紫铜黄铜管道安装 工艺标准.docx
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紫铜黄铜管道安装工艺标准
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控制管、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的制造换热设备上;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:
供安装用的铜管及铜合金管,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。
铜及铜合金狞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%。
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.《控制铜管》(GB1527—79);
2.《挤制铜管》(GB1528—79);
3.《拉制铜管》(GB1529—79);
4.《挤制铜管》(GB1530—79)。
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。
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
焊条牌号
相当国际型号
焊芯材质
焊缝金属
主要用途
主要成分(%)
抗拉强度
(%)
延伸率(%)
T107
TCu
纯铜
铜>99
≥1770
冷变角
≥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铜余量
≥2750
≥20
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、船舶推进器片等
T237
TcuAl
铝猛青铜
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、铸铁及硬质合金刀具等。
施焊时,应配用铜气焊溶剂。
铜及铜合金焊丝主要成份、性能及用途见表1-59。
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
1050
HS202
Scu-1
低磷铜焊丝
磷03,铜余量
紫铜
1470~1770
1060
HS221
ScuZn-3
锡黄铜焊丝
铜60,锡1
硅0.3,锌余量
H62
≥3330
890
HS222
ScuZn-4
铁黄铜焊丝
铜58,锡0.9,硅
0.1,铁0.8,锌余量
H62
≥3330
860
HS224
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):
圈状一直径1.2;条状一直径3、4、5、6;长度1000。
2.1.8气焊用溶剂:
2.1.8.1熔剂的作用:
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:
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1-60。
c自制氧焊熔剂见表1-61。
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。
常用铜焊及铜合金焊熔剂表表1-60
硼酸H3BO3
硼砂
Na2B4O7
磷酸氢钠
Na2HPO4
碳酸钾
K2CO3
氯化钠NaCl
100
—
—
—
—
—
100
—
—
—
50
50
—
—
—
25
75
—
—
—
35
50
15
—
—
—
56
—
22
22
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
1-4
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,氯化钠12~16,氯化钡20,氯化钾余量
焊接锡青铜
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、氩弧焊机等。
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成为齐备,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,施工人员已性签发了“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,则有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、木棰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。
设计后勤工作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。
夹持铜管的台上台下虎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煨,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;如采用集炭加热,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,以干净的热水落石出冲洗,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钢法兰连接。
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1-58),另一种是管道焊接焊环。
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。
图1-58筒管翻边
图1-59翻边模具
(a)内模;(b)外模
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,其外径应与翻边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,在管子翻边前,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
公移直径
DN
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
200
250
翻边宽度
11
13
16
18
20
24
3.6.5.3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,紫铜管道的焊接宜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1-60。
图1-60铜及铜合金管道的承插焊接及套管焊接
