018紫铜、黄铜管道安装工艺.pdf
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1、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 施工预备。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、低压管道接受拉制管。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
2、。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淌性能;.2.1.2.5加磷能提高合金的韧性、硬度、耐磨性和流淌性。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接受。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
3、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,表面与内壁均应光滑,无疵孔、裂缝、结疤、尾裂或气孔。黄铜管不得有绿锈和严峻脱锌。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
4、、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)2纵向划痕深度不大于(mm)0.04壁厚(mm)2纵向划痕深度不大于(mm)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匀称度,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(GB152779);2.挤制钢管(GB152879);3.拉制钢管(GB152979);4.挤制钢管(GB153079)。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
5、及铜合金焊条的牌号及用途表 1-58T107T227T237TCuTCuSnBTCuAl纯铜锡磷青铜铝锰青铜(%)铜99锡8,磷0.3,铜余量铝3,锰2,铜余量焊缝金属主要成分抗拉强度(MPa)177027503920延伸率(%)冷弯角2015主要用途焊接铜零件,也可用于堆焊耐海焊条牌号 相当国际型号 焊芯材质120水腐蚀的碳钢零件焊接锡磷青铜、铜、黄铜、铸铁及钢零件;广泛应用于堆焊锡磷铜轴衬、船舶推动器片等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
6、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 1-59HS201HS202HS221HS222HS224SCu-2SCu-1SCuZn-3SCuZn-4SCuZn-5焊丝名称特制紫铜焊丝低磷铜焊丝锡黄铜焊丝铁黄铜焊丝硅黄铜焊丝焊丝主要成份(%)锡 1.1,硅 0.4,锰 0.4,铜余量磷 0.3,铜余量铜 60,锡 1,硅 0.3,锌余量焊接接头抗拉强度母材紫铜(MPa)1960焊丝熔点()1050焊丝牌号 相当部标型号紫铜
7、14701770 1060H62333033303330890860905铜 58,锡 0.9,硅 0.1,铁 0.8,锌余量H62铜 62,硅 0.5,锌余量H62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流淌性较一般紫铜好,适用于氧-乙炔气焊、亚弧焊紫铜HS221流淌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
8、);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形成熔渣后掩盖在金属熔池表面上,防止金属连续氧化;d起爱护作用,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:aCJ301 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掩盖于焊缝表面,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 H3BO3100502535硼砂 Na2B4O710050755056磷酸氢钠 Na2HPO41
9、5碳酸钾 K2CO322氯化钠 NaCl22c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102104CBKCBK-3205熔剂成份(%)硼酸 50,硼砂 50硼砂 35,无水氟化 422硼酸 75,硼砂 25硼酸 50,无水氟化钾 50氧化钠 20,氟化钠 1216,氯化钡 20,氯化钾余量应用范围气焊铜及铜合金用银钎料焊铜合金管焊接或钎焊铜及铜合金管用银钎焊青铜及铍青铜焊接锡青铜2.1.9阀门:铜合金闸阀、截止阀及止回阀的结构长度见GB1222186。铜及铜合金管道所用的阀门、法兰及垫片,应依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、
10、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,并且已阅历收合格,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
11、.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预备工作已经完成。2.3.7接受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,并能保证按方案进行连续施工。3操作工艺3.1工艺流程:铜管调直切割弯管螺纹
12、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小扣击,逐段调直。3.2.2调直过程中留意用力不能过大,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洁净。3.3切割:3.3.1铜及铜合金管的切割可接受钢锯、砂轮锯,但不得接受氧-乙炔焰切割。3.3.2铜及铜合金管坡口加工接受锉刀或坡口机,但不得接受氧-乙炔焰来切割加工。夹持铜管的台虎钳钳口两侧
13、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 以下者接受冷弯,弯管机及操作方法与不锈钢的冷弯基相同。管径在100mm 以上者接受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。弯管的加工还应依据材质、管径和设计要求等条件来准备。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,如接受焦炭加热,应在关闭炭炉吹风机
