北京市南水北调配套工程河西支线工程三层明挖工程管道焊接(电弧焊)工艺评定试验方案

北京市南水北调配套工程河西支线工程施工第六标段 合同编号：NSBD-PT-HXZX-SG.06钢管焊接（手工电弧焊）工艺评定试验方案北京翔鲲水务建设有限公司河西支线工程施工第六标段项目部编 制：审 核：审 批：编制日期： 年 月 日目 录1、工程简介12、编制依据13、试验目的14、试验分组25、试验准备25.1、技术准备25.2、材料准备25.4、人员准备与组织36、焊接试验工艺46.1、试验工艺46.2、操作流程及参数确定56.2.1、焊接流程56.2.2、焊接准备56.2.3、焊件打磨清理56.2.4、焊件对接66.2.5、定位焊66.2.6、第一组平焊焊接工艺及各参数确定76.2.7、第二组立焊焊接工艺及各参数确定86.2.8、第三组仰焊焊接工艺及各参数确定96.3、焊接成果分析106.4、注意事项116.5、焊接检验117、焊接安全措施138、附件148.1、焊接工艺评定指导书148.2、焊接工艺评定记录表148.3、焊工人员资格证书14 钢管焊接（手工电弧焊）工艺评定试验方案1、工程简介本合同工程北京市南水北调配套工程河西支线工程施工第六标段。工程内容包括大宁水库小清河段管道铺设(ZY0+000ZY2+634.12)，其中钢管安装2634米，钢管各项参数如下：钢管材质：钢管采用Q235C，岔管及明管段采用Q345R。工作压力0.5Mpa，设计压力0.9Mpa，试验压力1.0Mpa。钢管直径2600mm，壁厚20mm，每延米约1.3t，每节钢管长6.0m，重量约为7.8t。2、编制依据（1）水利工程压力钢管制造安装及验收规范（SL432-2008）；（2）水工金属结构焊接通用技术条件(SL36-2006)；（3） 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级(GB3323-2005)；（4）钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级(GB11345-2013)；（5）气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口（GBT985.1-2008）；（6） 钢镍及镍合金的焊接工艺评定试验（GB/T19869.1-2005）；（7）非合金钢及细晶粒钢焊条（GB/T 5117-2012）；（8）钢结构焊接规范（GB50661-2011）（9）电弧焊焊接工艺规程(GBT19867.1-2005)（10）已批复的施工组织设计翔鲲【2016】技案007；3、试验目的通过焊接工艺试验确定手工电弧焊的各项焊接参数（焊接层数、焊接电流、焊接速度、焊条直径等），指导现场钢管安装作业，从而保证管道安装质量。4、试验分组本次试验共分为三组分别为平焊、立焊与仰焊，每组各2块钢板（尺寸为300*600*20mm），分别确定每组的焊接参数。5、试验准备5.1、技术准备对焊接试验施焊人员及现场人员进行技术安全培训，让其熟悉焊接工艺流程以及施工中的注意事项和安全措施，保证焊接质量与施工安全。5.2、材料准备1、焊接原材焊件由钢管制造厂家提供，试验钢板与钢管同弧度，钢板尺寸为600mm300mm20mm，共6块（平焊、立焊、仰焊各2块），焊件坡口与钢管坡口一致，为带钝边的V型坡口。