压力管道焊接及焊后热处理施工工艺规程.doc

1 适用范围本规程适用于工业管道或公用管道中材质为碳素钢、合金钢、低温钢、耐热钢、不锈钢和异种钢等压力管道的手工电弧焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊及其焊后的热处理施工。 2 主要编制依据2.1 GB50236-98 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范2.2 DL5007-92 电力建设施工及验收技术规范（焊接篇）2.3 SH3501-1997 石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范2.4 GB50235-97 工业金属管道工程施工及验收规范2.5 CJJ28-89 城市供热管网工程施工及验收规范2.6 CJJ33-89 城镇燃气输配工程施工及验收规范2.7 GB/T5117-1995 碳钢焊条2.8 GB/T5118-1995 低合金钢焊条2.9 GB/T983-1995 不锈钢焊条2.10 YB/T4242-1984 焊接用不锈钢丝2.11 GB1300-77 焊接用钢丝2.12其他现行有关标准、规范、技术文件。3 施工准备3.1 技术准备3.1.1 压力管道焊接施工前，应依据设计文件及其引用的标准、规范，并依据我公司焊接工艺评定报告编制出焊接工艺技术文件（焊接工艺卡或作业指导书）。如果属本公司首次焊接的钢种，则首先要制定焊接工艺评定指导书，然后对该种材料进行工艺评定试验，合格后做出焊接工艺评定报告。3.1.2 编制的焊接工艺技术文件（焊接工艺卡或作业指导书）必须针对工程实际，详细写明管道的设计材质、选用的焊接方法、焊接材料、接头型式、具体的焊接施工工艺、焊缝的质量要求、检验要求及焊后热处理工艺（有要求时）等。3.1.3 压力管道施焊前，根据焊接作业指导书应对焊工及相关人员进行技术交底，并做好技术交底记录。3.1.4 对于高温、高压、剧毒、易燃、易爆的压力管道，在焊接施工前应画出焊口位置示意图，以便在焊接施工中进行质量监控。3.2 对材料的要求3.2.1 被焊管子（件）必须具有质量证明书，且其质量符合国家现行标准（或部颁标准）的要求；进口材料应符合该国家标准或合同规定的技术条件。3.2.2 焊接材料（焊条、焊丝、钨棒、氩气、二氧化碳气、氧气、乙炔气等）的质量必须符合国家标准（或行业标准），且具有质量证明书。对焊接材料的具体要求详见 压力管道组成件、支承件及相关材料检验试验规程，其中钨棒宜采用铈钨棒；氩气纯度不应低于99.95%；二氧化碳气纯度不低于99.5%；含水量不超过0.005%。3.2.3 压力管道予制和安装现场应设置符合要求的焊材仓库和焊条烘干室，并由专人进行焊条的烘干与焊材的发放，并做好烘干与发放记录。3.2.4 焊口热处理保温材料应采用无碱超细玻璃棉或硅酸铝纤维毡，并应具有出厂质量证明或合格证。3.3 焊接与热处理机具设备3.3.1 焊接机具设备 （1）主要包括：交流焊机、直流焊机、氩弧焊机、高温烘干箱、中温烘干箱、恒温箱、二氧化碳气体保护焊机、焊条保温筒、电动磨光机等。（2）用于压力管道焊接的各类焊机必须装有电流表、电压表，并按要求定期进行检定，焊接规范参数调节应灵活。（3）焊缝无损检验机具设备应按本公司压力管道无损检测工艺规程 的规定执行。3.3.2 热处理机具设备（1）焊口热处理可采用绳状或履带式远红外线加热器，配有电加热自动温度控制箱和温度自动记录仪。（2）热处理温度指示仪和热电偶及其附件应根据计量要求进行校验合格。自动测温仪灵敏度不得低于热处理温度的1%。