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018紫铜、黄铜管道安装工艺.doc

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018 紫铜 黄铜 管道 安装 工艺
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紫铜、黄铜管道安装1 范围本工艺标准适用于工作压力为 4MPa 以下、温度为 250~-196℃的紫铜管道和工作压力为 22MPa 以下、温度为 120~-158℃的黄铜管道的安装工程。2 施工准备。2.1 常用材料:2.1.1 管材:常用的有紫铜管(工业纯铜)及黄铜管(铜锌合金)按制造方法的不同分为拉制管、轧制管和挤制管,一般中、低压管道采用拉制管。紫铜管常用材料的牌号为:T2、T3 、T4、TUP (脱氧铜) ;分为软质和硬质两种。黄铜管常用的材料牌号为:H62、H68、H85、HP659-1,分为软质、半硬质和硬质三种。2.1.2 铜合金。为了改善黄铜的性能,在合金中添加锡、锰。铅、锌、磷等元素就成为特殊黄铜。添加元素的作用简述如下:2.1.2.1 加锡能提高黄铜的强度,并能显著提高其对海水的耐蚀性能,故锡黄铜又称“海军黄铜” ;2.1.2.2 加锰能显著提高合金工艺性能、强度和耐腐蚀性;2.1.2.3 加铅改善了切削加工性能和耐腐蚀能,但塑性稍有降低;2.1.2.4 加锌能够提高合金的机械性能和流动性能;.2.1.2.5 加磷能提高合金的韧性、硬度、耐磨性和流动性。2.1.3 铜管的应用。紫铜管与黄铜管大多数用在制造换热设备上;也常用在深冷装置和化工管道上,仪表的测压管线或传送有压液体管线方面也常采用。当温度大于 250℃时,不宜在压力下使用。挤制铝青铜管用 QAI10-3-1,5 及 QAI10-4-4 牌号的青铜制成,用于机械和航空工业,制造耐磨、耐腐蚀和高强度的管件。锡青铜管系由 QSn4-0.3 等牌号锡青铜制成,适用于制造压力表的弹簧管及耐磨管件。2.1.4 铜管的质量:供安装用的钢管及铜合金管,表面与内壁均应光洁,无疵孔、裂缝、结疤、尾裂或气孔。黄铜管不得有绿锈和严重脱锌。铜及铜合金管道的外表面缺陷允许度规定如下:纵向划痕深度如表 1-57 所示;偏横向的凹入深度或凸出高度不大于 0.35mm;瘢疤碰伤、起泡及凹坑,其深度不超过 0.03mm,其面积不超过管子表面积的 30%。用作导管时其面积则不超过管子表面积的 0.5%。2.1.5 铜及铜合金管件。铜及铜合金管件尚无国家通用的标准管件,弯头、三通、异径管等均用管材加工制作。铜及铜合金管纵向划痕深度规定 表 1-57壁 厚(mm)纵向划痕深度不大于(mm)壁 厚(mm)纵向划痕深度不大于(mm)≤2 0.04 >2 0.05注:用于作导管的铜及铜合金管道,不论壁厚大小,纵向划痕深度不应大于 0.03mm。铜管的椭圆度和壁厚的不均匀度,不应超过外圆和壁厚的允许偏差。铜管的其它技术要求应符合下列标准:1.《拉制钢管》 (GB1527—79) ;2.《挤制钢管》 (GB1528—79) ;3.《拉制钢管》 (GB1529—79) ;4.《挤制钢管》 (GB1530—79) 。2.1.6 常用铜及铜合金焊条。常用铜及铜合金焊条的牌号及用途表 1-58。铜及铜合金焊条的药皮均为低氢型;焊接电源均为直流。铜及铜合金焊条的牌号及用途 表 1-58焊 缝 金 属焊条牌号 相当国际型号 焊芯材质 主要成分 抗拉强度 延伸率 主 要 用 途(%) (MPa) (%)T107 TCu 纯铜 铜>99 冷弯角≥120°焊接铜零件,也可用于堆焊耐海水腐蚀的碳钢零件T227 TCuSnB 锡磷青铜锡≈8,磷≤0.3, ≥2750 ≥20焊接锡磷青铜、铜、黄铜、铸铁及钢零件;广泛应用于堆焊≥1770铜余量 锡磷铜轴衬、船舶推进器片等T237 TCuAl 铝锰青铜铝≈3,锰≤2,铜余量≥3920 ≥15焊接铝青铜及其它铜合金,铜合金与钢的焊接,补焊铸铁件等2.1.7 铜及铜合金焊丝。