焊接工艺控制程序焊接方案.doc

目 录1、工程概况2、编制依据3、焊接工艺控制程序4、焊接人员5、焊接材料的验收、保管、烘烤、发放和回收6、焊接及热处理设备7、施焊环境控制8、焊接工艺评定及焊接工艺卡的编制9、焊接技术措施10、焊接质量的检验及评定标准11、焊缝的返修12、冷箱板的焊接13、焊接技术文件及竣工资料1.工程概况 石化金陵分公司炼油化肥资源优化、化肥原料技改工程空分装置（包括冷箱内部、外部）工艺管道材料主要以不锈钢（0Cr18Ni9、0Cr19Ni9）、碳钢（20#、Q235-A、16MnR）、铝镁合金及低合金钢（15CrMo）等为主，焊接工艺很熟练。但是焊接工作量大，工期紧，质量要求高，整个生产系统是在全密闭的操作环境中，不允许有点滴的液体泄漏和气体的逸出，而且要求工艺介质在管道中的输送要极为畅通，这就对焊接有了严格的要求，因此，为确保焊接质量和施工进度，特制定此施工方案。2.编制依据HE-GS395.03 安装的射线探伤HE-GS395.02 管道的预制和安装GB50274-1998 制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范GB50235-1997 工业金属管道工程施工及验收规范GB50236-1998 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定JB4730-1994 压力容器无损检测 锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则3、焊接工艺控制程序：基本要求的控制焊接工艺评定焊接工艺编制焊工资格确认施焊环境控制焊接设备准备焊接材料准备焊接坡口加工、组对、清理预热定位焊预热焊接后热焊接检验焊缝返修焊后热处理热处理效果检查如需要如需要如需要不合格合格并且如需要4.焊接人员4.1 焊接技术人员 焊接技术人员全面负责焊接工程的施工、技术、质量检查等各项工作，以确保工程的焊接质量和各项技术措施的实施，并负责整个现场的焊接施工管理。4.2 焊工4.2.1 担任本工程焊接的焊工必须持有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，其考试合格项目应满足本工程的焊接需要。4.2.2 施工焊工应严格遵守焊接工艺、安全操作规程。4.2.3 焊缝焊接完毕应及时清理焊渣及飞溅物，并将焊条头带回，保持现场的清洁，做好自检工作。5、焊接材料的验收、保管、烘烤、发放和回收5.1现场焊材库条件：现场设立焊材库，焊材库应建在干燥、通风、无腐蚀性的场所。焊材库内应设有通风、除湿设备，以保持库内干燥和通风良好。对焊条库实行分区管理，明牌标识；库内应设置多层焊材架，做到排列整齐，架子底层离地面高度距离不小于300mm，离墙壁距离不小于300mm。对库内温度和湿度进行监控。5.2焊材进库验收和检验：按规定对入库焊材进行检查、复验，并作好验收记录，不合格焊材不入库。焊材入库应具备焊材质量保证书及规定的包装标记。焊材包装物不得有破损，且不得受潮和被雨淋。5.3焊材保管：应建立焊材出入库登记台帐。焊材应按种类、型号（牌号）、批次、规格、生产厂家、入库时间分类堆放。每垛焊材应有标牌，明确标注入库号，做到标牌、实物、帐目三者相符，实物包装良好、不混乱。5.4焊材烘烤、发放、回收管理：5.4.1焊材领用、烘烤前应根据认可的焊接工艺指导书和有关工艺文件编制“焊材烘烤发放通知单”作为焊材领用、烘烤、发放的依据。5.4.2应检查烘烤箱、恒温箱和焊条保温筒的性能是否满足使用要求，热工仪表是否在有效检定周期内。5.4.3焊条应按生产厂说明书的要求严格烘烤。一般情况，焊条的烘烤及贮存技术条件： 表一 焊条烘焙及贮存技术条件焊条牌号烘焙条件保温贮存条件温度（）时间（h）温度（）时间（h）重复烘焙次数J422150-2001250100不限/J427350-40021001501442J507380-4502100150722A102200-25012501001442A302150-20012501001442R107380-4502100150322R307380-45021001503225.4.4焊条不能成垛或成捆地堆放烘烤。应分层堆放，且每层焊条堆放不应超过隔层高度的2/3，避免烘烤时受热不均和潮气不易排出。5.4.5禁止将焊条突然放到高温烘烤箱内，或从高温烘烤箱内突然取出冷却，防止焊条骤冷骤热而产生药皮开裂脱落现象。焊条进箱时箱内温度应在100以下，升、降温速度不宜超过150/小时。5.4.6不同烘烤温度的焊材不应在同一烘烤箱内烘烤。同一烘烤温度但批号或入库编号不同的焊材在同一烘烤箱内烘烤时，也应分开放置，并有明显标记，严禁混淆。5.4.7应按焊接材料烘烤发放通知单的要求发放焊材，每次发放量不超过4小时工作的用量。5.4.8应填写焊材烘烤、发放记录。5.4.9手弧焊时，每名施焊焊工应配备一只焊条保温筒，焊工领用的焊条应及时放在保温筒内随用随取。一只保温筒内禁止混装两种以上牌号的焊条。5.4.10焊接工作结束后（或下班前），应对剩余的焊材进行回收入库。回收的焊条应核对标记并检查药皮是否损坏，同时在焊条尾部作出回收标记。在4小时内回收的焊条应按不同的牌号、规格堆放在恒温箱内指定的地方，不得混淆。现场使用超过4小时或低于规定温度的焊条回收后应放在烘烤箱内指定的位置重新进行烘烤。5.4.11低氢型焊条的烘干次数不应超过两次，对回收时有疑问的焊材不应用于管道焊接。5.4.12焊丝使用前应用砂布彻底清除其表面铁锈，并用丙酮、酒精等易挥发溶剂擦洗油污。