14、的条件下进行,并不断转动管子,使加热匀称;3.4.1.3当加热至 400500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,以洁净的热水冲洗,再在 120150温度下经 34 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,马上取出管子,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:螺纹连接的螺纹必需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
15、于高压铜管的螺纹,必需在车床上加工,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铜及铜合金管道上接受的法兰依据承受的压力不同,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 以内接受光滑面铸铜法兰连接;当压力在 6.4MPa 以内时接受凹凸面铸铜法兰连接。法兰及螺栓材料牌号应依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,接受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接受焊接,焊接方法和质量要求应
16、与钢管道的焊接全都。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接受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管道接受活套法兰连接时,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
17、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翻边宽度15112013251632405018658010012515020200250243.6.5.3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接受石棉橡胶板或铜垫
18、片,但也可以依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,必需合理选择焊接工艺,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,紫铜管道的焊接直接受手工钨极氩弧焊;铜合金管道宜接受氧-乙炔焊接。3.7.1为防止熔液流淌进入管内,焊接时宜接受以下几种形式:3.7.1.1管径在 22mm 以下者,接受手动胀口机将管口扩张成承插口插入焊接,或接受套管焊接(套管长度 L=22.5D,D 为管径)。但承口的扩张长度不应小于管径,并应迎介质流
19、向安装如图 l-60。3.7.1.2同口径铜管对口焊接,可接受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,应在焊前接受有机溶剂除去油污,接受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,必需用
20、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钝化液组成硫酸30ml铬酸钠90g氯化钠1g水1L操作温度()时间(min)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,可接受一般紫铜丝或“HS201”(特制紫铜焊丝)、“SH202”(低磷铜焊丝);气焊熔剂可接受“CJ301”。焊前,把管端和焊丝清理洁净,并用砂纸认真打磨,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
21、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依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对焊接头焊接管壁厚度(mm)2.53456焊条直径(mm)3.23.2444556电流强度(A)130140140200180220200250220280管壁厚度(mm)2.53456搭接接头焊接焊条直径(mm)3.23.23.244电流强度(A)110130110140120250160180180200d焊接黄铜时,为了削减在高温下的蒸发
22、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。e铜在焊接时应接受直流电源反极性接法(工件接负极)。f焊接后趁焊件在热态下,用小平锤敲打焊缝,以消除热应力,使金属组织致密,改善机械性能。3.7.5.3钎焊:钎焊强度小。一般焊口接受搭接形式。搭接长度为管壁厚度的68倍。管子的公称直径(D)小于 25mm 时,搭接长度为(1.21.5)D(mm)。钎焊后的管件,必需在 8 小时内进行清洗,除去残留的熔剂和熔渣。常用煮沸的含 10%15%的明矾水溶液涂刷接头处,然后用水冲洗擦干。3.7.5.4钨极氩弧焊(详见 3.8)。3.8钨极氩弧焊:用钨极代替碳弧焊的碳极,并
23、用氩气(惰性气体)爱护熔池,以获得高质量的焊接接头。3.8.1使用焊丝:紫铜氩弧焊时,使用含脱氧元素的焊丝,如 HS201、HS202;如使用不含脱氧元素的焊丝,如T2 牌号,需要与铜焊熔剂CJ301 同时使用。3.8.2点焊定位:点固焊的焊缝长度要细而长(2030mm),如发觉裂纹应铲掉重焊。3.8.3紫铜钨极氩弧焊接受直流正接极性左焊法。3.8.4操作时,电弧长度保持在 35mm、814mm。为保证焊缝熔合质量,常接受预热、大电流和高速度进行焊接。壁厚小于 3mm,预热温度为 150300;壁厚大于 3mm,预热温度为 350500;宽度以焊口中心为基准,每侧不小于100mm。预热温度不宜
24、太高,否则热影响区扩大,劳动条件也差。3.8.5紫铜钨极氩弧焊参数如表1-67。紫铜极手工氩弧焊参数表 1-67板厚(mm)10钨极直径(mm)2.52.53.04556焊丝直径(mm)23344567焊接电流(A)140180160280250350300400350500氩气流量L/min6861081210141216喷嘴口径(mm)88101012101212143.8.6焊接时应留意防止“夹钨”现象和始端裂纹。可接受引出板或始端焊一段后,稍停,凉一凉再焊。3.9预热和热处理。除以上各条中提及的要求外:3.9.1黄铜焊接时,其预热温度为:壁厚为 515mm 时,为 400500;壁厚大
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