钛管道焊接方案

1.1钛管道焊接方案
编制：胡广智审核：刘体义批准：刘清芝
1.1.1编制依据
《钛管道施工及验收规范》SHJ502-86、HGJ217-86
《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
我公司所制定的相应的WPS和PQR
1.1.2工程概况
该装置共有钛管道543.5米，规格分别为φ32×1.5~φ32×4mm，材质为TA2；工作介质分别为精制盐水，淡盐水和氯气，操作压力分别为0.1MPa和0.02MPa，操作温度分别为60℃、82℃和60℃。

钛材具有比重小，烙点高（1680℃），比强度大的特征，并具有很高的化学活性。

TA2以及焊丝的化学成份如下表所示。

母材及焊丝化学成份
钛管的焊接性能就是由它的理化性能和热处理性能所决定的。

钛材在焊接中的最大问题是要防止低温氧化和气孔，TiG焊主要特点对被焊管的保护要求非常严格，焊炬后面的拖罩内的保护尤为重要。

钛材的化学活性大，不仅在熔化状态，即在400℃以上的高温固态下，也极易被空气、水分、油脂氧化膜等污染，由表面吸收O2、N、H2、C等杂质，使焊接接头的塑性和韧性显著下降，并易形成气孔。

因此，焊接时对熔池、焊缝和超过400℃后部焊缝和热影响区都要严格予以保护。

由于钛材管熔点高、热熔时大、导热性差，因此，焊接接头易产生晶粒长大倾向，从而引起接接塑性降低，焊接时，要严格控制线能量，一般宜采用小电流快速焊。

在氢和残余应力作用下，可导致冷裂纹，所以要对焊接接头的含H2量严加控制，对复杂的焊接结构需要在焊后进行消除应力处理。

钛材的弹性模量约比钢小一半，因此，焊接变形大，一焊后校正变形为困难。

其实钛材管的焊接性能与焊工的素质密不可分，尽管钛管的焊接程序很复杂，难度较大，但对于我公司焊过钛管的优秀持证焊工来说，只要准备工作充分，只要略微做点练习，就能焊出完全合呼标准要求的优质焊缝来。

1.1.3焊接一般要求
1)TiG焊机应具有安全可靠、调节灵活、有高频引弧器和电流衰减装置，前提送气、袋后送气等功能，焊机上的电流压表应经计量部门监定合格。

2)管子组对应做到内壁齐平，错边量不得超过壁厚的10%，为避免应力集中，组对时应做到对称点焊，不得强力组对。

3)焊机的接地线不能直接钛管接触，应采用钛材过渡。

4)焊接时采用的铈钨棒应磨成椎形，长10mm，端头直径0.5~1mm。

5)用砂轮切割及修磨时，应用专用砂轮机。

6)严禁在母材上引弧，避免造成电弧擦伤。

7)选用施焊过钛材管的优秀持证焊工施焊，应经焊工配备好洁净的海员手套或线手套。

8)焊工的工作服应专用，每天工作完毕后，应将工作服装在洁净的塑料袋内，不得随便乱放。

9)严禁在钛管上打钢印，可用记号笔或油漆做标记。

10)输气管不宜采用橡胶软管或其他吸湿性材料，应采用塑料软管。

1.1.4焊前准备
1)根据焊口的几何形状，精心制作后部焊缝的系列拖罩，拖罩壳体选用δ=0.15~0.75mm的紫铜皮，壳体内是多层200目的铜丝网，网中再填充适量钛屑及铜屑，拖罩体积：长×宽×高，为80mm×60mm×25~30mm为宜。

2)认真做好管内Ar气保护胎具。

3)对选出来的优秀持证焊工再次进行理论知识教育和实际操作考核，进一步强化工艺纪律教育。

4)为确保焊接质量，应设置一个钛管焊接专用操作棚，其空间大小以不影响焊接操作为宜，棚内应保持清洁（地上最好铺上胶皮）干燥，棚内温度不低于10℃，相对湿度度≯90%保证空气流通，但风速≯1m/秒。

