1、 揚子石化擴建45萬噸/年精對苯二甲酸（PTA）生產線鈦管道焊接施 工 技 術 方 案中國石化集團第四建設公司南京揚子PTA項目部編碼：FCCPTA/方案-031一般 重大綜合揚子石化擴建45萬噸/年精對苯二甲酸（PTA）生產線鈦管道焊接施 工 技 術 方 案編制：吳 衛 審核：關武堂復審：李雪梅 肖 然批準：郁東鍵中國石化集團第四建設公司南京揚子PTA項目部二六年四月二十四日目 次1 適用范圍12 編制依據13 工程概況14 焊接性分析15 焊接施工準備16 一般環境要求37 施工工藝38 質量要求69 焊縫返修710 質量記錄711 質量保證措施712 施工機具及措施用料813 HSE管理

2、814 附WPS151 適用范圍本方案適用于揚子石化公司擴建45萬噸/年精對苯二甲酸（PTA）生產線氧化工段鈦管線的焊接施工。2 編制依據a） 現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范 GB50236-98b） 石油化工劇毒、可燃介質管道工程施工及驗收規范 SH3501-2002c） 鈦管道施工及驗收規范 SH3502-2000d） 石油化工施工安全技術規程 SH3505-1999e） 設計文件3209-9100-A5-4、3209-9100-A5-6f） 揚子石油化工股份有限公司45萬噸/年PTA項目的質量監督工作計劃3 工程概況鈦管道工程量見表1： 表1材質管徑壁厚（mm）寸D延長米(m)

3、安裝寸D預制寸D寸D總計鈦0.75302.7201026429853267504 焊接性分析4.1 鈦的焊接性a） 氣體等雜質污染而引起焊接接頭脆化鈦是一種活性金屬。它在常溫下能與氧生成致密的氧化膜而保持高的穩定性和耐腐蝕性；在高溫下與氧、氮、氫、碳都有很強的親和力，反應速度較快，在300以上快速吸氫，600以上快速吸氧，700以上快速吸氮，而且空氣中含有大量的氧和氮，氮、氧、氫的增加使鈦和鈦合金焊縫變脆而使其塑性嚴重下降。因此為了避免空氣的污染，鈦材焊接時要求對焊接區及溫度高于400的部位進行保護。b） 焊縫氣孔此種材料焊接時，對于焊接區的水分、油脂、氧化物等雜質特別敏感，容易產生大量氣孔。

4、因此焊前應對坡口及其周圍、焊絲等進行清理。5 焊接施工準備5.1 焊接工藝管理a） 焊接工藝評定規劃見表2 表2序號材 質厚度范圍(mm)選用的評定適用范圍（mm）焊接方法焊接材料保護氣體（純度）1Ti2.7121355AA-MV1.512GTAWERTi2Ar(99.999%)2Ti12200620AV-BV1220GTAWERTi2Ar(99.999%)b） 施工前針對各類焊接接頭編制焊接工藝卡，并報經監理、項目組、質量監督站批準。施焊過程嚴格按照工藝卡要求的參數進行。5.2 焊工管理a） 參加施焊的焊工應持有有效期內相應材質、相應位置的鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規則合格證，且符合

5、GB50236-98的相關考試規則；b） 經項目質量經理/質量工程師確認并辦理上崗證后方可有資格進入現場模擬考試；c） 鈦材焊接的焊工上崗前需要進行現場模擬考試，考試合格后（檢查外觀顏色）進入兩道焊口的初次口考試，兩個初次口RT合格后才準再焊接三道焊口，待RT結果合格后方可正式上崗，嚴禁無證上崗或越崗施焊。5.3 焊材管理5.3.1 焊材檢驗及存放保管a） 入庫材料應具有合格質量證明文件，焊絲表面應潔凈、無氧化色，不應有裂紋、起皮、斑疤和夾雜等缺陷；b） 對于本裝置所用鈦焊絲必須滿足Fe0.070%，H60ppm；c） 焊絲應按批號、規格、入庫時間分類存放保管，明確標志。焊材庫應配置溫濕度記錄

6、儀，庫房內溫度保持在5以上，濕度不超過60%。焊絲應存放在架子上，架子離地面和墻面的距離應不小于300mm，架子上宜放置干燥劑、去濕機；d） 氬氣純度不低于99.999%，含水量不大于50mg/m3。在購置氬氣時，需檢測其純度和含水量是否符合要求；e） 由專人負責，統一管理，作好記錄，材料工程師定期進行檢查。5.3.2 焊材發放焊工憑施工員簽發的焊材發放卡領取焊材。焊材發放人員作好發放記錄。5.4 焊接設備管理a） 焊接設備雙表（電流表、電壓表）齊全，且均在檢定有效期內；b） 焊接電纜線采用橡皮軟線，接頭不超過2個以充分保證焊接電流；c） 每臺電焊機單獨接地，實行“一機一閘一?！?；d） 地線直

