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浅谈锆材、哈氏合金管道安装及焊接

【摘要】为了保证锆材、哈氏合金这种昂贵的进口材料的管道施工质量，

在锆材、哈氏合金管道焊接、安装工作中要严格按照工序施工，尤其是锆材焊接

时对空气的温度、湿度及清洁度都有严格的要求，只有严格按照工序施工焊接，

才能保证焊口的质量。

【关键词】锆材哈氏合金管道安装焊接

1简介

2006年2月本人负责大庆油田化工集团一期工程20万吨/年醋酸工程项目中

的特材工艺管道安装施工。本工程的特材管道材质分为锆材（Zr702）和哈氏合

金的（B-3）、（C-276）两类。特材管道共有1085米，其中锆材管道有632米，

哈氏合金（B-3）管道有137米，哈氏合金（C-276）管道有316米。总焊口为

2111道，总达因为7777个，其中锆材管道焊口为1293道，达因为4664个，哈

氏合金（B-3）管道焊口为183道，达因为956个，哈氏合金（C-276）管道焊口

为635道，达因为2157个。

锆材的特性是：锆是一种耐蚀金属材料，对氧、氮和氢具有活性，很容易与

氧起反应并形成稳定的氧化物，而且在高温下对氮、氧、氢具有高的可溶性，少

量溶解的氧、氮和氢可提高锆的硬度并降低锆的延性。锆在高温下还会与碳和碳

化物起反应，过多的碳还会引起脆性。由于锆对氧、氮和氢具活性，施焊时必须

使用高纯度的惰性气体保护或在良好的真空室里进行焊接。另外，为了避免使用

金属变脆或引起气孔的碳化物和氧化物的溶解，锆表面不得有油、油脂和污物。

哈氏合金又分哈氏B系列、哈氏C系列、哈氏G系列、哈氏H-9M系列及

哈氏N系列等，我们施工的管道有哈氏HB3和哈氏C276两种。哈氏HB3是一

镍基可锻合金，在任何温度下对所有浓度的盐酸都有极好的抗腐蚀能力，也具有

耐硫酸、氢氟酸、醋酸及磷酸的能力。这一合金对应力腐蚀裂纹、刀口腐蚀及热

影响区的侵袭都具有很强的阴抗能力。能阻止晶界碳化物在焊接热影响区形成。

因此适用于工作在特殊化学工艺状态下的焊接构件和管道。哈氏C276具有抗菌

素点蚀、应力腐蚀裂纹和耐酸的能力。对各化学介质，如强氧化剂、氯化铁、氯

化铜、加热的不纯净介质（有机的和无机的），氯气、甲酸和醋酸、醋酸酐、海

水及盐水溶液都有很好的抗腐蚀能力。

2施工技术要求

由于锆和哈氏合金对焊接条件的要求都较严格，尤其是锆材焊接时对空气的

温度、湿度及清洁度都有要求，所以要求施工在室内进行，管件要放置在货架上，

管子下面要垫好枕木而且做好标识。下面分若干条说明特材管道的预制、安装和

焊接。

2.1管道预制

（1）本工程的管道中，工艺阀与仪表控制阀数量较多，现场预制时可以此

为预制端点，同时注意法兰安装方向。（2）管道分段预制应满足以下要求：法兰

应置于容易拧紧螺栓的位置；管段上的焊口应离开吊装点一定的距离（不小于

50mm），便于施焊与检验，可经实测结合单线图的尺寸进行调整；管道的开孔应

在预制中完成；选择易于现场调整的平面弯管做好封闭段。（3）每道工序应认真

核对管子标记，并做好移植工作。（4）管道预制加工后，首先清理内部，不得留

有沙土及其他杂物，封闭两端并妥善存放。

2.2管道切割、坡口加工、组对

2.2.1锆材管道

（1）锆管下料时最好采用机加工，如用弓形锯床据断，如管子直径较大可

采用带锯手工锯切割，若管子较短时也可用车床车断，不管是锯是车速度都要慢，

锯床每分钟往复次数70次左右，车床转速为60RPM左右，而且要不断向切口

浇水降温。一旦发现切口变色（浅蓝色或蓝色）说明此区域材质已变必须去除掉。

当然也可用氮氢混合气等离子切割机切割，切割后去除氧化区，空气等离子切割

机也能用，但切割后氧化区大的多，去除氧化区要耗费大量的人工和时间，因此

管子切割最好不用等离子，但锆板切割时就要采用等离子切割，用车床或锯床就

不行了。施工时有时没有成品三通就需要现场开三通，就采用磁力钻钻孔，钻好

孔后再用锉刀修口。

（2）管子加工坡口时可采用管坡口机也可使用车床，锆的特性比较软，2″

以下的管子用锉刀锉也比较方便比较快，根据经验φ219（含219）以下的管子用

卧式坡口机比较方便，φ273（含273）以上的管子手持式坡口机较方便；锆板坡

口的加工可用板坡口机，小块板材也可用刨床刨坡口，用锉刀锉也可以，只不过

耗费人工和时间多些。