2、焊接材料根据电弧焊焊接工艺规程(GBT19867.1-2005)的要求，本试验钢板焊接拟采用直径4.0mm的焊条施焊，焊条型号选用CHE427。3、焊接材料的进场质量控制与保管收到焊接材料后，根据厂家提供的质量保证书进行焊材的验收，确定包装无破损，焊接材料无受潮雨淋等现象，焊条无药皮脱落，焊芯无生锈。4、焊条的烘干与保温处理本试验拟采用直径4.0mm的CHE427焊条，该焊条属于碱性焊条，按照要求碱性焊条CHE427需在350烘干1小时。为了确保焊条烘干质量，将排专人进行焊条烘干管理。焊条烘干取出后及时放进保温筒内，试验施焊时随用随取。5.3、设备准备序号名称型号（规格）备注1电焊机ZX7-5002电焊钳3电焊面罩4敲渣锤5角磨机6钢丝刷7烘箱ZYHC-208保温筒W-3.TRD-55.4、人员准备与组织 焊接工人准备：参加钢管焊接的焊工，均经SL35考试，并取得相应的合格证书（证书见附件）。 无损检测机构准备：无损检测机构为邦能达（北京） 无损检测有限公司，公司资质已上报监理并批准。 焊接试验组织人员安排如下:6、焊接试验工艺6.1、试验工艺1、焊接方法选择现场焊接试验焊接方法采用手工电弧焊。正面采用手工电弧焊打底、填充、盖面(共计3遍)，背面采用碳刨清根后再采用手工电弧焊填充、盖面（共计2遍）。2、焊接工艺根据设计要求现场明挖段钢管DN2600钢管主缝采用双面焊 ，双“V”形坡口，其他钢管采用单面外焊。现场试验按照此要求进行施焊，其双V型坡口成型方式为，先进行内侧V型坡口的焊接，外侧钝边处需先碳刨清根成V型坡口后再施焊。焊接层数先依据经验进行，其焊接层数为内侧三层外侧两层，焊接坡口方式及分层如图所示：6.2、操作流程及参数确定6.2.1、焊接流程焊接试验操作流程如下：焊接准备焊件打磨清理焊件对接定位焊打底焊接打磨清理填充焊接打磨清理盖面焊接焊后清理背面碳刨清根填充焊接打磨清理盖面焊接焊后清理。6.2.2、焊接准备1、焊接试验场地选择在钢木加工厂西北角加工棚内进行；2、防风措施：试验在钢木加工棚内进行，棚内风速小于8ms时施焊；3、准备各项焊接辅助设施。6.2.3、焊件打磨清理焊前将坡口及其两侧各20mm范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物清除干净，并打磨坡口出金属光泽。对母材部分的缺陷作彻底打磨处理，并作好记录，每一焊道焊完后及时清理，检查合格后再焊接。6.2.4、焊件对接焊件对接时需放置在两块垫板上对接，对接口需对接平齐，接口宽度为02mm。6.2.5、定位焊试验钢板对接完成后需进行定位焊接，按照规范要求定位焊接焊缝长度为50mm，定位焊间隙为100400mm，结合现场焊板尺寸，选择，焊缝长度为50mm，定位焊间隙为195mm，两块钢板共需3道定位焊缝，焊缝位置如下图所示：6.2.6、第一组平焊焊接工艺及各参数确定首先进行平焊焊接试验，通过电弧焊焊接工艺规程(GBT19867.1-2005)以及以往焊接经验确定试验使用参数，之后通过现场试验确定最终具体参数，依据规范平焊试验参数如下表手工电弧焊平焊焊接参数焊接层次母材厚度（mm）坡口形式焊条直径（mm）焊接电流/A焊接电压/V焊接速度cm/min打底层20单边V形4.0190200671518填充层200210671416盖面层195205671417本组试验为平焊，焊接时钢板平放在垫板上进行焊接：（1）打底层的焊接在定位焊起弧处引弧，待电弧引燃运动到坡口中心，再把电弧往下压，并作小幅度横向摆动，听到“噗噗”声，并形成第一个熔池，此时立即断弧，断弧的位置在形成焊点坡口的两侧，不可断弧在坡口中心，断弧动作要果断，以防产生气孔。