低温钢焊接基本工艺统一标准

低温钢焊接工艺标准1适用范围本工艺标准适适用于设计温度为-20℃～-196℃低温设备、管道用无镍低温合金钢和含镍钢手工电弧焊、埋弧自动焊、手工钨极氩弧焊及熔化极气体保护焊2施工准备2.1技术准备（施工标准、规范）2.1.1《工业金属管道工程施工及验收规范》 GB502352.1.2《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 GB502362.1.3《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》 SH35012.1.4《石油化工低温钢焊接规程》 SH35252.1.5《钢制低温压力容器设计要求》 HG205852.1.6《钢制压力容器》 GB1502.1.7《压力容器安全技术监察规程》2.1.8《钢制压力容器焊接工艺评定》 JB47082.1.9《钢制压力容器焊接规程》 JB/T47092.1.10《压力容器无损检测》 JB47302.1.11《焊条质量管理规程》 JB32232.2作业人员表2.2关键作业人员序号工种技术判定证安全操作证其它资质1电焊工中、高级持证低温钢项目焊工合格证2管工中、高级持证3铆工中、高级持证4气割工中、高级持证5热处理工中、高级持证6探伤检测人员/持证操作持Ⅰ持证，评定持Ⅱ级证注：焊工合格证考评按《锅炉压力容器压力管道焊工考试和管理规侧》或《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236进行考试。2.3材料检验验收2.3.1低温钢钢板、钢管、管件及锻件（1）低温钢钢板、钢管、管件及锻件应含有出厂合格证和质量证实书。其检验项目及技术要求标准应符合国家标准或行业标准。（2）低温钢钢板、钢管、管件及锻件材料入库前应查对材料牌号和质量证实书。施工前应进行外观检验，其表面不得有裂纹、气泡、缩孔、重皮、夹渣等缺点，不然应进行消除，消除深度不应超出材料负偏差。（3）用于制造压力容器受压元件低温钢材，应进行复验，复验内容应按《钢制压力容器》GB150-98附录C要求。（4）国外材料应符合协议要求材料标准，并按对应材料标准进行复验。（5）低温钢钢板、钢管及管件必需按要求进行低温夏比（V型缺口）冲击试验。因材料截面尺寸太小无法制取5mm×10mm×55mm小尺寸试样可除外。（6）低温夏比（V型缺口）冲击试验最低冲击功要求表2.3.1（6）低温夏比（V型缺口）冲击试验最低冲击功要求钢材标准抗拉强度下限值σbMpa三个试样冲击功平均值Akv.J10mm×10mm×55mm5mm×10mm×55mm≤450189450＞σb≤5152010515＜σb＜6552714注：试验温度下三个试样冲击功平均值不得低于表中要求；其中单个试样冲击功可小于平均值，但不得小于平均值70%（7）低温钢钢板、钢管、管件及锻件使用状态、冲击韧性试验及无损检测要求应符合国家标准或行业标准外还应符合设计文件要求。2.3.2焊接材料（1）低温钢焊条应符合国家现行《低合金钢焊条》GB5118。（2）低温钢焊丝应符合国家现行《气体保护电弧焊用碳钢,低合金钢焊丝》GB/T8110要求，焊剂应符合国家现行规范标准。（3）国外焊材应符合生产国对应技术标准要求。（4）焊接材料入库时，应核查其质量证实书，同时检验包装情况，不得有破损、受潮、锈蚀等现象。（5）焊条应按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量复验，其检验方法按对应焊条标准或技术要求。（6）钨极气体保护焊所用氩气应符合国家现行标准《氩气》GB4842要求，且纯度不应低于99.96%2.4关键工机具2.4.1设备表2.4.1设备一览表序号机具名称型号备注1焊接电源ZX5-（400-630）可控硅式焊接或碳弧气刨用2焊接电源ZX7-（250-400）逆变式焊接使用3焊接电源WS-（165-315）可控硅式氩弧焊机4焊接电源MZ-（500-1000）埋弧焊用5焊材烘烤箱ZYHC-（60-150）烘烤和储藏焊条使用6空气等离子切割机PS-99切割厚度1～40mm2.4.2多种设备性能应完好,电流电压等仪表应在检测周期内，焊接电源宜安放在通风集装箱内。