3.4 焊接人员3.4.1 压力管道焊工应具备按锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则考试合格的焊工合格证，且其合格项目与施焊项目相适应，并在规定的有效期内。3.4.2 焊条烘干人员，焊条仓库管理人员要严格按照本公司焊接质量控制程序 的规定执行。3.4.3 焊口热处理操作人员应经培训合格方准上岗。3.5 施焊环境3.5.1焊接时的风速不应超过下列规定，当超过规定时应有防风设施。（1）手工电弧焊、埋弧焊、氧乙炔气焊：8m/s。（2）氩弧焊、二氧化碳气体保护焊：2m/s。 3.5.2 焊接电弧1m范围内相对湿度不得大于90%。 3.5.3在雨雪天气施焊时，要搭设防护棚；当焊件表面潮湿时，应对无预热要求的管子（件）进行烘烤，去除潮气。否则不得进行焊接。3.5.4焊接时允许的最低环境温度如下：碳素钢：-20；低合金钢：-10；中高合金钢：0。4 焊接工艺 4.1 压力管道焊接施工流程图（见图1）否水压试验否结果评定硬度测试焊后热处理是否结果评定返修或返工焊缝外观检查焊缝无损探伤焊接检验正式施焊质量检查焊口组对焊条烘干及焊丝清理焊接坡口制备及清理焊机性能确认焊前准备是 图1 焊接施工流程图 4.2 焊前准备及接头组对4.2.1 压力管道焊接方法按设计规定执行，当设计无规定时，可按壁厚选用焊接方法。当壁厚6mm时，可选用氩弧焊或氩弧焊打底焊条电弧焊盖面工艺；当壁厚6mm时，应用氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面的焊接工艺。4.2.2 焊接材料的选用按设计规定，若设计无规定时，可按表1、表2选用，并符合下列要求。（1）同种管子（件）焊接时，焊缝金属性能和化学成分应与母材相当，且焊材工艺性能良好。（2）异种钢管子（件）焊接时，焊条或焊丝的选用一般应符合下列要求：a、两侧管材均非奥氏体不锈钢时，或均为奥氏体钢时，可选用成分介于二者之间或与合金含量低的一侧母材相匹配的焊条、焊丝。b、两侧之一为奥氏体钢时，可选用含镍量较高的不锈钢焊条（丝）。（3）焊丝使用前应清除其表面的油污、锈蚀等。（4）焊条在使用前按规定进行烘干、并应在使用过程中保持干燥。焊条烘干温度：酸性焊条70150烘干1小时,碱性焊条250350烘干12小时,80100存放。异种钢焊接选用的焊接材料 表1接头钢号手弧焊埋弧焊氩弧焊焊条焊丝钢号焊剂焊丝型号对应牌号示例型号对应牌号示例牌号Q235+16MnE4303J422H08 H08MnHJ401-H08AHJ431H10MnSi20、20R+16MnR、16MnRCE4315J427H08MnAHJ401-H08AHJ431H10MnSiE5015J50716MnR+18MnMoNbRE5015J507H10Mn2 H10MnSi HJ401-H08AHJ431H10MnSiQ235+15CrMoE4315J427H08 H08MnAHJ401-08AHJ431H10MnSiQ235+1Cr5Mo16MnR+15CrMoE5015J507H10MnSi20、20R、16MnR+12Cr1MoVE5015J507H10MnSiQ235+0Cr18Ni9TiE1-23-13-16A302H1Cr24Ni13E1-23-13Mo2-16A31220R+0Cr18Ni9TiE1-23-13-16A302H1Cr24Ni13E1-23-13Mo2-16A31216MnR+0Cr18Ni9TiE1-23-13-16A302H1Cr24Ni13E1-23-13Mo2-16A31218MnMoNbR+0Cr18Ni9TiE2-26-21-16A312H1Cr26Ni21E2-26-21-15A40715CrMo+0Cr18Ni9TiE2-26-21-16A312H1Cr26Ni21E2-26-21-15A407同种钢焊接选用的焊接材料 