钛管焊接工艺

钛管焊接工艺

1.1 钛管的设计技术条件与标准

1.1.1 设计技术条件

1.1.1.1 管材及配件材质IN17850 3.7025,3.7035,3.7055.其化学成分如下表:序号材料号牌号化学成分DINl7850 (级别) Ti C Fe N O H 1 3.7025 余量≤0.08 ≤0.20 ≤0.05 0.03~0.12 ≤0.013

2 3.7035 Ⅱ余量≤0.08 ≤0.25 ≤0.05 0.07~0.18 ≤0.013

3 3.7055 Ⅲ余量≤0.10 ≤0.30 ≤0.05 0.15~0.25 ≤0.013

1.1.1.2 管材规格:φ508×4.5,φ408×14,φ26.9×l.5,φ21.3×2.6。

1.1.1.3 钛管工作条件;温度224℃,压力2.5MPa ,介质醋酸,溴化物。

1.1.1.4 管道质量要求:焊接接头系数1,焊缝射线检验100%,水压试验力

3.75MPa ,气密性试验压力0.625MPa

1.1.2 技术标准

1.1.2.1 管道工程钛材焊接规范LON1015E

1.1.2.2 钛管施工技术条件伍德公司标准

1.1.2.3 钛管施工及验收规范SHJ502-86

1.2 焊接特点

钛管焊接是利用惰性气体对焊接区进行有效保护的TiG 焊接工艺。由于钛材具有特殊的物理化学特性,因而其焊接工艺与其它金属存在较大差异。焊接时必须保证:(1)焊接区金属在250℃以上不受活性气体N ,0、H

及有害杂质元素C ,F e ,Mn 等的污染。(2)不能形成粗晶组织。(3)不能产生较大的焊接残余应力和残余变形。所以,焊接过程须按合

理的工艺,严格按工序质量管理标准,实行全过程的质量控制。使人、机、料、法各因素均 处于良好的受控状态,从而在合理的工期内,保证钛管的焊接质量。

2 材料、设备及工具要求

2.1 钛管及配件;应具有制造厂的出厂合格证和质量证明书。经复验其规格、化学成分、力学性能及供货状态均应符合DIN17850标准的要求。

2.2 焊接材料

2.2.1 焊丝:焊丝牌号为ERTi-2。选择焊丝应符合:(1)焊丝的化学成分和力学性能应与母材相当;(2)若焊件要求有较高的塑性时,应采用纯度比母材高的焊丝。

2.2.2 焊丝在使用前要进行材质复验,检查出厂合格证和质量证明书;焊丝表面应清洁,无氧化色、无裂纹、起皮、斑疤和夹渣等缺陷。焊丝的化学成分应符合AWS A5.16一70的有关规定。

2.2.3 氩气:工业一级纯氩,纯度不得低于99.98%,含水量小于50Mg/L氩气在使用前先检查瓶体上的出厂合格证,以验证氢气的纯度指标,然后检查瓶阀有无漏气或失灵现象。

2.2.4 钨极:选用φ2.0~φ3.0 mm铈钨极,其化学成分应符合如下要求:

成份%

牌号W CeO Fe2O3+Al2O3 SiO2 Mo CuO

Wce-20 余量2.0 ≤0.02 ≤0.06 ≤0.01 ≤0.01

2.3 焊接设备

2.3.1 焊机:采用直流TiG 焊机。焊机应保证优良的工作特性和调节特性, 同时配备有完好的电流表和电压表。

2.3.2 焊炬:采用QS 一75°/500型水冷式TiG 焊焊炬。焊炬应具有结构简单,轻巧耐用,枪体严密,绝缘良好,气流稳定,夹钨捧牢固,适合于各种位置焊接的特点。

2.3.3 氩气输送管;采用半硬质塑料管,不宜用橡胶软管和其它吸湿材料。使用时应专用,不得与输送其它气体的管相互串用。氩气管不宜过长,以免压力降过大引起气流不稳, 一般不超过30m 。

2.3.4 焊接夹具:用奥氏体不锈钢或铜制管卡兰、锁紧螺栓等组对钛管及配件。应确保对钛管及配件有一定的夹紧力, 以保证轴线一致,间隙均匀合适。

2.3.5 辅助设备及工具:氩气保护罩,磨光机,专用锉刀,不锈钢丝刷等。

3 焊接工艺

3.1 管道预制阶段

3.1.1 管道切割与坡口加工;管材切割与坡口加工应在专门的作业场所内采用机械加工方法进行。加工时要用非污染介质洁净水进行冷却,以防氧化。加工工具应专用,并保持清洁,以防铁质污染。加工好的管口应保证表面平整,无裂纹、重皮等缺陷。切口平面最大倾斜度偏差不超过管径的1%。

