夹套管焊接工艺.pdf

1、Welding Technology Vol41 No9 Sep. 20120 概述夹套管内管输送的介质温度因介质熔点不同而异 ， 外管介质则根据物料的熔化点温度由设计决定 ，有热水 、 蒸汽 、 导热油 、 联苯等 ， 工作温度高于介质熔点数十摄氏度 ， 因安装位置所限 ， 长尺度管段少 ， 短管段 、 管件多 ， 所以夹套管一般不在工厂制造 ， 只能在施工现场制作安装 ， 现场测量实际位置尺寸后 ， 然后根据实际尺寸下料加工 ， 组焊安装 。夹套管对焊接要求较严格 ， 内管焊口一般要求无损检测合格后才能进行外套管的焊接安装 ， 且内管焊口内壁要求光洁 ， 避免挂料现象发生 。1 施工工艺流

2、程及操作要点1.1 施工工艺流程夹套管预制及安装流程如图 1， 图 2 所示 。1.2 操作要点1.2.1 管道预制（1） 材料化工装置的夹套管材质 ， 按照设计介质不同有内管为不锈钢 、 外管为碳钢 ， 内外均为不锈钢等 ，不锈钢管一般为 304 及 316， 碳钢管一般为 20 钢 。（2） 施工条件夹套管的预制应在清洁 、 通风 、 环境温度适宜的场地进行 。 为保证夹套管的焊接质量 ， 氩弧焊室外作业环境风力不宜超过 2 级 （相当风速 3.3 m/s），否则 ， 需加防风措施 。（3） 施工准备焊接方法的选择 ： 管径小于 50 mm 的小口径管全部采用氩弧焊 ， 管径大于 50 m

3、m 的管道采用氩弧焊打底 ， 焊条电弧焊盖面的焊接工艺 。焊机的选择 ： 选用 IGBT 逆变电源 （北京时代公司 ）， 型号 XZ7-400。氩气 ： 瓶装氩气 ， 其纯度要求大于 99.95%。 钨极 ： 使用放射量极低的铈钨极 。焊丝 ： 焊丝直径根据管道工件厚度确定 ， 焊丝化学成分要与工件相适应 ， 其纯度和合金元素含量夹套管焊接工艺邬文沛（中建六局工业设备安装有限公司 ， 天津 300451）摘要 ： 化工装置工艺管道安装施工质量是施工的重点 ， 其中夹套管应用广泛 ， 是化工工艺管道的重要组成部分 ， 夹套管是为了保持管内输送介质 （黏性流体 、 凝固性流体 、 高熔点合成液等

4、） 的流动性能和温度 ， 防止输送过程中在管道中凝结而设置的特殊管道 ， 其效果远比普通伴热管好 。 夹套管制作安装技术水平较高 ， 施工完后不易检查返修 ， 安装质量标准要求严 ， 施工工序较复杂 。关键词 ： 夹套管 ； 介质 ； 焊接工艺中图分类号 ： TG444.72 文献标志码 ： B文章编号 ：1002025X(2012)09-0061-06收稿日期 ： 2012-03-20图 1 夹套管预制工作流程材料验收内管测量下料 、划线 、 坡口加工外管测量下料 、划线 、 坡口加工内管试压外管组对焊接 调整段管焊接内管焊口检测管段标识 、封口保护外管焊口检测内管组对焊接 内 、 外管部件

5、穿套跨接管的预制符合性检查外管试压定位板 /隔板的焊接 预制外管弯头图 2 夹套管安装流程管道安装的先决条件放线 、 支吊架安装管段安装就位内管组对焊接内管焊缝检验调整段测量 、坡口加工调整段安装 、组对焊接外管的检验外管的封闭焊接 系统符合性检查 内 、 外管系统试验全国焊接工程创优经验文流 61焊 接技术 第 41 卷第 9 期 2012 年 9 月都不得低于焊件的要求 。 采用对口间隙全部填丝法 。焊丝表面不得有油污 、 锈蚀 ， 焊前用酒精或丙酮清洗干净 。 对使用量较大的不锈钢 304， 焊丝采用H0G21Ni10， 焊条采用 A102； 20 钢采用 J422 焊条 。夹套管预制前