表2钢号手弧焊埋弧焊二氧化碳气体保护焊焊丝钢号氩弧焊焊丝钢号焊条焊剂型号对应牌号示例焊丝钢号型号对应牌号示例Q235-AF Q235-A、10、20E4303J422H08H08MnHJ401H08AHJ431H08Mn2Si20R、20gE4316J426H08H08MnAHJ401H08AHJ431H08Mn2SiE4315J42725E4303J422H08H08MnHJ401H08AHJ431E5003J50209Mn2VE5515-C1W707NiH08Mn2MoA09Mn2VDR09Mn2VDE5515-C1W707Ni06MnNbDRE5515-C2W907NiW107Ni16Mn16MnR16MnRCE5003J502H10MnSiH10Mn2HJ401H08AHJ431H08MnAH08Mn2SiAH10Mn2E5016J506HJ402H10Mn2HJ350E5015J50716MnDR16MnDE5016-GJ506RHE5015-GJ507RH15MnVE5003J502H08Mn2MoAH10MnSiH10Mn2HJ401H08AHJ431H08Mn2SiAH08Mn2SiA15MnVR15MnVRCE5016J506HJ402H10Mn2HJ350E5015J507E5515-GJ55715MnVNRE6016-D1J606H08MnMoAHJ402H10Mn2HJ350H08Mn2SiAH08Mn2SiAE6015-D1J60718MnMoNbRE7015-D2J707H08Mn2MoAHJ250GH08CrMoA12CrMoE5515-B1R207H13CrMoAHJ402H10Mn2HJ350H13CrMoA15CrMoE5515-B2R307HJ250G12Cr1MoVE5515-B2-VR317H08CrMoVAHJ402H10Mn2HJ350H08CrMoA12Cr2MoE6015-B3R4071Cr5MoE1-5MoV-15R507H1Cr5MoHJ2500Cr19Ni9E0-19-10-16A102E0-19-10-15A1070Cr18Ni9TiE0-19-10Nb-16A132H0Cr20Ni10TiHJ260H0Cr20Ni10TiE0-19-10Nb-15A1370Cr18Ni9TiE0-19-10-Nb-16A132E0-19-10Nb-15A13700Cr18Ni10E00-19-10-16A002H00Cr21Ni10HJ260H00Cr21Ni1000Cr19Ni11E00-19-10-16A0020Cr17Ni12Mo2E0-18-12Mo2-16A202H00Cr19Ni12Mo2HJ260H00Cr19Ni12Mo2E0-18-12Mo2-15A207钢号手弧焊埋弧焊二氧化碳气体保护焊焊丝钢号氩弧焊焊丝钢号焊条焊剂型号对应牌号示例焊丝钢号型号对应牌号示例0Cr18Ni12Mo2TiE00-18-12Mo2-16A022H0Cr20Ni14Mo3HJ260H0Cr20Ni14Mo3E0-18-12Mo2-Nb-16A2120Cr19Ni13Mo3E0-19-13Mo3-16A2420Cr18Ni12Mo3TiE00-18-12Mo2-16A022H0Cr20Ni14Mo3HJ260H0Cr20Ni14Mo3E00-18-12MoNb-16A212H0Cr20Ni14Mo3HJ260H0Cr20Ni14Mo300Cr17Ni14Mo2E00-18-12Mo2-16A022H0Cr20Ni14Mo3HJ260H0Cr20Ni14Mo30Cr13E1-13-16G202E1-13-15G2070Cr17E0-17-16G302E0-17-15G3071Cr132Cr13E1-13-16G202E1-13-15G207 4.2.3 坡口的形式及加工：（1）焊接接头的坡口形式、尺寸及组装要求按设计规定执行，当设计无规定时按表3及GB50236附录C确定。