3.1.2 表面清理:用奥氏体不锈钢制的钢丝刷清除钛管所有焊接表面及坡口附近100mm 内的锈皮、油漆、脏物、灰尘和能与钛材起反应的杂物。用砂轮修整加工面,清除飞边、毛刺、凸凹等缺陷。

3.1.3 组对:将钛管、配件对准、夹好,轴线不得偏移,间隙均匀一致,并应防止钛管在装配中被损伤和污染。避免强制组对。定位焊采用和正式焊接相同的焊接工艺。

3.1.4 脱脂处理:用赛璐珞海棉沾无硫乙醇或无硫丙酮对所有焊接表面坡口附近50mm 内全部做脱脂处理,处理后的表面应无任何残留物。

3.1.5 焊接:应在有关标准规定的条件下进行。

3.1.5.1 焊接工艺评定

在钛管正式施焊前,用φ252×14 TA2管进行焊接性试验,在此基础上进行φ36×4,φ252×14垂直固定及水平固定位置的四项焊接工艺评定。焊接工艺评定宜在焊接试验室进行。试验前拟定了与工程施工实际相同的焊接方案,评定原则、要求、方法均按ASME IX执行。评定合格的工艺参数如下:

a 、坡口条件

管壁厚(mm) 坡口形式坡口角度对口间隙(mm) 钝边(mm) 清理范围(mm) ≤2 V 50° 0~0.8 0~0.8 每侧50~100 <2 V 60° 0.5~2 1~1.5 每侧50~100

b 电源种类和特性直流正接

c 焊接规范壁厚mm ≤2 3~4 4~7 6~7 >7 焊接层数 1 1~2 2~ 3 3~4 4~5 钨极直径mm 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0 焊丝直径mm 2.0 3.0 3.0 3.0 3.0 焊枪直径mm 10~12 16~20 16~20 16~20 16~

20 电压V 10~12 12~14 12~14 12~14 12~14 电流A 40~70 80~ 110 110~140 120~180 120~180 焊速cm/min 7.5~10 10~15 10~15 10~15 10~15 层间温度℃ <200 <200 <200 <200 <200 线能量 KJ/cm 2.4~6.7 3.9~9.3 5.3~11.8 5.8~15.1 5.8~15.1 喷咀氩气l/min 8 ~12 12~15 15~20 15~20 15~20 保护罩氩气l/min 16~25 2530 35~ 45 35~45 35~45 管内氩气l/min 6~10 8~15 10~20 10~20 10~ 20 氩气保护时间S 30~60 >60 >60 >60 >60 保护区氩气充装系数 21.8 21.8 21.8 21.8 21.8

3.1.5.2 焊工资格

根据焊接工艺评定所提供的工艺参数,在专家的指导下组织焊工进行学习,并请有经验的焊工师傅作示范,对将参与焊接的焊工进行操作技能培训和考试。结果参加培训的五名焊工全部通过DIN8560规定的考试,并参加钛管的焊接工作。

3.1.5.3 焊材焊丝为德方提供的ERTi-2,规格经工艺评定后确定为φ2.0、 φ3.0。焊丝在使用前应按坡口的清理方法进行表面清理及脱脂处理,施焊时焊丝的端部应除去10~20mm 长。

3.1.5.4 焊接环境

钛管施工需在预制厂房内进行,在现场焊接固定口时,应根据需要搭设防雨、防风棚,保证焊接环境符合工艺要求。若出现下列条件之一时,不准进行焊接。

3.1.5.5 层间清理与保护

对多层焊道,在下一层施焊前,首先检查表面氧化程度,如有异常情况,应立即进行表面处理或返修处理,处理时必须用专用的奥氏体不锈钢制钢丝刷和砂轮。

3.1.5.6 焊缝表面酸洗钝化处理钛材焊接后,经表面色泽检查合格后须对焊缝和热影响区进行酸洗钝化处理。酸洗后必须立即用水彻底冲洗.以除去残留在焊件上的酸液。整个酸洗过程的温度应控制在40℃以下。

酸洗钝化液按下列比例配方;