7、接接到焊件上，不得接到鋼結構或設備上，以防電弧擊傷管道或設備。6 一般環境要求a） 空氣相對濕度90%；b） 氬弧焊時風速小于2m/s；c） 雨天作業時采取適當措施，如搭設防風擋雨棚等；d） 工作場所應具有焊接材料的儲存、清洗設施和良好的施焊條件；e） 每天焊接前必須用Phenathroline（鄰二氮雜菲）法檢驗焊件周圍空氣中鐵離子濃度，在焊接現場周圍分散放置試紙，8h后僅有12個點試紙變色則可施焊。配方如下：溶解272g CH3COONa.3H2O于500ml熱蒸餾水中，加240ml冰醋酸，然后以蒸餾水稀釋至1000ml；溶解3.5g鹽酸胺于350ml蒸餾水；溶解2.5g的1：10 Phe

8、nathroline（鄰二氮雜菲）水化物于約200ml熱蒸餾水中并稀釋至300ml。將三種溶液混合得1650ml混合液即可；f） 操作人員必須穿戴干凈的不會造成鐵離子污染的勞保用品，這些專用的防護服和鞋套應隔離放置并保持潔凈。7 施工工藝7.1 坡口加工a） 切割和坡口加工必須使用機械加工方法，使用砂輪機時要選擇無鐵鈦材專用砂輪片；b） 打磨時應間斷進行，速度和力度要適當，不得使坡口表面因過熱變色。打磨后坡口呈現銀白或黃色為合格，如出現紫色或蘭色為不合格。如出現紫色或蘭色，必須將其輕輕打磨掉直至露出銀白或黃色為止。7.2 焊前清理a） 坡口清理用工具與坡口直接接觸部位的材質必須是無鐵材料，清理

9、的工具應專用，且要保持所用工具的清潔；b） 經過機械加工完的焊件坡口及兩側各50mm的內外表面，應用鈦材鋼絲刷、鉸刀等機械方法清除其氧化膜、毛刺和表面缺陷。然后使用不含硫的丙酮進行脫脂處理；c） 處理完畢后先用棉質布料擦干水分或雜質，然后用不含棉的布料如綢布將附著在焊件表面的棉纖維擦掉，防止棉纖維對焊道的污染；d） 焊絲使用前應使用鈦材鋼絲刷、丙酮等去除表面的油脂及雜物，清潔后的焊絲拿放須戴潔凈手套。7.3 焊口組對焊口組對時應使管內壁平齊，其錯邊量不應超過管壁厚的10%，且不大于1mm。組對間隙詳見焊接工藝卡。7.4 定位焊a） 定位焊盡量不使用通常的過橋式點焊方法，而使用內部搭接式點焊法，

10、但此種點焊方法必須保證焊透，在正式焊接時，不必打磨掉焊點，使其成為正式焊縫的一部分。這樣做目的是減少中間打磨的頻數，減少焊縫被污染的機會，從而減少氣孔的產生；b） 定位焊縫長度為5mm15mm，高度不超過壁厚的2/3，沿焊縫均布，且定位焊不得有裂紋、氣孔、夾鎢及氧化變色等缺陷。7.5 工藝要求a） 承插焊縫至少焊接兩遍，且每道的表面不得有凌亂和有交錯的起止點；b） 多層焊時各層、道之間的接頭相互錯開，接頭打磨后應重新清理干凈后在繼續施焊，焊縫盡量一次性連續焊接完；c） 施焊過程中用測溫儀監測層間溫度，層間溫度應小于100。7.6 焊接工藝7.6.1 氬氣要求a） 焊接保護氣體選用氬氣，在焊接前

11、應在試件上試驗一下氬氣的純度，確認合格再進行正式焊接；b） 氬氣輸送管需采用塑料軟管，不應使用橡膠軟管，防止焊口被橡膠顆粒污染。7.6.2 焊縫的保護a） 考慮保護效果，焊接時盡量采用大直徑的噴嘴保護熔池，噴嘴的直徑一般取12mm20mm，噴出的氬氣應保持穩定的層流狀態，且焊接時噴嘴距焊件的距離要盡可能小，以提高保護效果；b） 采用氬氣拖罩保護熱態焊縫，環縫用弧形拖罩，拖罩形式應根據管徑大小和壁厚制作不同長度，隨著管徑和壁厚的增大拖罩相應加長加寬，拖罩寬一般為25mm60mm，長為40mm100mm。拖罩結構示意圖如圖1所示；圖1 現場拖罩圖片c） 拖罩在焊縫上的移動形式有兩種，小管徑的焊縫采