（2）坡口加工宜采用机械方法，也可以采用等离子弧、氧乙炔火焰等热加工方法。当采用热加工方法加工坡口后，必须去除影响焊接接头质量的表面层。（3）当不同壁厚的管子或管件组对时，应将厚壁管按薄壁管壁厚削薄，其具体规定见图2示。4.2.4 焊口组对（1）管子组装前应将坡口及内侧表面不小于10mm范围内的油漆、垢、锈、毛刺及镀锌层等清除干净，且不得有裂纹、夹渣、夹层、气孔等缺陷。（2）管子或管件对接焊缝组对时，内壁应平齐，内部错边量不宜超过管壁厚的10%，宜不应大于2mm。（3）除设计文件规定的管道冷拉伸或冷压缩焊口外，不得强行组对。更不允许用热膨胀法对口，以防引起附加应力。（4）需预拉伸或预压缩的管道焊口，组对时所使用的工具应待整个焊口、焊接及热处理完毕并经焊接检验合格后方可拆除。焊接接头坡口形式及组对要求 表3名 称形式pRH形坡口1301.5-Y形坡口81.52.511.56070-8236070带垫环Y形坡口63502S=34B=20304555-双Y形坡口12602313-5060-YV形坡口172.541.52-50556070带钝边U形坡口172.541.5245-3040-跨接式三通支管坡口42312-024555-4.3 定位焊4.3.1 定位焊时除其焊接材料、焊接工艺和预热温度等应与正式焊接相同外，还应满足下列要求。（1）定位焊应能保证焊缝在正式施焊过程中不致开裂，其长度宜为1015mm，高宜为24mm，且不超过壁厚的2/3。定位焊缝两端应修磨成缓坡状。（2）定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣等其他缺陷，如有缺陷应彻底磨除重新进行定位焊。（3）在合金钢管壁上点焊组对卡具定位时，卡具的材质和焊材应与管材相同。当拆除卡具时，不得用敲打或掰扭的方法拆除。当用氧-乙炔焰切割卡具时，应在离管道表面3mm处切割，然后用砂轮修磨平整。 图2 壁厚不同的管子坡口形式 4.4 焊接4.4.1 焊接引弧应在坡口内进行，严禁在管子（件）表面引燃电弧，试验电流或焊接临时支撑物。4.4.2 在焊接中应确保起弧及收弧的质量，收弧应将弧坑填满，多层焊的层间接头应相互错开。4.4.3 除焊接工艺有特殊要求外，每条焊缝应一次连续焊完，如因故被迫中断，应采取缓冷措施，再焊时应仔细检查确认无裂纹后，方可按焊接工艺继续施焊。有预热要求的管材应按预热要求重新预热后施焊。4.4.4 管子焊接时，管端要堵封住，防止管内穿堂风。4.4.5焊接时焊接工艺参数均按表4、表5选择。 焊条电弧焊工艺参数 表4 焊接方法焊条直径（mm ）焊接电流（A）电弧电压（V）焊条电弧焊2.58010022焊条电弧焊3.210014022焊条电弧焊416020022钨极氩弧焊工艺参数 表 5焊接方法焊条直径（mm ）焊接电流（A）电弧电压（V）气体流量（L/MIN）钨极氩弧焊28010012810 4.4.6根据设计及焊接工艺评定需焊前预热的管子（件），焊前应按要求进行局部预热。其加热范围应以焊缝中心为准，每侧不小于焊件厚度的3倍。有淬硬倾向或易产生延迟裂纹的材料，两侧各不小于壁厚的5倍，且不小于100mm。加热时要防止局部过热，力求热量均匀，内外热透。加热区以外100mm范围应予以保温。