3.1.6 焊接检验所有焊缝均应进行外观检查,X 射线照相检查,着色检验和压力试验等项检验,均应合格。

钛管焊接工艺

1.1 钛管的设计技术条件与标准

1.1.1 设计技术条件

1.1.1.1 管材及配件材质IN17850 3.7025,3.7035,3.7055.其化学成分如下表:序号材料号牌号化学成分DINl7850 (级别) Ti C Fe N O H 1 3.7025 余量≤0.08 ≤0.20 ≤0.05 0.03~0.12 ≤0.013

2 3.7035 Ⅱ余量≤0.08 ≤0.25 ≤0.05 0.07~0.18 ≤0.013

3 3.7055 Ⅲ余量≤0.10 ≤0.30 ≤0.05 0.15~0.25 ≤0.013

1.1.1.2 管材规格:φ508×4.5,φ408×14,φ26.9×l.5,φ21.3×2.6。

1.1.1.3 钛管工作条件;温度224℃,压力2.5MPa ,介质醋酸,溴化物。

1.1.1.4 管道质量要求:焊接接头系数1,焊缝射线检验100%,水压试验力

3.75MPa ,气密性试验压力0.625MPa

1.1.2 技术标准

1.1.2.1 管道工程钛材焊接规范LON1015E

1.1.2.2 钛管施工技术条件伍德公司标准

1.1.2.3 钛管施工及验收规范SHJ502-86

1.2 焊接特点

钛管焊接是利用惰性气体对焊接区进行有效保护的TiG 焊接工艺。由于钛材具有特殊的物理化学特性,因而其焊接工艺与其它金属存在较大差异。焊接时必须保证:(1)焊接区金属在250℃以上不受活性气体N ,0、H

及有害杂质元素C ,F e ,Mn 等的污染。(2)不能形成粗晶组织。(3)不能产生较大的焊接残余应力和残余变形。所以,焊接过程须按合

理的工艺,严格按工序质量管理标准,实行全过程的质量控制。使人、机、料、法各因素均 处于良好的受控状态,从而在合理的工期内,保证钛管的焊接质量。

2 材料、设备及工具要求

2.1 钛管及配件;应具有制造厂的出厂合格证和质量证明书。经复验其规格、化学成分、力学性能及供货状态均应符合DIN17850标准的要求。

2.2 焊接材料

2.2.1 焊丝:焊丝牌号为ERTi-2。选择焊丝应符合:(1)焊丝的化学成分和力学性能应与母材相当;(2)若焊件要求有较高的塑性时,应采用纯度比母材高的焊丝。

2.2.2 焊丝在使用前要进行材质复验,检查出厂合格证和质量证明书;焊丝表面应清洁,无氧化色、无裂纹、起皮、斑疤和夹渣等缺陷。焊丝的化学成分应符合AWS A5.16一70的有关规定。

2.2.3 氩气:工业一级纯氩,纯度不得低于99.98%,含水量小于50Mg/L氩气在使用前先检查瓶体上的出厂合格证,以验证氢气的纯度指标,然后检查瓶阀有无漏气或失灵现象。

2.2.4 钨极:选用φ2.0~φ3.0 mm铈钨极,其化学成分应符合如下要求:

成份%

牌号W CeO Fe2O3+Al2O3 SiO2 Mo CuO

Wce-20 余量2.0 ≤0.02 ≤0.06 ≤0.01 ≤0.01

2.3 焊接设备

2.3.1 焊机:采用直流TiG 焊机。焊机应保证优良的工作特性和调节特性, 同时配备有完好的电流表和电压表。

2.3.2 焊炬:采用QS 一75°/500型水冷式TiG 焊焊炬。焊炬应具有结构简单,轻巧耐用,枪体严密,绝缘良好,气流稳定,夹钨捧牢固,适合于各种位置焊接的特点。

2.3.3 氩气输送管;采用半硬质塑料管,不宜用橡胶软管和其它吸湿材料。使用时应专用,不得与输送其它气体的管相互串用。氩气管不宜过长,以免压力降过大引起气流不稳, 一般不超过30m 。

2.3.4 焊接夹具:用奥氏体不锈钢或铜制管卡兰、锁紧螺栓等组对钛管及配件。应确保对钛管及配件有一定的夹紧力, 以保证轴线一致,间隙均匀合适。

2.3.5 辅助设备及工具:氩气保护罩,磨光机,专用锉刀,不锈钢丝刷等。

3 焊接工艺

3.1 管道预制阶段

3.1.1 管道切割与坡口加工;管材切割与坡口加工应在专门的作业场所内采用机械加工方法进行。加工时要用非污染介质洁净水进行冷却,以防氧化。加工工具应专用,并保持清洁,以防铁质污染。加工好的管口应保证表面平整,无裂纹、重皮等缺陷。切口平面最大倾斜度偏差不超过管径的1%。