12、用的是把拖罩固定在焊炬噴嘴上，隨著焊炬一起移動進行保護。其余的焊縫用人推動拖罩隨著施焊焊工一起移動來對焊縫進行保護；d） 在焊接中溫度超過300以上區域都必須進行拖罩保護，控制焊縫及近縫區表面不出現藍色以至灰色。氬氣拖罩的保護區域為距離焊炬噴嘴15mm以內，拖罩的網或多孔板到焊縫的距離不小于8mm是最佳保護區域；e） 對于大口徑管線焊接可采用雙弧焊配合內外雙重拖罩保護的方法和單面焊雙面拖罩保護的方法；f） 對于小口徑管線焊接時，拖罩不便使用，可采用保護套管進行焊縫整體保護，保護套管示意如圖2；待施焊管子進出氬氣孔外套管焊炬作業孔把緊塊圖2保護套管示意圖7.6.3 焊接工藝要點a） 小口徑管線采

13、用管內充氬氣保護焊縫區的內表面，管內應提前充氬，排凈空氣，并保持微弱的正壓和流動狀態；b） 焊接前，使用電動磨光機（配鈦絲刷）再對待施焊坡口清理一遍，清除掉一些不可見的附著在坡口表面的氧化物和其它雜質；c） 在噴嘴保護氣體流動正常的情況下，在焊接前用氬弧焊炬噴嘴靠近坡口用電弧熱對坡口和坡口兩側進行熱清理，驅除掉一些不可見的雜質和水分；d） 焊接設備應使用性能穩定的直流氬弧焊機，采用正接法，且應附有高頻引弧和電流衰減裝置；e） 適當放慢焊接速度，增加熔池停留時間，以增大氣孔逸出的數量；f） 采用前后鋸齒形擺動運弧焊，使電弧周圍始終保持一個相對穩定的層流，從而減少了焊縫的氧化和氣孔的產生；g） 焊

14、接過程中電弧應保持穩定，防止鎢極與焊件或焊絲接觸造成夾鎢；h） 在焊接過程中焊工應將焊絲的擺動嚴格控制在最小范圍內，焊接過程中焊絲的加熱端應始終處在氬氣的保護中，熄弧后焊絲不應立即暴露在大氣中，應在焊縫脫離保護時同時取出。用過的焊絲繼續使用時，須將端頭剪掉；i） 層間焊接時必須再次用電動磨光機（配鈦絲刷）進行層間徹底清理；j） 焊接過程中應對370以上進行可靠的雙面氬氣保護；k） 焊接結束或中斷焊接前，應在關掉高頻開關以后，保持焊炬不動，慢慢熄滅電弧直至中斷，之后讓噴嘴與保護罩仍然在原焊接位置停留30s60s，待焊件完全冷卻下來后再撤離保護。8 質量要求8.1 外觀質量要求a） 外觀檢查1）

15、焊縫與母材圓滑過渡,表面應無裂紋、氣孔、夾渣、夾鎢等缺陷；2） 焊縫寬度已每邊不超過坡口邊緣2mm為宜；3） 焊縫余高：當壁厚小于5mm時，為0mm1.5mm；反之，為1.0mm2mm。b） 外觀顏色檢查焊縫和近縫區的顏色是保護效果的標志，焊接完畢后在清洗前必須用已備好的標準色標（銀白色、金黃色）和焊縫進行對比，合格的焊縫表面顏色應是銀白、金黃色。不合格的焊縫要返修處理。8.2 內部質量要求a） 對于100% RT檢驗的對接焊縫按GB3323-87規定執行，II級為合格；b） 底層焊道均應進行PT檢驗，檢驗方法按JB4730-1994執行，I級為合格；c） 角焊縫均按JB4730-1994進行

16、PT檢驗，I級為合格。8.3 硬度檢查要求焊接后焊縫及熱影響區的硬度不得超過母材硬度的20HV。9 焊縫返修9.1 焊縫表面修補a） 表面缺陷用角向磨光機進行清除，缺陷清除后，焊縫厚度不低于最小厚度時，表面打磨平整圓滑即可；若焊縫厚度小于最小厚度，則進行焊縫修補；b） 缺陷打磨時，使砂輪片與焊縫平行，避免磨削過多。9.2 焊縫內部返修a） 經射線檢測判定為不合格的焊縫在缺陷清除后進行焊接修補；b） 缺陷的清除采用角向磨光機進行打磨，打磨應間斷進行，以防過熱變色；c） 焊縫返修按正式施焊工藝要求進行（包括施焊環境條件、操作人員潔凈的勞保著裝等）；d） 焊縫返修過程必須有專業技術人員確認（包括從返