4.4.7 常用管材焊前预热温度可按表6选用，并符合以下要求：常用管材焊前预热温度 表6钢 种焊前预热壁 厚（mm）预热温度（）C26100200CMn15150200C-0.5Mo0.5Cr0.5MoMnV1Cr0.5Mo101502501Cr0.5MoV62003001.5Cr1MoV2.25Cr1Mo5Cr1Mo2503509Cr1Mo2Cr0.5-WV3Cr-1Mo-Vti12Cr-1Mo-V注：1.当管子用钨极氩弧焊打底时，可按下限温度降低50。 2.当管子外径大于219mm或壁厚大于20mm（含20mm）时，应采用电加热法预热。（1）异种钢焊接时，预热温度应按焊接性能较差或合金成分较高的一侧选择。（2）接管座与主管焊接时，应以主管规定的预热温度为准。（3）非承压件与承压件焊接时，预热温度应按承压件选用。（4）壁厚6mm的低合金钢管子（件）在负温下焊接时，预热温度可按表6规定值提高2050。（5）壁厚6mm的低合金钢管子（件）及无预热要求的碳素钢管，在负温下或阴雨潮湿气候焊接时，均应预热15以上施焊。4.4.8 当采用氩弧焊打底时，应及时进行打底焊缝的检查，合格后尽快进行盖面焊接，以防止产生裂纹。4.4.9 有淬火倾向的管材施焊过程中，层间温度应不低于规定的预热温度的下限。4.4.10 中、高合金钢（含铬量3%或合金总含量5%）的管子（件）焊接时，为防止根层氧化或过烧，内壁应充氩气或混合气体保护。4.4.11 厚壁大直径管的焊接应采用多层多道焊进行逐层焊接，其中氩弧焊打底的焊层厚度不小于3mm，各层经自检合格后方可焊接次层，直至完成。4.4.12 为减少焊接变形和应力，直径大于194mm的管子（件）宜采用二人对称施焊。4.4.13 对需做检验的隐蔽焊缝，应经检验合格后，方可进行其他工序。4.4.14 低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢以及奥氏体与非奥氏体异种钢接头焊接时应符合下列规定：（1）应在焊接作业指导书规定的范围内，在保证焊透和熔合良好的条件下，采用小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺，并应控制层间温度。（2）对抗腐蚀性能要求高的双面焊缝，与腐蚀介质接触的焊层应最后施焊。（3）低温钢焊接完毕，宜对焊缝进行表面焊道退火处理。（4）奥氏体不锈钢焊缝及其附近表面应进行酸洗、钝化处理。4.4.16 管道冷拉口所使用的工卡具，应待焊接及热处理工作结束后方可拆除。 4.4.17 管道支吊架焊接的焊工和焊材必须与管道焊接要求相同。焊缝焊接牢固，成型美观、无缺陷，焊接过程中要防止焊穿管子，并有防止变形的措施。4.4.18 焊口焊完应进行清理，经自检合格后，在焊缝附近打上焊工本人的代号钢印，并在相应的管道单线图上作记录。4.5 焊后热处理4.5.1 焊后热处理的一般规定（1）焊后热处理应按根据工程实际情况编制的热处理工艺卡执行。 （2）焊后热处理应在焊缝外观质量检验合格后进行。对容易产生焊接延迟裂纹的管材，焊后应及时进行热处理。（3）进行焊后热处理应根据钢材的淬硬性，焊件的厚度、结构、刚性、焊接方法及使用条件等因素综合考虑，常用管材焊后热处理工艺参数见表7，焊接异种钢焊条（焊丝）及焊后热处理温度推荐表见表8。（4）对非奥氏体异种钢焊接时，应按焊接性较差的一侧管材选定焊后热处理温度，但焊后热处理温度不应超过另一侧钢材的临界点AC1。（5）调质钢焊缝的焊后热处理温度，应低于其回火温度。常用管材焊后热处理温度 表7钢种焊后热处理壁厚（mm）温度()C30600650CMn20C-0.5Mo5605900.5Cr0.5Mo600650MnV6506701Cr0.5Mo101Cr0.5MoV67007501.5Cr1MoV2.25Cr1Mo5Cr1Mo任意壁厚9Cr1Mo7507802Cr0.5-WV3Cr-1Mo-Vti12Cr-1Mo-V 4.5.2焊后热处理操作要点：（1）焊后热处理操作前，操作人员应认真检查电源连接是否正确，漏电保护器是否灵敏，有无裸露的电源线及接头，加热器瓷环有无损坏，保温是否符合热处理工艺卡要求，热处理设备及管道是否接地良好。