待熔池稍微冷却，透过护目镜观察熔池液态金属逐渐变暗，最后只剩下中心部位一个亮点时，将电弧迅速作小横向摆动至熔孔处，有手感的往下压电弧，同时也能听到“噗噗”声，又形成一个新的熔池，这样反复类推，采用断弧焊将打底焊层完成。（2）填充层的焊接第2层为填充层，施焊前先清除前道焊缝的熔渣、飞溅，并将焊缝接头的过高部分打磨平整。施焊时严格遵循中间快、坡口两侧慢的运条手法，运条平稳，焊接速度一致，控制填充层的熔敷金属高度一致。（3）盖面层的焊接调节好各项参数后进行盖面焊接，焊接时运条方式采用锯齿形或月牙形。焊条摆动要均匀，熔合好坡口两侧棱边。焊条摆动到坡口轮廓线处稍作停留，以防咬边和坡口边沿熔合不良等缺陷产生，使表面焊缝成形美观，鱼鳞纹清晰。6.2.7、第二组立焊焊接工艺及各参数确定第二组进行立焊焊接试验，通过电弧焊焊接工艺规程(GBT19867.1-2005)以及以往焊接经验确定试验使用参数，之后通过现场试验确定最终具体参数，依据规范立焊试验参数如下表：手工电弧焊立焊焊接参数焊接层次母材厚度（mm）坡口形式焊条直径（mm）焊接电流/A焊接电压/V焊接速度cm/min打底层20单边V形4.0175195671417填充层185205671316盖面层180195671316本组试验为立焊，焊接时将定位焊完成的钢板依放在竖向放置的垫板上进行焊接：（1）打底层的焊接在起焊点固部位引弧，先用长弧预热坡口根部，稳弧后，当坡口两侧出现汗珠状时，立即压低电弧，使熔滴向母材过渡，形成一个椭圆形的熔池和熔孔，此时立即把电弧拉向坡口边一侧往下断弧，熄弧动作要果断，观察熔池金属亮度，当熔池亮度逐渐下降变暗，最后只剩下中心部位一亮点时，即可在坡口中心引弧，焊条沿已经形成的熔孔边作小的横向摆动，左右击穿，完成一个类似三角运动动作后，再往下在坡口一侧灭弧，这样以此类推，将打底层焊接完成。（2）填充层的焊接第2层为填充层，施焊前先清除前道焊缝的熔渣、飞溅，并将焊缝接头的过高部分打磨平整，运条方式采用锯齿形摆动，并做到“中间快，两边慢”，即焊条在坡口两侧稍作停顿，给足坡口两侧铁水，避免产生两侧夹角，焊条向上摆动要稳，运条要匀，始终保持熔池为椭圆形为好，避免产生“铁水下坠”，焊缝局部凹陷、两侧有夹角的焊道。（3）盖面层的焊接盖面层的焊接易产生咬边等缺陷，防止方法是保持断弧焊，采用锯齿或月牙运条方式为好，手要稳，焊条摆动要均匀，焊条摆到坡口边沿要有意识地多停留一会，给坡口边沿填足铁水，并熔合良好，才能防止产生咬边等缺陷，才能使焊缝表面圆滑过渡。6.2.8、第三组仰焊焊接工艺及各参数确定第三组进行仰焊焊接试验，通过电弧焊焊接工艺规程(GBT19867.1-2005)以及以往焊接经验确定试验使用参数，之后通过现场试验确定最终具体参数，依据规范仰焊试验参数如下表：手工电弧焊仰焊焊接参数焊接层次母材厚度（mm）坡口形式焊条直径（mm）焊接电流/A焊接电压/V焊接速度cm/min打底层20单边V形4.0170190671215填充层190200671113盖面层175195671113本组试验为仰焊，焊接时将定位焊完成的钢板放置在支撑架上并留出焊缝位置：（1）打底层的焊接引弧时在起始点固处划擦引弧，稳弧后将电弧运动到坡口中心，待点固焊点及坡口根部成半融状态，迅速压低电弧将熔滴过渡到坡口的根部，并借助电弧的吹力将电弧往上顶，并作一稳弧动作和横向小摆动，同时听到电弧击穿根部的“噗噗”声，为防止熔池铁水下垂，需熄弧以冷却熔池，熄弧的方向在熔孔的后面坡口一侧，熄弧动作果断。