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1-63的规定。
铜及铜合金管、管件坡口型式、尺寸及组对间隙(mm)表1-63
焊接
工艺
序号
坡口
名称
坡口形式
尺寸
备注
壁厚
s
间隙
c
钝边
p
坡口角度
d
紫
铜
钨
极
氩
弧
焊
1
I型
<2
0
—
—
2
V型
3~4
0
—
65°±5°
3
V型
5~8
0
1~2
65°±5°
黄
铜
氧
|
乙
炔
焊
1
I型
≤3
—
—
单面焊
3~6
3~5
—
—
双面焊不能两侧同时焊
2
V型
8~12
3~6
0
65°±5°
3
V型
>6
3~6
~3
65°±5°
3.7.3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敬如宾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,应在焊前采用有机动车溶剂除去油污,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。
铜及铜合金酸洗操作条件见表1-64。
铜及铜合金酸洗操作条件表1-64
配方
溶剂组成
温度(℃)
时间(min)
Ⅰ
硫酸10%
水90%
15~30
3~5
Ⅱ
磷酸4%
硅配钠0.5%水99.5%
15~30
10~15
注:
表内配方Ⅰ不适用于处理青铜及铝青铜。
经表1-69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1-65。
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
15~30
2~3
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)
2.5
3
4
5
6
3.2
3.2~4
4
4~5
5~6
130~140
140~200
180~220
200~250
220~280
2.5
3
4
5
6
3.2
3.2
3.2
4
4
110~130
110~140
120~250
160~180
180~200
d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。
e铜在焊接时应采用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。
一般焊口采用搭接形式。
搭接长度为管壁厚度的6~8倍。
管子的公称直径(D)小于25mm时,搭接长度为(1.2~1.5)D(mm)。
钎焊后的管件,必须在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,并用氩气(惰性气体)保护熔池,以获得高质量的焊接接头。
3.8.1使用焊丝:
紫铜氩弧焊时,使用含脱氧无素的焊丝,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(20~30mm),如发现裂纹应铲掉重焊。
3.8.3紫铜钨极氩弧焊采用直流正接极性左焊法。
3.8.4操作时,电弧长度保持在3~5mm、8~14mm。
对保证焊缝熔合质量,常采用预热、大电流和高速度进行焊接。
壁厚小于3mm,预热温度为150~300℃;壁厚大于3mm,预热温度为350~500℃;宽度以焊口中心为基准,每侧不小于100mm。
预热温度不宜太高,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。
3.8.6焊接时应注意防止“夹钨”现象和邕端裂纹。
可采用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:
紫铜钨极手工氩弧焊参数表1-67
板厚
(mm)
钨极直径
(mm)
焊丝直径
(mm)
焊接电流(A)
氩气流量
L/min
喷嘴口径(mm)
<1.5
2.0~3.0
4.5~5.0
6.0~10
>10
2.5
2.5~3.0
4
5
5~6
2
3
3~4
4~5
5~6
140~180
160~280
250~350
300~400
350~500
6~8
6~10
8~10
10~14
12~16
8
8~10
10~12
10~12
12~14
3.9.1黄铜焊接时,其预热温度为:
壁厚为5~15mm时,为400~500℃;壁厚大于15mm时,为550℃。
3.9.2黄铜氧-乙炔焊,预热宽度以焊口中心为基准,每侧为150mm。
3.9.3黄铜焊接后,焊缝应进行焊后热处理。
焊后热处理温度:
消除应力处理为400~450℃;软化退火处理为550~600℃。
管道焊接热处理,一般应在焊接后及时进行。
3.10支架及管道穿墙:
支架安装应平整牢固,间距和规格应符合规范和设计要求。
管道穿过墙壁及楼板时应加钢套管,套管内填塞麻丝。
3.11补偿器安装:
安装铜波形补偿器时,其直管长度不得小于100mm,其它技术要求按有关章节要求进行。
3.12阀门安装:
3.12.1安装前,应仔细检查核对型号与规格,是否符合设计要求。
检查阀杆和阀盘是否灵活,有无卡阻和歪斜现象阀盘必须关闭严密。
3.12.2安装前,必须先对阀门进行强度和严密性试验,不合格的不得进行安装。
阀门试验规定如下:
3.12.2.1低压阀门应从每批(同制造厂、同规格、同型号、同时到货)中抽查10%,至少一个,进行强度和严密性试验。
若有不合格,再抽查20%,如仍有不合格则需逐个检查。
3.12.2.2高、中压阀门和输送有毒(有毒、剧毒物质的规定见国家劳动总局颁发的《压力容器安全监察规程》)及甲、乙类火灾物质(见《建筑设计防火规范》)的阀门均应逐个进行强度和严密性试验。
3.12.2.3阀门的强度和严密性试验应用洁净水进行,当工作介质为轻质石油产品或温度大于120℃的石油蒸馏产品的阀门,应用煤油进行试验。
3.12.2.4阀门的强硬态度度试验应按下列规定进行:
a公称压力小于或等于32MPa的阀门其试验压力为公称压力的1.5倍;
b公称压力大于或等于32MPa的阀门其试验压力按表1-68;
大于32MPa的阀门强度试验压力表1-68
公称压力(MPa)
40
50
64
80
100
试验压力(MPa)
56
70
90
110
130
c试验时间少于5分钟,壳体、填料无渗漏为合格。
3.12.2.5除蝶阀、止回阀、底阀、节流阀外的阀门,严密性试验一般应以公称压力进行,在不能够确定公称压力时,也可用1.25倍的工作压力进行试验,以阀瓣密封面不漏为合格。
公称压力小于或等于2.5MPa的给水用的铸铁、铸铜闸阀允许有不超过表1-69的渗漏量。
闸阀密封面允许渗漏量表1-69
公称直径(mm)
渗漏量(cm3/min)
公称直径
(mm)
渗漏量(cm3/min)
公称直径(mm)
渗漏量(cm3/min)
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