5)用机械方法开取坡口，尽可能采用车床加工，然后用不锈钢丝刷和刮刀认真清理内外左右各30~50mm范围内的坡口，车床加工长度管子坡口，可用角向磨光机打磨，打磨后切不能使管子过热变色，打磨后再用刮刀将表面层支除。

坡口型式及组对尺寸如下图所示：
6)机械清洁后的管接头应进行酸洗液配方如下：HE10%、HWO330%、
H2O60%。

浸洗时间为1分种左右。

7)施焊前坡口内外左右各30~50mm范围内及焊丝应用有机溶剂认真擦洗，清理后，立即对坡口进行封口保护，以防再次污染。

清理后，焊丝在4小时内用完，否者应重新清理，焊接用的附助设施也要做到清洁，使之后污染、灰尘、水分等有害杂物。

1.1.5焊接工艺及技术要求
1）焊接位置应尽可能采用转动平焊。

2）保护气体选用一级Ar气（99.99%），焊接时，用高级Ar对熔池，400℃以上后部焊缝及
热影区及管内背面焊缝同时进行保护，管内及拖罩的空气要扫除干净，管内充Ar保护时，胎具上的出气孔要放在最高点。

3）因钛材导热性差，焊缝熔池大而冷却慢，故焊枪喷嘴内径取16~20mm为宜。

4）在保证熔透及成型良好的情况下，应选用小规范焊接，即小电流、快烛速，层间温度低
5）无法设置拖罩的焊缝，可采用分段间歇的焊接方法：
每小段焊缝从引弧至熄弧的时间约5秒，焊缝长度10~15mm，且延长灭弧后的Ar气延时时向20-25秒，使焊炬内喷出的Ar气保护高温下的焊缝冷却至50℃以下，再以同样的方法续焊，直至焊缝全部焊完。

6）定位焊与正式焊接工艺相同，焊缝长度10~15mm左右，起引和收弧点选择在时钟11点的位置较为合适。

其焊缝高度不超壁厚的2/3，定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣、氧化变形等缺陷应及时消除。

7）焊接时，焊炬应提前送气，并采用高频引弧，熄弧时应使用电流衰减装置和延时气体保护，弧坑必须填满。

8）焊后对焊缝及热影响区进行酸洗处理，酸洗完毕后，应用清水将残留酸液洗净、干燥。

酸洗液酸比：65%HNO3（20 L）+70%HF（1L）+H2O（79L）
1.1.6焊接检验
1）打底层焊完应仔细检查焊缝表面，无裂纹及其它缺陷才能继续下面的焊接。

2）焊缝的表面及尺寸要求
表面不得有裂纹、气孔、夹渣、凹陷及熔合性飞溅。

焊缝的宽度以每边不超过坡口边缘2mm为宜。

焊缝的余高应为0~1.5mm。

焊缝两侧咬边深度不得大于0.5mm，且不大于总长的5%。

角焊缝外形应平缓过渡，表面不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，咬边深度不得大于0.5mm。

3）钛管焊缝表面色泽检验应达到下表规定的合格标准：
1.1.7无损检验
对接焊缝应100%进行X射线探伤。

角焊缝应100%进行渗透探伤。

1.1.8焊缝返修
焊缝经检验不合格部位必须反修，返修工艺与正式焊工相同，焊缝返修后仍按原规定进行检验。

焊缝同一部位返修不得超过两次，需第二次返修时，应对不合格焊缝进行质量分析，制定返修措施，经焊接责任工程师批准后进行，并在施工记录中注明。

1.1.9安全技术措施
1)焊接场所周围10米之内不得有易燃易爆物品。

2)焊接设备应良好接地，焊接手把的绝缘性能一定要可靠，禁止将过热的焊钳进行水冷。

3)Ar气瓶和其他气瓶不得混放，以免发生事故。

4)焊工接规定穿载好洁净的劳保护用品，穿绝缘鞋，以免高频电击伤焊工，高空作业要戴好安全带。

5)弧焊时，Ar弧高温会散发臭氧和五种氮氧化合物，毒性都较大，故要保证焊接区通风良好，但风速不能超过1m/秒。

6)使用手砂轮时要用手握紧，且对面不得站人，以防砂轮飞出伤人。

7)作业场所要备有消防器材及设施，一旦发生火情，首先切断电源。