用于氧-乙炔焊、氩弧焊、碳弧焊铜及铜合金,其中黄铜焊丝也广泛用于钎焊碳钢、铸铁及硬质含金刀具等。施焊时,应配用铜气焊溶剂。铜及铜合金焊丝代号:HS × ××表示同一类型的不同代号表示铜及铜合金表示焊丝铜及铜合金焊丝主要成份、性能及用途见表 l-59。2.1.8 气焊用熔剂:2.1.8.1 熔剂的作用:铜及铜合金焊丝主要成份、性能及用途 表 1-59焊丝牌号 相当部标型号 焊丝名称 焊丝主要成份 (%)焊接接头抗拉强度焊丝熔点母材 (MPa) (℃)HS201 SCu-2 特制紫铜焊丝 锡 1.1,硅 0.4,锰 0.4,铜余量 紫铜 ≥1960 1050HS202 SCu-1 低磷铜焊丝 磷 0.3,铜余量 紫铜 1470~1770 1060HS221 SCuZn-3 锡黄铜焊丝 铜 60,锡 1,硅 0.3,锌余量 H62 ≥3330 890HS222 SCuZn-4 铁黄铜焊丝 铜 58,锡 0.9,硅 0.1,铁 0.8,锌余量 H62 ≥3330 860HS224 SCuZn-5 硅黄铜焊丝 铜 62,硅 0.5,锌余量 H62 ≥3330 905焊丝牌号 性 能 及 用 途HS201 焊接工艺性能优良,焊缝成型良好,机械性能较高,抗裂性能好,适用于亚弧焊、氧-乙炔气焊紫铜(纯铜)HS202 流动性较一般紫铜好,适用于氧-乙炔气焊、亚弧焊紫铜HS221 流动性能和机械性能均较好,适用于氧-乙炔气焊黄铜和钎焊铜、铜镍合金、灰铸铁和钢,也用于镶嵌硬质合金刀具HS222 焊时烟雾较小,其它性能、用途与“HS221”同HS224 能有效地消除气孔,机械性能良好,用途与“HS221”同注:焊丝尺寸(mm) ;圈状—直径 1.2;条状—直径 3、4、5、6;长度 1000。a 和金属中的氧、硫化合,使金属还原;b 补充有利元素,起到合金作用;c 形成熔渣后覆盖在金属熔池表面上,防止金属继续氧化;d 起保护作用,使焊缝缓慢冷却,改善接头结晶组织。2.1.8.2 铜及铜合金的适用熔剂:a CJ301 铜气焊熔剂。性能:熔点约 650℃,呈酸性反应,能有效地熔融氧化铜和氧化亚铜;焊接时生成液态熔渣覆盖于焊缝表面,防止金属氧化。用途:气焊铜及铜合金件的助熔剂。b 熔剂成份见表 l-60。常用铜焊及铜合金焊溶剂表 表 1-60硼酸 H3BO3 硼砂 Na2B4O7 磷酸氢钠 Na2HPO4 碳酸钾 K2CO3 氯化钠 NaCl100 — — — —— 100 — — —50 50 — — —25 75 — — —35 50 15 — —— 56 — 22 22c 自制氧焊熔剂见表 1-61。自制氧焊熔剂成份表 表 1-61熔剂代号 熔 剂 成 份 (%) 应 用 范 围102 硼酸 50,硼砂 50 气焊铜及铜合金104 硼砂 35,无水氟化 42±2 用银钎料焊铜合金管CBK 硼酸 75,硼砂 25 焊接或钎焊铜及铜合金管CBK-3 硼酸 50,无水氟化钾 50 用银钎焊青铜及铍青铜205 氧化钠 20,氟化钠 12~16,氯化钡 20,氯化钾余量 焊接锡青铜2.1.9 阀门:铜合金闸阀、截止阀及止回阀的结构长度见 GB12221—86。铜及铜合金管道所用的阀门、法兰及垫片,应根据所输送介质的性质、温度、压力来选用。2.2 常用机具:2.2.1 机具:砂轮锯、手电钻、台钻、冲击电钻、直流电焊机、氩弧焊机。2.2.2 工具:活扳手、扳手、手锤、錾子、划针、台虎钳、手锯、弯管机、扳边器、手动试压泵、橡皮锤、调直器、锉刀、氧气瓶、乙炔气瓶、氧气表、压力表、乙炔表、气焊枪、割枪、电焊把线、电焊钳子、克丝钳子、改锥、榔头。2.2.3 量具:钢卷尺、钢板尺、水平尺、法兰角尺、焊接检验尺、量角规、油标卡尺、线坠、水准仪、经纬仪。2.3 作业条件:2.3.1 与管道有关的土建工程施工完毕,并且已经验收合格,且能保证铜管安装连续进行。2.3.2 与管道连接的设备已找平、找正并固定,二次灌浆已完成。2.3.3 所需图纸、资料和技术文件等已齐备,并且已经过图纸会审、设计交底。2.3.4 施工方案已经编制完成,施工人员已签发了“工程任务单”和“限额领料单” 。必要的技术培训已完成。