再引弧时，待电弧稳定燃烧以后，迅速作横向小摆动，运到坡口中心时尽力往上顶，使熔滴向熔池过渡，就这样引弧稳弧小摆动电弧往上顶熄弧，完成仰焊试板的打底焊。（2）填充层和盖面层的焊接第2层为填充层的焊接，第3层为盖面层的焊接，每层施焊前先清除前道焊缝的熔渣、飞溅，并将焊缝接头的过高部分打磨平整。采取“8”字运条法进行焊接，运条要稳，电弧要短，焊条摆动要均匀。6.3、焊接成果分析焊接参数是焊接中重要的指标，需要严格控制。对于出现下列情况，可对参数进行调整。1、焊接电流过大，会引起：热输入过大，焊缝晶粒粗大，影响焊缝力学性能及强度、烧穿、咬边。焊接电流过小，会引起焊缝未熔合、未焊透。2、焊接速度过快会造成焊缝变窄，严重凸凹不平，容易产生咬边及焊缝波形变尖；焊接速度过慢会使焊缝变宽，余高增加，功效降低6.4、注意事项焊条电弧焊操作时应注意以下事项：(1) 焊接时注意保持一定的电弧长度，电弧过长会引起电弧不稳，熔深减小，飞溅增大，氧化程度增大。 (2) 多层焊时，焊完前一层后将焊缝表面药皮清理干净，然后焊下一层。(3) 每道焊缝焊完之后进行外观检查，如发现有气孔、夹渣、焊瘤等缺陷时，将缺陷铲掉或刨掉后进行补焊。6.5、焊接检验1、外观检验焊接做为钢管制造和安装的一道主要工序，要严格执行“三检制”。焊工自检，班组施工员复检，专职质检人员，含无损检测人员，终检。外观检测标准如下表。无损检测人员以外的三检，主要是对表面夹渣、咬边、焊瘤、余高、气孔、裂纹、焊脚高等外质量进行检查。2、焊件的检验项目焊件的检验项目需满足钢镍及镍合金的焊接工艺评定试验（GB/T19869.1-2005）规范要求，即下表要求。焊件试验和检验表试件试验种类试验内容备注对接焊件外观100%射线、超声100%表面裂缝检测100%横向拉伸2个试样横向弯曲4个试样冲击2组硬度按要求进行低倍金相1个试验3、射线、超声等其他检测：焊件焊接完成24h以后送第三方试验室进行射线、超声、拉伸、弯曲等检测项目。7、焊接安全措施1、操作人员按焊接设备制造厂提供的操作说明书或有关规程，正确使用设备和实施焊接操作。2、焊接操作及配合人员按规定并结合实际情况穿戴劳动防护用品。3、焊接设备、焊机、电缆及其他器具稳妥放置。焊接电弧的辐射及飞溅范围，设不可燃或耐火屏板、罩、屏，防止人员受到伤害。4、焊接作业区域无火灾隐患。焊机周围及上下方半径510m 以内，不堆放油类、木材、氧气瓶、乙炔瓶、液化石油气瓶等易燃、易爆物品，防止火灾事故发生。5、在焊接作业场所设置警告标志。6、焊接区域应按现场易燃物品的性质和数量，配置足够的灭火设备，如手提灭火器。7、各种焊机的配电开关箱内，安装熔断器和漏电保护开关。焊接电源的外壳有良好可靠的接地或接零。8、控制电缆、焊接电缆均完好无损；接头处连接牢固，无渗漏，绝缘良好；发现损坏及时修理。9、在封闭空间内进行焊接操作时，必须设专人监护。8、附件8.1、焊接工艺评定指导书8.2、焊接工艺评定记录表8.3、焊工人员资格证书焊接工艺评定指导书母材钢号规格供货状态生产厂焊接材料生产厂牌 号类 型直 径（mm）烘干制度备 注焊 条焊 丝焊剂/气体焊接方法焊接位置焊接设备型号电源及极性预热度层间温度后热温度及时间接头及坡口尺寸图焊接顺序图焊接工艺参数道次焊接方法焊条或焊丝电流（A）电 压（V）焊接速度cm/