6、应对施工图样各部尺寸 、 技术要求 、 选用材料和配件认真校核 。 合理安排组对程序 、制订内外管分段切割计划 ， 使焊缝减至最少 。（4） 施工要求夹套管的制作应确保质量 ， 外管封闭之前 ， 内管焊缝应全部裸露可见 ， 以方便各项检查 。 内管施工完毕并经检验合格后 ， 方可进行外管的封闭焊接 。夹套管分段制作 ， 以方便运输和安装尺寸的调整为原则 。 预留调整段以 50100 mm 为宜 。 对坡度 、 垫片厚度 、 支吊架位置 、 焊缝布局 、 检查点开孔等需综合考虑 。 定位块安装以不影响环隙介质的流动和管子的热位移为宜 ， 按设计要求施工 。（5） 预制的过程与方法 内管划线下料

7、： 在下料前先把管内吹扫干净 ， 按图样结合实际测量尺寸划线下料 ， 并应对划线进行复测 ， 以保证尺寸的准确性 。 切割 ： 宜用机械方法进行切割 ， 切口要垂直于管子中心线 ， 并清除毛刺 。 坡口制备 ： 坡口角度为 30 35， 钝边 11.5mm。 用坡口机 、 手提式砂轮机进行加工 ， 并且要清除所有毛刺 、 锈迹 、 油污 、 灰尘等污物 ， 坡口内外20 mm 范围内要露出金属光泽 ， 以保证焊接质量 。由于夹套管多用于输送黏度较大的介质 ， 故要求其内壁保证光滑 ， 不允许存在焊瘤或其他凹凸不平的缺陷 。 对于因制造公差或在煨弯加工过程中产生的不圆度 ， 在与直管段连接对口不

8、能保证管内壁齐平时 ， 要将厚壁管的内壁加工出 15 的斜坡 ， 并平滑过渡进行组对 。 定位板的焊接 ： 为了使夹套管的间距均匀 ，在内管上设置与内管同材质的定位板 ， 定位板安装如图 3 所示 。 材质系不锈钢时应采用氩弧焊焊接 。定位板几何尺寸与选用的管径 、 热载体工作压力和温度有关 ， 要按设计要求制作 ， 定位板与外管内壁间隙以 1.5 mm 为宜 。 预制外管弯头 ： 内外管要选用弯曲半径基本相同或较接近的弯头 ， 以保证弯头处的内外管之间的间隙基本均匀 ， 例如 ： 当内管管径 D1=50.8 mm，外管管径 D2=76.2 mm 时 ， 内管选用 R=1.5D1的长半径弯头

9、， 即 R=76.2 mm， 外管则采用 R=1.0D2的短半径弯头 ， 即 R=76.2 mm， 在没有冲压成品弯头的条件下方可采用制作弯头 ， 制作的弯头弯曲半径须与内管弯头弯曲半径相一致 。 外管焊接弯头如图 4所示 。 制作外管弯管要采用设计规定的外管材料 。 预留活口 ： 留活口要考虑运输和安装方便 ，并保证尺寸的正确性 。 外管下料 ： 欲使内管焊口质量检查方便 ， 既要减少短管和活口数量 ， 又要方便操作和保证质量 ，在下料时要周密考虑 ， 统筹兼顾 。 内管组对 ： 外管下料后 ， 进行内管组对 ， 首先保证管线的直线度和弯头的角度 ， 并注意管道水平转角和立体转角的准确性 ，

10、 要利用平台 、 量具 、角尺等严格控制几何尺寸 。 焊口组对按 管道预制焊接作业指导书 执行 。 当内管进行第 2 个管件 （弯头 、 三通 、 法兰等 ） 前应将外管套入后再进行组对 。图 3 定位板安装示意图t导向板1201201201.5ML全国焊接工程创优经验文流 图 4 外管弯头制作示意图焊接弯头冲压弯头1530301530 3062Welding Technology Vol41 No9 Sep. 2012 内管焊接 ： 在焊接弯头时 ， 采用临时卡具或点焊卡板来保证焊缝间隙的均匀和角度的正确性 ，焊接三通时 ， 要采取防变形措施 。 在焊接后 ， 管内面焊口处不能有环状的凸出焊