2.3.5 管子、阀门、管道附件已按设计要求核对无误,具有合格证及有关资料。清洗及需要脱脂的工作已完成。2.3.6 施工方案或技术措施中提出的机具等准备工作已经完成。2.3.7 采用胀口或翻边连接的管子,施工前应每批抽 1%且不小于两根进行胀口或翻边试验。如有裂纹需要退火处理,重做试验。如仍有裂纹,则该批管子需逐根退火、试验,不合格者不得使用。2.3.8 材料、劳动力、机具基本齐全;施工现场符合要求;施工用水、电、道路等可以满足需要,并能保证按计划进行连续施工。3 操作工艺3.1 工艺流程:铜管调直 → 切割 → 弯管 → 螺纹连接 → 法兰连接 → 焊接 →钨极氩弧焊 → 预热和热处理 → 支架及管道穿墙安装 → 补偿器安装 → 阀门安装 →高压管道安装 → 脱脂 → 试压 → 管道油清洗3.2 铜管调直:3.2.1 铜及铜合金管道的调直应先将管内充沙,然后用调直器进行调直;也可将充砂铜管放在平板或工作台上,并在其上铺放木垫板,再用橡皮锤、木锤或方木沿管身轻轻敲击,逐段调直。3.2.2 调直过程中注意用力不能过大,不得使管子表面产生锤痕、凹坑、划痕或粗糙的痕迹。调直后应将管内的残砂等清理干净。3.3 切割:3.3.1 铜及铜合金管的切割可采用钢锯、砂轮锯,但不得采用氧-乙炔焰切割。3.3.2 铜及铜合金管坡口加工采用锉刀或坡口机,但不得采用氧-乙炔焰来切割加工。夹持铜管的台虎钳钳口两侧应垫以木板衬垫,以防夹伤管子。3.4 弯管:铜及铜合金管煨弯时尽量不用热熔,因热煨后管内填充物(如河沙、松香等)不易清除。一般管径在 100mm 以下者采用冷弯,弯管机及操作方法与不锈钢的冷弯基相同。管径在 100mm 以上者采用压制弯头或焊接弯头。铜弯管的直边长度不应小于管径,且不少于 30mm。弯管的加工还应根据材质、管径和设计要求等条件来决定。3.4.1 热煨弯:3.4.1.1 先将管内充入无杂质的干细沙,并木锤敲实,然后用木塞堵住两端管口,再在管壁上画出加热长度的记号,应使弯管的直边长度不小于其管径,且不小于 30mm;3.4.1.2 用木碳对管身的加热段进行加热,如采用焦炭加热,应在关闭炭炉吹风机的条件下进行,并不断转动管子,使加热均匀;3.4.1.3 当加热至 400~500℃时,迅速取出管子放在胎具上弯制,在弯制过程中不得在管身上浇水冷却。3.4.1.4 热煨弯后,管内不易清除的河沙可用浓度 15%~20%的氢氟酸在管内存留 3小时使其溶蚀,再用 10%~15%的碱中和,以干净的热水冲洗,再在 120~150℃温度下经3~4 小时烘干。3.4.2 冷煨弯:冷煨弯一般用于紫铜管。操作工序的前两道同本条一中的 1 和 2。随后,当加热至540℃时,立即取出管子,并对其加热部分浇水,待其冷却后,再放到胎具上弯制。3.5 螺纹连接:螺纹连接的螺纹必须有与焊接钢管的标准螺纹相当的外径,才能得到完整的标准螺纹。但用于高压铜管的螺纹,必须在车床上加工,按高压管道要求施工。连接时,其螺纹部分须涂以石、甘油作密封填料。3.6 法兰连接:3.6.1 铜及铜合金管道上采用的法兰根据承受的压力不同,可选用不同形式的法兰连接。法兰连接的形式一般有翻边活套法兰、平焊法兰和对焊法兰等,具体选用应按设计要求。一般管道压力在 2.5MPa 以内采用光滑面铸铜法兰连接;当压力在 6.4MPa 以内时采用凹凸面铸铜法兰连接。法兰及螺栓材料牌号应根据国家颁布的有关标准选用。公称压力在0.25MPa 及 6MPa 的管道连接,采用铜套翻边活套法兰或铜管翻边活套法兰。3.6.2 与铜管及铜合金管道连接的铜法兰宜采用焊接,焊接方法和质量要求应与钢管道的焊接一致。3.6.3 当设计无明确规定时,铜及铜合金管道法兰连接中的垫片一般可采用橡胶石棉垫或铜垫片。3.6.4 法兰外缘的圆柱面上应打出材料牌号、公称压力和公称通径的印记。例如法兰材料牌号为 H62、PN=2.5MPa、DN=100mm ,则印记标记为:H6225-100 。3.6.5 活套法兰:3.6.5.1 管道采用活套法兰连接时,有两种结构:一种是管子翻边(图 l-58) ,另一种是管端焊接焊环。焊环的材质与管材相同。翻边活套法兰及焊环尺寸规格详见化工部及原一机部法兰标准。