17、修單的下達到最后的返修完畢）；e） 焊縫返修完畢后按照原檢查程序進行外觀檢查和無損檢測。10 質量記錄a） 合格焊工登記表 SH3503 J116b） 射線檢測報告 SH3503 J123-1、2c） 滲透檢測報告 SH3503 J127、J127Fd） 焊接記錄e） 焊接返修記錄 11 質量保證措施a） 施工前技術部負責完成焊接工藝評定，由焊接工程師根據設計對管材要求具體確定工程所需焊接工藝評定的具體項數，并參照焊接工藝評定報告編寫焊接工藝卡；報項目總工程師批準，并報監理、項目組、質量監督站審批；b） 專業焊接質檢員審查焊工資格證，并提前做好特殊工種（如無損檢測人員）施工人員資質審查，將合格

18、證復印件交項目組、監理備案；c） 供應部門應嚴格對焊材烘干、發放、回收進行管理；在現場設二級焊材庫，并應配備溫濕度儀，建立焊材領用、保管、發放、回收制度，并做好記錄；d） 對現場進行巡回檢查，焊工作業必須持證上崗；e） 管托、支、吊架焊縫外觀飽滿，無明顯咬肉、飛濺、夾渣、弧坑等質量缺陷；f） 在安裝口施工時，必須采用臨時的防風棚，減少焊縫內可能出現的氣孔缺陷；g） 鈦管材進場后必須有單獨的存放潔凈場所，安裝時若存在交叉作業，應對鈦管材進行有效保護；h） 確保使用接觸良好的地線和完好的電源線，防止電弧擊傷管材或管件表面。12 施工機具及措施用料 表3序號名 稱型 號單位數 量備 注1高頻氬弧焊機

19、DC400臺6帶衰減裝置2角向磨光機180mm臺2125mm臺103棒式砂輪機臺34車床Q1343臺15鉆床臺16鈦絲刷把807白膠布卷708石棉布kg1009尼龍吊裝繩2t/條根410不銹鋼鋼板=8mmm2211銅板=1.5mmm2112銅網m21.5續表3序號名 稱型 號單位數 量備 注13銅管10mmm1014丙酮250ml/瓶瓶10015不銹鋼管DN80DN100DN150m1每種16無鐵砂輪片180mm箱17無鐵砂輪片125mm箱818鈦磨刷箱419金屬磨頭個3013 HSE管理13.1 安全注意事項a） 大風及雨天，在沒有防護措施的情況下，應停止作業；b） 提高安全意識，在施工和行

20、走時注意安全；c） 施工完畢后，仔細檢查現場，消除隱患，熄滅火種，切斷電源；d） 焊機在使用前,焊接件必須可靠接地。e） 其余有關事項詳見管道施工方案。13.2 風險評估見表4風險評估一覽表 表4序號業務活動作業步驟分解危險源特征現行控制措施暴露于風險中人員（E）傷害的可能性（L）傷害的嚴重度（C）風險水平（D）補充措施風險等級1管道焊接管道預制管道切割時飛濺的氧化鐵灼傷規范勞保著裝43112加強日常巡回檢查五級2移動、搬運的管段擠傷作業前交清措施4218加強作業人員HSE教育五級3坡口打磨時飛濺的氧化鐵傷眼佩戴防護鏡44116加強日常巡回檢查五級4組對時被翻轉的管段擠傷作業前交清措施5211

21、0班前講話針對性五級5管道焊接管道安裝高處作業落物物體打擊作業前“三交一清”52330加強日常巡回檢查四級6小件吊裝捆綁不當物體打擊作業前交清安全措施42324嚴格遵守安全操作規程四級7索具配置不當機具不完好機傷害作業前交清安全措施機具檢查3139日常巡回檢查五級8吊管擠傷傷害作業前交清安全措施52330嚴格執行安全作業規程四級9螺栓緊固時工具物體打擊作業前“三交一清”3216加強日常巡回檢查五級10管道焊接焊機漏電觸電加漏電保護53115日常巡回檢查五級11焊接打磨砂輪片飛濺戴防護用品52110日常巡回檢查五級12潮濕環境用電觸電插頭、插座干燥43336電源線無破損四級13焊接作業接地不牢或虛接易著火使用前進行檢查2214用螺柱連接牢固五級14焊機漏電觸電加漏電保護器4218日常巡回檢查五級15焊接打磨砂粒飛濺戴防護眼鏡4218日常巡回檢查五級