11、瘤 ， 要保证管内壁平滑 ， 防止以后物料在此存积堵塞管道 。輥輯訛 内管焊缝检查 ： 内管焊接完成后 ， 焊缝要按设计文件或规范要求进行检查 ， 如发现有缺陷 ， 要及时进行返修 ， 合格后做好记录 ， 方可进行下道工序 。輥輰訛 内管试压 ： 为了确保夹套管的施工质量 ， 内管焊缝按设计规定经无损探伤检查合格后还要进行强度试验和严密性试验 。 试验压力分别按设计压力的 1.5 倍和设计压力进行 。輥輱訛 内管检验合格后 ， 对不锈钢内管焊缝进行酸洗钝化处理 。 处理方法先选用商品酸洗钝化膏 ， 按照其说明对焊缝涂抹浸泡一定时间 ， 然后刷洗干净 。輥輲訛 外管焊接 ： 内管试压合格后 ，

12、先进行预组装 ， 然后再进行外管焊接 ， 并要保证内管与外管的间隙均匀以及外管的直线度 。 根据实测的内管尺寸加工调整哈夫短管 ， 对称剖开 ， 组装 、 焊接 。輥輳訛 外管焊缝检查 ： 外管焊接后要按设计文件或规范规定进行检查 ， 如发现不合格焊口 ， 除进行返修外 ， 还要按规定加倍抽查 ， 直到全部合格为止 。輥輴訛 外管最后一个焊口进行封闭焊接前 ， 要将夹套间用压缩空气清理干净 ， 并采用氩弧焊进行第一道封底焊 ， 以保证夹套内的清洁度 。輥輵訛 跨接管的预制 ： 套管夹套部分的出入口及法兰连接处和阀门连接处用跨接管连接 ， 其连接形式有以下几种 ：（i） 用蒸汽加热的夹套跨接管接

13、头 ， 与主管接头采用切线方式连接 ， 如图 5 所示 。（ii） 用热水加热的夹套跨接管接头 ， 与主管接头有 2 种连接形式 ： 一种是在水平管线上采用切线方式连接 ； 另一种是在垂直管线上采用垂直管中心线方式 ， 如图 6 所示 。（iii） 与阀门连接跨接管的形式 ， 如图 7 所示 。輥輶訛 外管试压 ： 为了减小现场安装的工作量 ， 保证安装后能顺利进行整体试压 ， 在外管预制后 ， 要进行一次外管管段的水压试验 。輥輷訛 预制管段符合性检查 ： 管段预制完成后 ， 要对照图样对管段的各部分尺寸及各部件的位置进行符合性检查 ， 并做好记录 。輦輮訛 管段标识 、 封口保护 ： 预制

14、管段检查合格后 ， 按预制图样进行管段标识 。 该标识为临时标识 ，但要保证其在安装之前保持清晰易于识别 。 对管段所有开口部位要采用管帽或其他材料进行封闭保护 ，以确保管道内部清洁 ， 并保证法兰密封面及其他端面不被损坏 。2 焊接2.1 焊接要求（1） 焊前按照 JB 47082000 钢制压力容器焊接工艺评定 进行焊接工艺评定 ， 合格后方可施焊 。（2） 坡口在焊前需经过检验 ， 合格后才能下一步工序 。 采用氩弧焊进行打底焊 、 焊条电弧焊焊接盖面层 。（3） 焊接接头的常温力学性能 、 高温短时力学全国焊接工程创优经验文流 图 5 夹套跨接管主管切线连接示意图图 7 阀门连接跨接管

15、制作示意图图 6 热水加热的夹套跨接管制作示意图63焊 接技术 第 41 卷第 9 期 2012 年 9 月性能 、 持久性能均不得低于母材 。2.2 焊接工艺管道施焊前根据图样技术要求及验收规范 ， 由焊接责任人按照焊接工艺评定及焊接指导书指导焊接 ， 施焊焊工必须持证上岗 。2.2.1 焊前准备焊条存放在干燥 、 温度大于 5 ， 且相对空气湿度小于 60%的库房内 。 焊条使用前在烘干箱内进行烘干 ， 酸性焊条需加热到 100150 ， 碱性焊条需加热到 350400 ， 烘干 12 h， 烘干后要存放到100150 的保温箱 （筒 ） 内随用随取 ， 领出的焊条要在 4 h 内用完 。

