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铝合金管道施工技术研究

时间: 2011-07-13 09:01 来源: 作者: 点击:

关键词】铝合金管道,施工技术研究

论文摘要】铝合金材料在现代工业生产中应用十分广泛,尤其在空气分离装置中,它是一种较常用的工艺管材。由于铝合金材料本身的特点以及空分装置生产工艺的特殊性,决定了铝合金管道的清洗、脱脂、加工、组装、焊接等工艺和要求与一般碳钢材料不同,某些方面较碳钢难度大得多。本文以空分装置中常用的铝合金管 LF2 为例,简要阐述铝合金管道施工的特点和有关技术要求。


  铝合金材料在现代工业生产中应用十分广泛,尤其在空气分离装置中,它是一种较常用的工艺管材。由于铝合金材料本身的特点以及空分装置生产工艺的特殊性,决定了铝合金管道的清洗、脱脂、加工、组装、焊接等工艺和要求与一般碳钢材料不同,某些方面较碳钢难度大得多。本文以空分装置中常用的铝合金管 LF2 为例,简要阐述铝合金管道施工的特点和有关技术要求。
     一、材料特性铝合金管 LF2 主要化学成分:含 Mg 为 2.0% ~ 2.8% ,含 Mn 为 0.4 ~ 1.5% ,其余为 Al ;机械性能:在热轧状态下,其抗拉强度不小于 226MPa ;熔点约为 650℃ ,熔化时无颜色变化。

     二、清洗、脱脂空分装置具有低温深冷、氧气助燃、遇油易爆等特点,因此,必须对空分装置冷箱内管道进行清洗脱脂处理。铝合金管清洗脱脂程序为:碱洗 → 清水冲洗 → 硝酸光化 → 清水冲洗 → 脱脂 → 清水冲洗。铝合金管在脱脂前,必须去除管内的赃物、垃圾等。脱脂剂严禁使用四氯化碳溶剂,必须用聚氯乙烯或三氯乙烯溶剂。由于脱脂剂是易燃和危险性物质,因此,在使用和储存时,必须采取环境通风、避免阳光直接照射和加强劳动者的身体保护等措施。小口径管道和配件脱脂时可采取直接浸泡在脱脂剂中的方法;大口径管道可采用脱脂剂灌注浸泡脱脂法,脱脂中使管道反复倾斜,从而使管道脱脂充分;根据实际情况,也可采用擦洗脱脂法。经脱脂的管道风干后,应及时封口,避免赃物或油污的污染。经脱脂的管道应无脱脂剂气味。检查方法可用清洁干燥的白色滤纸擦抹脱脂表面,纸上无油脂痕迹和污垢为合格;也可用紫外线灯照射,以无紫兰色荧光为合格。

     三、管道制作安装空分装置冷箱内管道空间位置紧凑,走向复杂,管径大小不一,这给管道安装增加很大难度。为保证施工质量,管道施工应尽可能多地在冷箱外制作,然后在冷箱内组装。因此,在施工前,必须根据管道平、立面图绘制管道单线图,甚至有时会利用制作模型的方法,从而提高管道预制的深度、质量和速度。铝合金管道预制需在室内进行。由于铝合金较软,其标准电位值大,为 1.67 伏,因此,预制场地上应铺设 4 毫米厚的橡胶垫,以防产生电位腐蚀。铝合金管道制作必须与碳钢和不锈钢等分开。铝合金管道安装必须按照以下原则:先大管,后小管;先下部,后上部;先主管,后辅管;先预制,后配置;加热管与低温管、液体容器壁面距离不小于 300 毫米;管道安装从空分装置冷箱上部开始向下进行。铝合金管道制作安装使用的工具为不锈钢丝刷、铝制水平尺、木榔头、尼龙绳等。在管道吊装时,应采取保护措施,以防止损伤管道表面,如索具外套橡皮管、索具间用支撑撑开等方法。铝合金管坡口采用机械加工的方法。不同壁厚的对接焊应有 14° 的过渡段。对接焊口装配有以下几点要求:( 1 )配焊口应避免强制进行,以减小焊接后产生较大的残余应力;( 2 )对口应做到内壁齐平,错边量不得超过管壁厚度的 10% ,且不大于 1 毫米,内壁同样要求光洁,不得有毛刺、粒屑;( 3 )内部不加衬圈焊口,要求间隙尽可能等于零,特别是仰焊部位,管内壁应倒 1 ~ 1.5 毫米的圆角;( 4 )使用衬圈时,衬圈必须与管壁贴紧。