2.4.3工具：焊接面罩、焊条保温筒、清渣锤、钢丝刷、气割工具、角向磨光机。2.5测量及计量器具表2.5计量器具一览表序号器具名称型号备注1电流表DM6056A检测焊接电流、电压2温湿度表JWS-A4测量焊接区域及仓库温湿度3秒表1/100sec测量焊接速度用4风速计AVM-01/03测量焊接区域风速0～40m/s5红外测温仪-测量预热、后热温度0～1000℃6焊接检验尺-检测对口尺寸、焊缝外观尺寸2.6作业条件2.6.1焊接工艺评定覆盖率、焊工持证率应达成100%2.6.2焊接环境应符合下列要求，不然应采取有效预热和防护方法。2.6.2.1环境温度＞02.6.2.2手工电弧焊时风速＜m/s、气体保护焊时风速＜2m/s2.6.2.3相对湿度＜90%2.6.2.4无雨、雪天气3施工工艺3.1工艺步骤3.1.1焊接施工工艺步骤低温钢焊接低温钢焊接焊工取证工艺评定焊接方案编制焊材保管焊材烘干焊接技术交底焊缝组对合格焊接焊前预热焊接工艺参数控制层间清理外观检验无损探伤焊后热处理试压验收完工不合格3.1.2焊接工艺评定步骤图焊接工艺评定焊接工艺评定焊接性能分析试验编焊接工艺指导书工艺评定试板焊接进行各项检验焊接工艺评定汇报审核同意不合格 3.1.2.1低温钢压力容器、压力管道焊接工艺评定应实施《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708。其它也可实施《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB502363.1.2.2《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708和《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236中未包含低温钢材，应按钢号分别进行评定。3.1.2.3工艺评定低温冲击试验合国家现行标准《金属低温夏比冲击试验方法》，试验温度应低于或等于容器、管道最低设计温度。3.1.3焊工培训考评取证步骤图焊工考试理论知识考试焊工考试理论知识考试操作技能考试外观检验无损探伤机械性能试验签发证评定 不合格3.1.3.1从事低温钢压力容器、压力管道焊接焊工，应按《锅炉压力容器压力管道焊工考试和管理规则》进行考试。从事其它低温钢焊接焊工也可按《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236第五条进行考试。3.1.3.2焊工合格证项目应覆盖该焊工参与焊接工作内容。且该焊工施焊工作必需在合格项目使用期内。3.1.4焊材管理步骤图焊材采购焊材采购一级库保管有要求时进行复验必需时进行试焊材质证及外观检验二级库焊材烘干发放回收并统计领取使用不合铬未用完焊条受潮二次烘干3.1.4.1焊接材料入库时，应核查其质量证实书，同时检验包装情况，不得有破损、受潮、锈蚀等现象。焊条应按批进行药皮含水量或熔敷金属扩散氢含量复验。首次使用某厂或某牌号焊条宜进行焊接性能试焊，以判定焊材工艺性能和探伤质量。3.1.4.2焊材库应含有防潮、通风、保暖性能，并设温湿度计实施监控。室内温度应在5℃3.1.4.3焊材需分规格、型号及批号分列排放，做出标识。焊材存放必需离地离墙300mm。3.1.4.4焊材烘干设专职烘烤管理员3.1.4.5焊接材料在烘干及保温时应严格按要求实施。烘干焊条时应注意预防焊条因骤冷骤热而造成药皮开裂或脱落。不一样类型焊接材料标准上应分别烘干，但烘干规范相同不一样类型焊接材料如同炉烘干时，必需间隔且有显著标识。3.1.4.6焊接材料烘干规范可参考焊接材料说明书和焊接工艺要求确定。焊前要求烘干焊接材料如烘干后在常温下搁置4小时以上，应再次烘干。