16、 若在 4 h 内用不完 ， 则应重新烘干 ， 重复烘干次数不得超过 2 次 ， 重复烘干的焊条要由焊材烘干发放管理员做好标记 ， 在下次焊接时首先发放这些焊条 。2.2.2 焊前组对管道组成件组对时 SHA 级管道的错边量不超壁厚的 10%， 且不大于 0.5 mm； SHB 管道的错边量不超壁厚的 10%， 且不大于 1 mm。2.2.3 管道焊接（1） 一般性规定管道对接前应对管口进行坡口加工 ， 其对口形式如图 8 所示 ， 尺寸要符合表 1 中的要求 。焊接前 ， 应将坡口表面及坡口边缘内外两侧各不小于 25 mm 范围的油漆 、 污垢 、 毛刺等清除干净 。对口时应使管内壁齐平 ，

17、 内壁错边量不大于0.1， 且不大于 2 mm。正式焊接前要对定位焊焊缝进行检查 ， 当发现缺陷时 ， 要及时处理 ， 定位焊焊缝表面的氧化膜要清理干净 ， 并将其两端修整成缓形坡 。当管道公称直径在 150200 mm 时 ， 沿管道圆周均焊 34 点定位焊焊缝 。 高度根据管壁厚确定 ，长度 1020 mm。多层焊接过程中 ， 熄弧和引弧的接头处要错开 2030 mm， 每道焊缝要一次焊完 ， 严禁在母材上引弧或试验焊接电流大小 ， 最终的熄弧坑应填满 。焊道熔渣及表面缺陷要用角磨砂轮清除干净 ， 并进行外观检查 ， 合格后方可进行下一道焊接 。 焊接层数为 34 层 ， 采用 准3.2准

18、4 mm 焊条 。 焊后在焊缝一侧离焊口 10 cm 处打上焊工钢印号 。（2） 氩弧焊焊接工艺 坡口对于中等壁厚管道 ， 采用 V 形坡口 ， 坡口角度单侧 45， 钝边 11.5 mm， 对口间隙 11.5 mm， 采用填丝焊接 。 焊前管道坡口表面及两侧要用清洗剂清洗 ， 需检验合格后才能焊接 。 操作工艺a. 引弧采用接触引弧法 ， 与钨极直接接触引弧 。 引弧后 ， 焊枪在引弧处静止不动 ， 出现清晰熔池后 ， 再向熔池内填丝 。b. 对口及点固焊进行点固焊时 ， 管径小于 70 mm 的管道应采用对称两点 ， 而大管径管则采用多点均匀点固焊 。 点固焊焊缝的尺寸要适宜 ， 一般厚度

19、为 35 mm， 每段焊缝长度为 2030 mm， 点固焊焊缝的两端均应磨成缓坡 。 运弧和填丝焊枪 、 焊丝和焊件相互间应保持一定距离 。 环焊缝由下向上施焊 ， 焊枪平稳前移 ， 其倾角呈 7085， 焊丝置于熔池前或侧面 ， 与管子所焊处切平面的夹角为 1520。 如图 9 所示 。全国焊接工程创优经验文流 图 8 坡口形式示意图PC表 1 管对接坡口尺寸壁厚 /mm 间隙 c/mm 钝边 p/mm 坡口角度 /（）V 形58 1.52.5 11.5 6070812 23 11.5 6065坡口形式64Welding Technology Vol41 No9 Sep. 2012焊丝紧靠坡

