线每日收工后要盘好。
10.8加强现场安全保卫工作，以防器材失窃。
11．劳动力安排

劳动力安排
时间
人员
2023年
10月
11月
12月
管工
10
12
10
焊工
10
14
10
起重工
4
4
4
普工
12
14
10

12．手段用料一览表
手段用料一览表
序号
名 称
规 格
单位
数量
备 注
1
钛板
δ=8
m2
10
试压盲板
2
角钢
∠50×5
m
20
防雨、防风罩
3
钢管
DN25
m
20
防雨、防风罩
4
石棉板
δ=3mm
张
5
临时垫片
5
石棉板
δ=1mm
张
20
隔离
6
防雨帆布

m2
20
防雨、防风罩
7
可溶纸

Kg
50
充氩用
8
医用胶布

筒
20
充氩用
9
蓝油漆笔

支
20
标记
10
纸胶带

箱
1
封口
11
铜皮
δ=0.5mm
m2
5
保护托罩
12
铜丝网
60目
m2
3
保护托罩
13
水合醋酸钠盐

g
1500
Fe离子实验
14
盐酸羟胺

g
15
Fe离子实验
15
1：10菲罗啉

g
10
Fe离子实验
16
蒸馏水

升
15
Fe离子实验
17
彩条布

m2
200
隔离用
18
线手套

副
200
劳保用品
19
口罩

副
300
劳保用品
20
防尘帽

副
20
劳保用品
21
劳保服装

副
20
劳保用品
22
劳保皮鞋

副
20
劳保用品
23
不锈钢丝轮
φ100
片
100
加工坡口
24
切割片
φ150
片
200
加工坡口
25
砂纸轮
φ30
片
200
加工坡口
26
砂纸轮
φ40
片
300
加工坡口
27
无水乙醇

Kg
200
清理用品
28
冰醋酸

ml
1000
Fe离子实验
29
丙酮

Kg
50
清理用品
30
HF

ml
500
酸洗
31
HNO3

ml
2023
酸洗
32
砂轮片
φ100
片
300
加工坡口
33
铁丝
10号
Kg
50
防护用
34
塑料布
δ=1.5--2
Kg
250
防护用

13．施工机具、设备一览表
施工机具、设备一览表
序号
名 称
规 格
单 位
数 量
1
高频引弧焊机

台
6
2
角向磨光机
φ100
台
6
3
棒式磨光机

台
6
4
电焊把线
35mm2
米
400
5
氢气表
0—1.6MPa
只
12
6
木锤

把
10
7
2磅线坠

个
6
8
弯尺

把
6
9
钢板尺
1m
把
6
10
直流风机

台
1
11
落地扇

台
2
12
铁剪刀

把
6
13
铝水平

把
6
14
盘尺
30m
把
1
15
温度计

支
6
16
铜锤
3磅
把
6
17
防毒面具

套
3
18
角向磨光机
φ150
台
8
19
钢卷尺
5m
把
15
20
套头面罩

个
10