累计烘干次数通常不宜超出2次。3.1.4.7烘干后焊接材料应存放在要求要求恒温温度恒温箱内，并按不一样型号、不一样牌号、不一样规格分别摆放，并设置显著标识。3.1.4.8焊材烘烤管理员对焊接材料烘干、保温、发放及回收应作具体统计。3.1.4.9推荐焊接材料烘干温度、保温时间。表3.1.4.9推荐焊接材料烘干温度、保温时间。、类别牌号温度（℃）时间（h）低温钢焊条J507RH4001W6073501W607H4001W707、W707Ni3501W807、W907Ni3501W107、W107Ni3501烧结焊剂SJ101300~3502SJ102、SJ603300~3502熔炼焊剂HJ4312502HJ250300~35023.2工艺操作过程3.2.1焊材选择3.2.2.1碳素钢、锰钢应选和母材成份份和性能相同或相近（低氢型）高韧性材料，也可选择低镍合金焊材。3.2.2.2含镍钢应选含镍量和母材成份（韧性）相同或稍高焊接材料。3.2.2.3异种低温钢焊接时，应选择低温韧性较高钢材相匹配焊条。3.2.2.4常见低温钢推荐选择焊条牌号表3.2.2.4常见低温钢推荐选择焊条牌号钢号手工电弧焊埋弧焊氩弧焊焊条型号焊条牌号焊丝牌号焊剂型号焊丝牌号09Mn2VE5515-C1W707NiH08Mn2MoVAHJ250ER55-C109Mn2VDRE5515-C1W707Ni---09MnDE5015-GW607--ER55-C109MnNiD-W707H10Mn2AYD507A09MnNiDR-W707H10Mn2AYD507A06MnNbDRE5515-C2W907Ni--ER55-C216MnDE5015-GJ507RHH10Mn2AYD504AER55-C116MnDRE5015-GJ507RHH10Mn2AYD504AER55-C115MnNiDRE5015-GW607--20MnMoDE5516-GJ556RH--3.5NiE5015-C2LW107/W107NiH05Ni3ASJ603ER55-C39NiNi-Gr-Nb-TiInconeI82--70Ni-Mo-W-3.2.2焊缝坡口形式、尺寸、加工方法及组对要求。3.2.2.1焊缝坡口形式、尺寸应符合设计文件和焊接工艺指道书要求。3.2.2.2坡口面加工宜采取机械方法。当采取火焰切割时，应清除过热层和氧化层，并将表面凹凸不平处打磨平整，火焰切割时环境温度应＞0℃3.2.2.3坡口表面应无裂纹、夹渣、分层等缺点3.2.2.4焊缝组对不得采取锤击等强制手段进行组装，不得在受压元件上刻划或敲打材料标识和焊工钢印。3.2.2.5壁厚相同管子、管件组对时，应使内壁平齐，其错边量应≤管壁厚度10%，且≤0.5mmbδn3.2.2.6bδnbδnδbδnδn表3.2.2.6设备、容器筒体组对时A、B类焊接接头对口错边量b选择对口处名义厚度δn按焊缝类别划分对口错边量bAB≤12≤1/4δn≤1/4δn12＜δn≤20≤3≤1/4δn20＜δn≤40≤3≤540＜δn≤50≤3≤1/8δn＞50≤1/6δn，且≯10≤1/8δn，且≯20注：球形封头和圆筒连接环向接头和嵌入式接管和圆筒或封头对接连接A类接头，按B类焊接接头错边量要求。3.2.2.7不一样壁厚管子或设备组对当管道对口内壁错边量超出（本标准3.2.3.5条），或设备错边量超出（本标准3.2.2.6条）时，应按图要求削薄厚件边缘。 15°δ1δ2δ1 δ2外壁尺寸不等 内壁尺寸不等 15°3.2.2.8组装时卡具、临时支架、定位焊工艺均应和正式焊接相同，3.2.2.9手工电弧焊定位焊缝尺寸见下表。表3.2.2.8手工电弧焊定位焊缝尺寸一览表工件厚度（mm）焊缝高度（mm）焊缝长度（mm）焊缝间距（mm）≤4＜4＞550～1005-20≤0.7δn且≤6＞10100～300＞20＜8＞50250～4003.2.2.10卡具、临时支架和母材接触部分材质应和母材相同或相近，夹具拆除应用砂轮磨除，严禁敲打。