20、口 ， 焊枪运动 ， 既熔化坡口 ， 又熔化焊丝 ， 较适用于小径管焊接 。 钨极伸出长为 57mm。 焊接中如出现钨极短路起爆现象 ， 必须停止焊接 ， 用砂轮将夹钨和污染点磨除 ， 同时将钨极棒重新磨换 ， 再重新焊接 。 熄弧在焊接终止时 ， 焊枪前移逐渐加快 ， 焊丝填充逐渐减少 ， 直至焊件不熔化为止 。 熄弧是焊接重要一环 ， 熄弧不好易产生裂缝 。3 管道安装3.1 管道安装程序3.1.1 管道安装的先决条件（1） 夹套管安装应在建筑物 、 构筑物施工基本完成 ， 有关设备及支吊架已就位 、 固定 、 找平后进行 ， 且夹套管应先于临近有关的单线管的安装 。（2） 材料已经检验合

21、格 ， 且有合格证书 。（3） 阀门已经按规范要求进行了检验或试验 ，检验 （试验 ） 记录齐全 。（4） 管道预制已完成 ， 并经检验合格 。（5） 夹套管安装前 ， 对预制的各系统 、 各区段需用的阀门 、 仪表配件等按设计图样分段组件编号 ，认真核实实物和施工记录无误时 ， 再对内管进行清理检查 ， 经质量检查部门确认后 ， 方能安装就位和封闭连接 。3.1.2 管段的安装（1） 确认尺寸后 ， 内管预组对 （临时支架固定 ）。（2） 经预组对确认其各段尺寸无误后拆下清洗 ，清洗合格后再安装 ， 进行内管组对焊接 。3.1.3 内管的检验（1） 内管组对焊接后 ， 按设计文件或规范规定对

22、内管焊缝进行无损探伤检验 。（2） 内管焊缝经无损检验合格后进行内管试压 ，一般进行水压试验和严密性试验 。 试验压力分别按设计压力的 1.5 倍和设计压力进行 。 强度试验稳压10 min， 经检验无泄漏 ， 目测无变形后降至设计压力 ， 停压 30 min， 以不降压 、 无渗漏为合格 。3.1.4 外管组对焊接内管检验合格后 ， 进行外管的组焊 。 首先根据现场实际尺寸测出调整段的准确长度 ， 然后加工成哈夫短管 ， 最后组装 、 焊接 ， 封闭套管 。 为了保证套管内的清洁度 ， 在封闭套管之前 ， 必须将套管内的污物清理干净 ， 最后一道焊缝采用氩弧焊 ， 以保证套管内无颗粒状污物

23、。3.1.5 外管的检验外管安装完毕后 ， 要按规定对夹套层进行强度试验及严密性试验 。3.2 管道焊缝位置布局（1） 直管段对接 焊缝间距 ， 内 管不小于 200mm， 外管不小于 100 mm。（2） 环向焊缝距管道支 、 吊架净距离不小于 50mm， 且不得留在过墙或楼板处 。（3） 水平管段外管剖切的纵向焊缝 ， 要置于易检修的部位 。（4） 内管焊缝上不得开孔或连接支管段 。 外管焊缝上应尽量避免开孔或连接支管 。3.3 联络管安装（1） 夹套管安装基本结束且开始保温前 ， 进行联络管安装 。 联络管的材质 、 规格按设计要求选取 。（2） 水平夹套管的联络管安装应注意 ： 输送汽

24、态介质应高进低出 ； 输送液态介质应低进高出 。 管路应排放流畅 ， 防止积液 ， 避免堵塞通路 。（3） 夹套管阀门和夹套管法兰的联络管安装应紧凑美观 ， 方便检查和操作 ， 法兰上多余的联络管图 9 钨极及焊丝的位置钨极焊丝管子15207085全国焊接工程创优经验文流 65焊 接技术 第 41 卷第 9 期 2012 年 9 月孔应在系统清扫合格后 、 保温工作前封焊 。3.4 管道试验（1） 管道在试验前要进行现场实体和资料的全面检查 ， 检查由业主 、 监理单位 、 施工单位参加 ，经过检查确认合格后方可进行 。（2） 夹套管的强度与严密性试验 ， 一般采用液压进行 。 如果液压试验有