（2）热处理过程中必须严格按照热处理工艺卡规定的工艺参数执行，设专人观察温度指示仪有无异常，如发现异常时，应立即停止热处理找出原因方可继续进行。（3）在临近恒温温度50时，应逐渐减小电流、电压，以使升温速度逐渐减慢，平滑过渡至恒温温度。（4）热处理升降温操作要平稳，严禁电参数急速大跨度变化。（5）热处理工作结束后，操作者应在自动曲线图上注明热处理管线号、焊口号、操作者姓名及日期并写出热处理报告。4.5.3 电加热器及热电偶安装（1）进行热处理时，每道焊口的测温点应对称布置在焊缝中心两侧，且不得少于两点。水平管道测温点应上下对称布置。测温点处应用砂轮打磨出金属光泽。热电偶安装应采用细铁丝捆扎，为保证所测温度为管子的实际温度，在热电偶与加热器之间应垫小块保温玻璃布进行隔离，热电偶及加热器安装详图见图3。 （2）焊后热处理的加热范围，每侧不应小于焊缝宽度的3倍，且不小于25mm。有淬硬倾向或易产生延迟裂纹的管道焊缝两侧各不小于壁厚的五倍，且不小于100mm，并力求受热区的温度均匀一致。加热区以外100mm范围内应用玻璃棉或硅酸铝纤维毡进行保温，管道两端应封闭。 4.5.4 热处理工艺（1）热处理的加热速度、恒温时间及冷却速度应符合下列要求： 加热速度：升温至300后，加热速度应按(205X25/)/h计算，且不大于220/h。恒温时间：非合金钢为每毫米壁厚22.5min；合金钢为每毫米壁厚3min，且总恒温时间不得少于30min。在恒温时间内，最高与最低温度差应小于50。冷却速度：恒温后的冷却速度应按(60x25/)/h计算，且不得大于260/h，冷至300后可不控制。 （2）异种钢焊接接头的焊后热处理，应按两侧钢材及所用焊条（焊丝）综合考虑。热处理温度一般不超过合金钢成分低侧钢材下临界点Ac1，可参见表8执行。5 质量检查及评定5.1 焊缝质量检查 5.1.1 焊缝应进行外观自检和专检，自检率为100%。外观检查质量应符合设计要求，当设计无规定时，应符合以下要求：（1）焊缝外观成型良好，与母材圆滑过渡，其宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜。（2）焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅等存在。（3）设计温度低于-29的管道、不锈钢和淬硬倾向较大的合金钢管道焊缝表面，不得有咬边现象。其他材质管道咬边深度不大于0.5mm，连续咬边长度不大于100mm，且焊缝两侧咬边总长不大于该焊缝全长的10%。（4）焊缝表面不得低于管道表面。焊缝余高1+0.2焊缝坡口宽度，且不大于3mm。（5）焊接接头错边不应大于壁厚的10%，且不大于2mm。5.1.2 焊缝无损检测（1）压力管道焊缝无损检测方法、抽检率、合格等级和执行的标准应按设计要求和国家有关标准、规范要求执行。（2）按百分比抽检的焊接接头，应由质量检查员根据焊工和现场的情况指定检测位置。（3）同管线的焊接接头抽样检验，若有不合格时，应按该焊工的不合格数加倍检验，若仍不合格，则应全部检验。（4）不合格的焊缝同一部位的返修次数，非合金钢管道不得超过3次，其余钢种管道不得超过2次。经返修后的焊缝按原要求复检合格。 （5）其他要求按本公司压力管道无损检测工艺规程 的规定执行。5.1.3焊缝质量分级标准按表9规定进行。 5.1.4合金焊缝光谱分析按设计规定执行。5.1.5 焊后热处理质量检验（1）焊接接头热处理后，如确认自动记录曲线无异常，可在焊缝及热影响区各取一点测试硬度值，