3.6.5.2 铜及铜合金管翻边模具有内模及外模。内模是一圆锥形的钢模,其外径应与翻过管子内径相等或略小。外模是两片长颈半法兰如图 1-59。为了消除翻边部分材料的内应力,在管子翻过前,先量出管端翻边宽度见表 1-62,然后划好线。将这段长度用气焊嘴加热至再结晶温度以上,一般为 450℃左右。然后自然冷却或浇水急冷。待管端冷却后,将内外模套上并固定在工作台上,用手锤敲击翻边或使用压力机。全部翻转后再敲平锉光,即完成翻边操作。铜管翻边宽度(mm) 表 1-62公称直径 DN 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250翻边宽度 11 13 16 18 20 243.6.5.3 钢管翻边连接应保持两管同轴,其偏差为:公称直径 ≤50mm,≯1mm;公称直径≥50mm,≯2mm。3.6.6 铜法兰之间的密封垫片一般采用石棉橡胶板或铜垫片,但也可以根据输送介质温度和压力选择其它材质的垫片。3.7 焊接:铜在焊接过程中,有易氧化、易变形、易蒸发(如锌等) 、易生成气孔等不良现象,给焊接带来困难。因此焊接铜管时,必须合理选择焊接工艺,正确使用焊具和焊件,严格遵守焊接操作规程,不断提高操作技术,才能获得优质的焊缝。当设计无明确规定时,紫铜管道的焊接直采用手工钨极氩弧焊;铜合金管道宜采用氧-乙炔焊接。3.7.1 为防止熔液流淌进入管内,焊接时宜采用以下几种形式:3.7.1.1 管径在 22mm 以下者,采用手动胀口机将管口扩张成承插口插入焊接,或采用套管焊接(套管长度 L=2~2.5D,D 为管径) 。但承口的扩张长度不应小于管径,并应迎介质流向安装如图 l-60。3.7.1.2 同口径铜管对口焊接,可采用加衬焊环的方法焊接。3.7.2 坡口型式:当设计无明确规定时,对接焊应符合表 l-63 的规定。铜及铜合金管、管件坡口型式、尺寸及组对间隙(mm ) 表 1-633.7.3 组对:应达到内壁脊平,内壁错边量不得超过管壁厚度的 10%,且不大于1mm。不同壁厚的管子、管件组对可按碳钢管的相应规定加工管子坡口。3.7.4 坡口清理:坡口面及其边缘内外侧不小于 20mm 范围内的表面,应在焊前采用有机溶剂除去油污,采用机械方法或化学方法清洗去除氧化膜,使其露出金属光泽。焊丝使用前也应用同样方法自理。经表 l-69 中所列配方处理的铜及铜合金材料,必须用清水冲洗,再用热水冲洗,并最好经钝化处理。钝化液的组成及操作条件见表 l-65。钝化液的组成及操作条件 表 1-65钝化液组成 操作温度 (℃) 时 间 (min)硫酸 30ml铬酸钠 90g氯化钠 1g水 1L注:经钝化处理的工件,应先用冷水冲洗,后用热水冲洗并烘干。3.7.5 焊接:3.7.5.1 气焊:焊丝的直径约等于管壁厚度,可采用一般紫铜丝或“HS201” (特制紫铜焊丝) 、 “SH202”(低磷铜焊丝) ;气焊熔剂可采用“CJ301” 。焊前,把管端和焊丝清理干净,并用砂纸仔细打磨,使管端不太毛,也不太光。3.7.5.2 手工电弧焊:a 铜的导电性强,施焊前要预热(用氧-乙炔预热至 200℃以上) ,并用较大电流焊接。b 铜的线膨胀系数大(比低碳钢约大 50%以上) ,导热快(比低碳钢约大 8 倍) ,热影响区大,凝固时产生的收缩应力较大,因此装配间隙要大些。c 根据管材成分和壁厚等因素,要正确选用焊条种类、直径和焊接电流强度。参见表1-68 和表 1-66。焊接电流参考表 表 1-66对焊接头焊接 搭接接头焊接管壁厚度(mm)焊条直径(mm)电流强度(A)管壁厚度(mm)焊条直径(mm)电流强度(A)2.534563.23.2~444~55~6130~140140~200180~220200~250220~2802.534563.23.23.244110~130110~140120~250160~180180~200d 焊接黄铜时,为了减少在高温下的蒸发和氧化,焊接电流强度应比紫铜小。由于锌蒸发时易使人中毒,应选用在空气流通的地方施焊。
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