3.2.2.11低温钢板、钢管下料时应做材料移置标识，以预防剩下材料错用。3.3施工工艺参数3.3.1预热3.3.1.1焊前预温度应按设计要求或设计指定施工验收规范及编制焊接作业指导书要求进行。3.3.1.2《石油化工低温钢焊接规程》SH3525推荐预热温度见下表表3.3.1.2推荐预热温度序号厚度（mm）钢材强度级别及预热温度420MPa490～530MPa590MPa690MPa1≤20---75～125220＜δn＜25-50～10050～100100～150325＜δn≤32-75～12575～125125～175432＜δn≤3850～100100～150100～150150～2005＞3875～120125～175125～175150～200注：9镍钢＜50mm可不预热3.3.1.3预热方法宜采取电加热法。预热时应确保坡口两侧均匀受热。3.3.1.4预热范围应以对口中心为基准，两侧各不小三倍焊件壁厚，且大于100mm范围。3.3.1.5低温钢焊前预热温度通常不宜过高，3.3.1.6不一样钢号相焊时预热温度按预热温度要求较高钢号选择。3.3.1.7当焊件温度低于0℃时，全部未要求预热钢材焊缝也应在始焊处100mm范围内预热153.3.2焊接工艺参数3.3.2.1焊接线能量控制：（1）焊接线能量公式为：Q=IU/V×60式中：Q—焊接线能量（J/cm）；I—焊接电流（A）；U—电弧电压（V）；V—焊接速度（cm/min）。（2）低温钢焊接线能量控制范围应依据焊接工艺评定确定，通常推荐焊接铝镇静钢时线能量控制在20～40KJ/cm范围，焊接含镍钢时线能量控制在15～35KJ/cm范围。3.3.2.2工艺参数焊接工艺参数应依据焊接评定汇报确定表3.3.2.2（1）推荐手工电弧焊焊接工艺参数焊缝金属类型焊条直径（mm）焊接电流（A）焊接电压（V）电源极性铁素体/珠光体3.290～12023～24DC-铁素体/珠光体4.0120～16024～26DC-表3.3.2.2（2）推荐埋弧自动焊焊接工艺参数温度级别钢种焊丝牌号焊丝直径焊剂焊接电流（A）焊接电压（V）-4016MnDH10Mn2A2.0YD504A260～40036～42H10Mn2A5.0YD504A750～82036～43-7009Mn2VH08Mn2MoV3.0HJ250320～45032～3809MnTiCuR表3.3.2.2（3）推荐手工钨极氩弧焊焊接工艺参数钨极直径（mm）焊接电流（A）焊接电压（V）电源极性喷嘴直径（mm）钨极伸出长度（mm）氩气流量L/min2.060～10018～20CD+8～163～85～202.570～11018～22CD+8～163～85～203.4施工过程应注意问题3.4.1焊接通常要求3.4.1.1焊前应将坡口及两侧20mm范围内油污、铁锈、污物清理洁净。3.4.1.2地线应于焊件接触牢靠，焊接时在坡口内引弧，焊件表面不得有电弧擦伤等缺点。3.4.1.3焊接时应严格控制接线能量，在确保焊透及溶合良好条件下，应选择小工艺规范，即小电流、短电弧、较快焊接速度和多层多道焊，层间温度不应过高。3.4.1.4每道焊缝要尽可能一次焊完，如因故中止应按工艺要求进行缓冷方法，重新焊接时应进行检验，确定无缺点后方可按原工艺焊接。3.4.1.5焊接收弧时应将弧坑填满，并用砂轮磨去弧坑缺点。多层焊时层间接头应错开30～50mm。必需时焊缝完成后，宜对焊缝进行表面焊道退火处理。3.4.1.6焊接时选择焊条直径不宜过大，焊接初层焊道焊条直径通常不超出3.2mm，填充和盖面直径通常不超出4mm。3.4.1.7卡具、临时支架和母材接触部分材质应和母材相同或相近，夹具拆除应用砂轮磨除，严禁敲打。3.4.1.8薄壁小直径低温钢管道采取钨极氩弧焊接，厚壁低温钢管道采取钨极氩弧焊打底。当母材为含镍钢时宜在管内充氩保护或采取其它后面保护方法。3.4.1.9依据钢材种类和焊接工艺规程需要进行后热处理钢，焊缝完成后应立即后热，后热温度通常200℃～3503.5施工步骤及关键工序3.5.1压力容器产品焊接试板3.5.1.1低温压力容器每台最少应做产品焊接试板一块，试板备制、数量、位置按GB150-98附录C《低温压力容器》第C4.5条款实施。