25、困难时 ， 经过业主和监理单位批准 ， 可用气压试验代替 ， 但要采取安全措施 。（3） 夹套管内管全部焊接工作完毕并经焊接质量检查合格后 ， 进行内管的强度试验和严密性试验 。（4） 蒸汽 、 热水和热媒油夹套管的外管 ， 待安装后同联络管一起进行系统强度和严密性试验 。 热载体为联苯或热油的夹套管外管 ， 必须使用压缩空气 、 联苯或氮气进行试验 ， 不能用水进行压力试验 。（5） 奥氏体不锈钢管液压试验时 ， 水中氯离子含量不得超过 2510-6。（6） 夹套管安装完毕 ， 根据工作压力分系统进行强度试验 。 系统试验完毕要立即将水排尽 、 吹干 ，及时封闭 ， 并作好记录 。4 应用实

26、例工程项目名称 ： 天津海晶聚合 PA6 项目 ； 地点 ：天津经济技术开发区 ； 开工日期 2009 年 9 月 20 日 ；竣工日期 2010 年 5 月 28 日 。 实物工程量 ： 夹套管制作完成 4 000 m。 效果 ： 按时完成了工程目标 ， 取得了良好的经济效益 。专利信息 专利名称 ： 可折弯焊枪专利申请号 ： CN200910176525.X 公开号 ： CN101653850申请日 ： 2009-09-22 公开日 ： 2010-02-24申请人 ： 昆山日皓焊切器材有限公司本发明公开了一种可折弯焊枪 ， 包括各种角度和强度的枪头 、 内部设有弹簧组的硅胶握把和焊枪本体

27、， 所述硅胶握把的两端设有螺纹 ， 硅胶握把通过螺纹与枪头和焊枪本体连接 。 可将硅胶握把与内部的弹簧组一体成形或者分体安装 。 本发明的有益效果在于 ， 通过螺纹实现了枪头与焊枪本体的连接 ， 易于更换枪头 ， 连接牢固 ， 并且所述的硅胶握把适合手握操作 ， 硅胶握把内部的弹簧组可以使硅胶握把折弯成任意形状 。专利名称 ： 版辊双面全自动同步焊接方法专利申请号 ： CN200910306570.2 公开号 ： CN101653856申请日 ： 2009-09-04 公开日 ： 2010-02-24申请人 ： 青岛运城制版有限公司本发明涉及一种焊接方法 ， 尤其是用于版辊两端面的同步焊接方法

28、 。 其克服了现有版辊与版堵焊接方法存在的焊接效率低 、焊接质量差的缺陷 ， 提出了一种版辊双面全自动同步焊接方法 ， 其中 ， 所述版堵通过焊接方式与版辊两端连接 ， 焊接时首先通过机床工装将版堵固定在版辊两端 ， 将版辊和版堵通过顶尖安装在机床上 ， 顶尖旋转使版辊和版堵旋转 ， 然后利用双头同步自动焊接机对两版堵与版辊沿版辊外圆周面的焊缝同时焊接 。 该方法实现了版辊两端与版堵的同步焊接 ， 焊接效率高 ， 并实现了连续焊接 ， 焊缝均匀 ， 焊接质量好 。专利名称 ： 稳压器电加热元件套管与其过渡套管自动焊焊接方法专利申请号 ： CN200910195056.6 公开号 ： CN101

29、653857申请日 ： 2009-09-03 公开日 ： 2010-02-24申请人 ： 上海电气电站设备有限公司本发明涉及稳压器电加热元件套管与其过渡套管自动焊焊接方法 ， 其特征在于 ， 步骤为先用脉冲自动氩弧焊对稳压器电加热元件套管与过渡套管之间的坡口根部实施不填丝熔化焊接 ， 在焊接过程中焊枪以过渡套管的轴线为中心线作 360旋转完成焊接 ，形成第一道根部打底层 。 随后 ， 再脉冲同步送丝自动氩弧焊完成第二道中间填丝焊接 、 第三道盖面填丝焊接层及第四道盖面填丝焊接层 。 本发明的优点是能够实现数量较多 、 排列复杂且存在焊接盲区的电加热元件套管与其过渡套用脉冲自动氩弧焊无障碍旋转焊接 ； 能够提高焊缝一次合格率 ， 选择合理的自动焊接工艺参数控制焊接变形 ， 降低焊工的操作难度和劳动强度 ， 减少焊后变形的矫正 ， 提高生产效率 。（供稿 ： 王元荪 ）全国焊接工程创优经验文流 66