     四、焊接技术铝是银白色的轻金属,具有良好的塑性、较高的导电性和导热性,同时还具有抗氧化和抗介质腐蚀的能力。铝比钢的比热大两倍,导热性能约大三倍,即升高同样的温度需要的热量较多,而散失热量较快。铝极易氧化产生难熔的三氧化二铝薄膜,在焊缝中容易产生夹杂物,从而破坏金属的连续性和均匀性,降低机械性能和耐蚀性。因此,铝合金管道焊接与其他材质相比,具有特殊性和难控制性,焊接操作非常难于掌握。为保证焊接质量,焊接铝合金的焊工均须经过严格的技术培训,考试合格后,发上岗证书,并严格按焊接工艺规定上岗操作。铝合金焊接设备采用交流钨极手工氩弧焊机,在使用前,对焊接设备进行全面检查和调试,保证水、气无漏、无阻,电流稳定及高频引弧正常,氩气纯度必须不低于 99.99% 。焊接环境的湿度不超过 80% ,并应有防雨、防风措施。清洁的焊丝和接口是保证焊缝质量的前提。铝合金焊丝使用前要进行清洗。一般处理过程为:丙酮除油 → 碱洗 → 清水冲洗 → 中和 → 烘干。接口边缘一般用电动刮刀将接口两侧各 20 毫米内的氧化膜除去,清理后不得再接触脏物,并尽可能当天焊完;如隔天焊接再用不锈钢刷除去新的氧化膜。氩弧焊是焊接铝合金较完善的焊接方法,氩弧焊可利用氩离子的阴极破碎作用,有效地去除熔池表面的氧化铝薄膜,焊接时无熔渣,不会产生焊后残渣对接头的腐蚀,氩气流对焊接区域有冲刷、保护作用,使焊接接头冷却加快,从而改善了接头的组织和性能。铝合金管道焊接工艺:( 1 )引弧时不允许钨棒与工件接触引弧,不得在母材或焊缝区直接进行,应将钨极在引弧板上燃烧炽热后,再到焊缝处引弧。因为冷的钨棒极易引起爆破喷屋造成熔池夹钨,影响焊缝质量;( 2 )熄弧操作正确与否直接影响焊缝质量和成型美观。因此,要求熄弧时应将弧坑填满,缩小熔池,避免产生缩孔,终点的结合处应焊过 20 ~ 30 毫米;( 3 )送丝操作、焊丝的添加和焊枪的运行动作应配合好,焊口表面尚未达到熔化温度时,焊丝的末端不应处于电弧区的氩气保护层内。待熔池加热到一定的温度,处于流动状时,立即将焊丝送入熔池。熔池宜小些、送丝速度可快些,尤其是不加衬圈的焊口。在局部有间隙时,则送丝速度要更快些,连续推送,否则易造成烧穿;( 4 )在定位焊和开始焊接时,必须保证不烧焦或烧熔不锈钢垫环,否则 X 光检查通不过。因此在引弧时不得直接指向垫环,应偏向一侧或者对准放入焊缝间隙的焊丝。形成熔池后,就可避免垫环烧穿;( 5 )对于单面焊的第一遍焊道必须保证焊透,透过均匀。焊工操作可观察熔池的大小和塌落情况来判断是否焊透;并在适当时向熔池送入焊丝,然后慢慢移动焊枪,遇到有定位焊之处,可适当拉长电弧、放慢速度,以保证焊透;( 6 )铝的特点导热快,焊接时需要的热量较大,一般固定焊口底部的起焊点易产生未焊透的现象。操作时稍拉长电弧做预热动作,待熔池加热到一定温度后,再加焊丝,后半圈的起点应盖过前半圈;起点 20 ~ 30 毫米长的焊缝终点同样焊过头 20 ~ 30 毫米;( 7 )焊工操作时应使焊枪、焊丝、焊口三者处于正确的空间位置;( 8 )搭铁线应牢固夹在工件上,不得松动,引起电弧,擦伤工件表面。铝合金管道焊接完成后,应先进行焊缝质量的外观检查:焊缝应与母材表面圆滑过渡,其表面不得有裂纹、未熔合、气孔、氧化物、夹渣及过烧等缺陷;焊缝余高、焊缝咬边深度、表面凹陷、角焊缝的焊角高度等均应符合规范要求。 焊缝经过外观检查合格后,方可进行 X 光射线探伤。

    五、结束语上钢三厂 1 万立方 / 小时空分装置冷箱内约 4 公里工艺管道采用的是铝合金管 LF2 ,该管道施工采用的即本文所述的施工工艺和有关技术。该装置开车后,各项指标均达到设计要求。

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