3.5.1.2产品试板钢号、批号、规格、焊接及热处理工艺均应和容器壳板相同，试板应由施焊容器焊工，在和容器焊接相同条件下焊接（通常点固在容器筒体纵焊缝延线上焊接）；3.5.1.3试板焊缝检验项目应和容器相同，容器有热处理要求试板应和一起进行热处理。3.5.1.4试样尺寸、截取、试验方法及合格指标应符合《钢制压力容器焊接试板力学性能检验》JB4744-相关要求实施。3.5.2焊缝内部缺点返修3.5.2.1经射线或超声波检验焊缝，发觉超标缺点时，应按检测结果分析缺点性质、产生原因，并确定位缺点所在部位（必需时可用超声复测），确定修补侧；3.5.2.2内部缺点清除采取砂轮磨削或碳弧气刨方法进行，当采取气刨清除时应用砂轮磨去渗碳层，修整刨槽至便于焊接形状，并经渗透探伤，确定缺点完全清除后再进行焊补，3.5.2.3压力容返修清除缺点深度不得超出容器厚度2/3。如达成2/3缺点仍未完全清除时，应停止清除并进行焊补，然后从另一侧再次清除和焊补；修补焊缝长度不得小于50mm3.5.2.4同一部位（焊缝内、外侧各作为一个部位）修补不宜超出两次，对经过两次修补仍不合格焊缝，应编制返修工艺，采取可靠技术方法，经单位技术责任人同意后方可实施修补；3.5.2.5焊接修补部位、次数和检测结果应作好统计。3.5.3焊后热处理3.5.3.1焊后热处理应按设计要求或设计指定施工验收规范及编制焊接作业指导书要求进行。3.5.3.2焊后热处理具体操作工艺实施《热处理施工工艺标准》要求。3.3.3.3同种材料不一样产品，不一样施工验收标准，焊后热处理稍有差异，这里只介绍《石油化工低温钢焊接规程》SH3525推荐焊后热处理条件下表。表3.5.3.3《石油化工低温钢焊接规程》SH3525推荐焊后热处理条件钢种16MnR、16MnDR09Mn2VDR06MnNbDR2.5Ni3.5NI9Ni焊后热处理温度（℃）580-620580-620≥593593-635板厚小于等于5不要求热处理最少保温时间（h）≥1/4≥1/41/41/4按厚度确定最少保温时间（h）δ/25δ/25δ/25δ/254质量检验4.1质量检验标准：质量检验标准按设计要求或设计指定施工验收规范标准实施。（通常情况可参考《钢制压力容器》GB150-98附录C和《石油化工低温钢焊接规程》SH3525）4.2焊后检验。（施焊前检验、焊接过程检验参考《通用部分焊接施工工艺标准》）。4.2.1外观4.2.1.1焊缝应和母材圆滑过分，焊缝表面不许可有裂纹、气孔、夹渣、飞溅、弧坑、咬边等缺点。4.2.1.2焊缝余高（1）管道：e≤1+0.1b,且≯3mm。be（2）压力容器：A、B类焊缝余高不得大于焊件厚度10%，且小于3mm。4.2.1.3角焊缝焊脚高度不得低于设计要求，焊缝表面不得向外凸起，凸起部分应磨平。4.2.1.4焊缝宽度以每侧超出坡口1～2mm4.2.2硬度检验4.2.2.1焊缝热处理后硬度检验数量、合格标准应符合设计或设计指定规范标准要求。4.2.2.2硬度测定时应硬度计应选择无压痕式。4.2.2.3通常情况下焊缝硬度值不宜超出母材布氏硬度值25%。4.3无损探伤4.3.1无损探伤检测方法、检测数量、合格标准及要求应按设计要求4.3.24.3.34.3.44.3.5焊缝内部缺点无损检测应优先4.3.64.4特殊工艺或关键控制点表4.4特殊工艺或关键控制点序号关键控制点主要控制方法1焊材焊工使用焊条应携带保温筒，焊材使用、烘干、发放均应统计，做到有可追溯性。2风、雨、雪防护室外作业，手工焊时风速＜8m/s、气体保护焊时风速＜2m/s、雨雪天应防搭设风棚3焊接线能量严格遵照制订焊接工艺参数施工，统计员随时测定并做，发觉焊接线能量偏高立即通知焊工调整，同时层间温度不宜过高，预防焊接接接头晶粒长大，降低韧性。4焊缝返修焊缝返应核准缺点位置，立即按原工艺进行，超次返修应编制返修工艺，并统计存档。