3.1.2 表面清理:用奥氏体不锈钢制的钢丝刷清除钛管所有焊接表面及坡口附近100mm 内的锈皮、油漆、脏物、灰尘和能与钛材起反应的杂物。用砂轮修整加工面,清除飞边、毛刺、凸凹等缺陷。

3.1.3 组对:将钛管、配件对准、夹好,轴线不得偏移,间隙均匀一致,并应防止钛管在装配中被损伤和污染。避免强制组对。定位焊采用和正式焊接相同的焊接工艺。

3.1.4 脱脂处理:用赛璐珞海棉沾无硫乙醇或无硫丙酮对所有焊接表面坡口附近50mm 内全部做脱脂处理,处理后的表面应无任何残留物。

3.1.5 焊接:应在有关标准规定的条件下进行。

3.1.5.1 焊接工艺评定

在钛管正式施焊前,用φ252×14 TA2管进行焊接性试验,在此基础上进行φ36×4,φ252×14垂直固定及水平固定位置的四项焊接工艺评定。焊接工艺评定宜在焊接试验室进行。试验前拟定了与工程施工实际相同的焊接方案,评定原则、要求、方法均按ASME IX执行。评定合格的工艺参数如下:

a 、坡口条件

管壁厚(mm) 坡口形式坡口角度对口间隙(mm) 钝边(mm) 清理范围(mm) ≤2 V 50° 0~0.8 0~0.8 每侧50~100 <2 V 60° 0.5~2 1~1.5 每侧50~100

b 电源种类和特性直流正接

c 焊接规范壁厚mm ≤2 3~4 4~7 6~7 >7 焊接层数 1 1~2 2~ 3 3~4 4~5 钨极直径mm 2.0 2.0 2.0 3.0 3.0 焊丝直径mm 2.0 3.0 3.0 3.0 3.0 焊枪直径mm 10~12 16~20 16~20 16~20 16~

20 电压V 10~12 12~14 12~14 12~14 12~14 电流A 40~70 80~ 110 110~140 120~180 120~180 焊速cm/min 7.5~10 10~15 10~15 10~15 10~15 层间温度℃ <200 <200 <200 <200 <200 线能量 KJ/cm 2.4~6.7 3.9~9.3 5.3~11.8 5.8~15.1 5.8~15.1 喷咀氩气l/min 8 ~12 12~15 15~20 15~20 15~20 保护罩氩气l/min 16~25 2530 35~ 45 35~45 35~45 管内氩气l/min 6~10 8~15 10~20 10~20 10~ 20 氩气保护时间S 30~60 >60 >60 >60 >60 保护区氩气充装系数 21.8 21.8 21.8 21.8 21.8

3.1.5.2 焊工资格

根据焊接工艺评定所提供的工艺参数,在专家的指导下组织焊工进行学习,并请有经验的焊工师傅作示范,对将参与焊接的焊工进行操作技能培训和考试。结果参加培训的五名焊工全部通过DIN8560规定的考试,并参加钛管的焊接工作。

3.1.5.3 焊材焊丝为德方提供的ERTi-2,规格经工艺评定后确定为φ2.0、 φ3.0。焊丝在使用前应按坡口的清理方法进行表面清理及脱脂处理,施焊时焊丝的端部应除去10~20mm 长。

3.1.5.4 焊接环境

钛管施工需在预制厂房内进行,在现场焊接固定口时,应根据需要搭设防雨、防风棚,保证焊接环境符合工艺要求。若出现下列条件之一时,不准进行焊接。

3.1.5.5 层间清理与保护

对多层焊道,在下一层施焊前,首先检查表面氧化程度,如有异常情况,应立即进行表面处理或返修处理,处理时必须用专用的奥氏体不锈钢制钢丝刷和砂轮。

3.1.5.6 焊缝表面酸洗钝化处理钛材焊接后,经表面色泽检查合格后须对焊缝和热影响区进行酸洗钝化处理。酸洗后必须立即用水彻底冲洗.以除去残留在焊件上的酸液。整个酸洗过程的温度应控制在40℃以下。

酸洗钝化液按下列比例配方;

3.1.6 焊接检验所有焊缝均应进行外观检查,X 射线照相检查,着色检验和压力试验等项检验,均应合格。


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