6、焊接及热处理设备6.1焊接及热处理设备使用前应进行检查、评定、认可，确保设备性能稳定、可靠，电流表、电压表和温度测量仪表、仪器计量准确，在检定周期内。6.2对焊接及热处理设备的使用环境进行监控，保证焊接及热处理过程中设备的技术性能和使用特性完全满足对焊接和热处理质量的要求。7、施焊环境控制施工现场应制定现场焊接和热处理作业的防风、防雨、防潮湿措施并严格实施，保证焊接环境条件符合焊接要求，防止由于风速和湿度过大引起焊接缺陷。焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。当施焊环境出现下列情况，且无有效防护措施时，禁止施焊：1）手工焊时风速大于10m/s2）气体保护焊时风速大于2m/s3）相对湿度大于90。4）雨、雪环境。8.焊接工艺评定及焊接工艺卡的编制 根据设计图纸所采用的钢材牌号、规格及所使用的焊材牌号、焊接方法等，按照有关的焊缝工艺评定报告中的各项工艺参数来编制焊接工艺卡，在焊前发给焊工，用以指导焊工施焊。适用本工程的焊接工艺评定见表二：表二 焊接工艺评定一览表评定编号评定项目材 质规 格焊条牌号焊接方法适用厚度PQR99111板状立焊16MnR=12J507SMAW=9-18PQR98022板状横焊0Cr19Ni9=6H0Cr21Ni10GTAW=1.5-12PQR99016板状立焊0Cr19Ni9=6A107SMAW=1.5-12PQR95007管状水平固定15CrMo896TIG-R30 + R307GTAW + SMAW =1.5-12PQR98045管状水平 固定0Cr18Ni9+20#168.37.1H0Cr21Ni10 +A302GTAW + SMAW =1.5-12PQR2002002管状45 固定LF2403HS301GTAW =1.5-6PQR99004管状垂直 固定LF43246HS331GTAW=1.5-12PQR98012管状垂直固定20#1596TIG-J50+J507GTAW + SMAW=1.5-12PQR98050管状垂直 固定20#219.110H08Mn2SiA +J507GTAW + SMAW=7.5-159.焊接技术措施 冷箱内部工艺管道主要是不锈钢管和铝管；外部主要是不锈钢管、碳钢管及低合金钢管；冷箱钢结构的材质是碳钢。下面就不锈钢管道、铝管、碳钢、低合金管道和碳钢结构的焊接进行说明。9.1 不锈钢管道焊接本工程中所用的不锈钢材质为：0Cr18Ni9，0Cr19Ni9，适用的工艺评定如下表三：表三： 焊 接 工 艺 评 定评定编号评定项 目材 质规 格焊材牌号焊接方法适用厚度PQR98022板状横焊0Cr19Ni9=6H0Cr21Ni10GTAW=1.5-12PQR99016板状立焊0Cr19Ni9=6A107SMAW=1.5-12PQR98045管状水平固定0Cr18Ni9+20#168.37.1H0Cr21Ni10 +A302GTAW + SMAW=1.5-129.1.1 坡口加工9.1.1.1 不锈钢管的切割宜采用机械方法，也可采用等离子弧的热加工方法下料和加工坡口。9.1.1.2 采用热加工方法加工坡口后，必须除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并应将凹凸不平处打磨平整。9.1.1.3 焊接坡口的加工及组对尺寸，按设计图纸的规定执行，图纸无规定的参见表四。表四 不锈钢管道坡口形式厚度（mm）坡口形式坡 口 尺 寸间隙C（mm）钝边P（mm）坡口角度（）13C01.5/39PC0.520.5265751014PC12.51255659.1.2 焊前准备9.1.2.1 焊件组对时应将坡口两侧内外壁各2025mm范围内清理干净，如有油污，应用丙酮擦净，并使露出金属光泽。9.1.2.2 焊前应将坡口两侧各100mm范围内涂上白垩粉或防溅剂，以免飞溅沾污焊件。9.1.2.3管子或管件对接焊缝组对时，内壁应平齐，内壁错边量不宜超过管壁厚度的10%，且不应大于2mm。9.1.3 焊接工艺9.1.3.1定位焊：1）焊接定位焊缝时，应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并由合格焊工施焊；2）定位焊的长度、厚度和间距，应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂；3）在焊接根部焊道前，应对定位焊缝进行检查，当发现缺陷是应处理后方可施焊。9.1.3.2 氩弧焊打底工艺（包括全氩焊）。9.1.3.2.1 为了保证焊接质量和管内光洁度，不锈钢管焊口都应采取氩弧焊打底工艺（包括全氩焊）。9.1.3.2.2 氩弧焊打底（包括焊第二道）时，管内必须充氩保护，否则在高温作用下，内壁焊缝将发生剧烈氧化。9.1.3.2.3 对于小管径，通常将管子一端堵塞，从另一端通入氩气，使管子内部充氩保护。9.1.3.2.4 对于大管径，通常采用图二的装置进行充氩保护。焊接过程中，由于其它原因不能采取氩弧焊打底工艺时，根据我们的施工经验，可采用下列方法进行施焊。 1）采用带不锈钢衬环的方法进行焊接（见图三）。加工同材质的不锈钢衬环，其表面必须清洁且无划（碰）伤，在安装中也应避免表面机械损伤；组对时焊接接头应使管道内壁齐平。2）采用药芯焊丝打底方法进行焊接，焊丝拟采用天泰公司的TFW-308L。3）采用先贯通所有管线（点焊），再充入干燥无油的N2，焊接所有管道。4）以上两种方法施工前要征得总承包项目部和设备供货单位的认可。6101220a405355b7+18+1p112-19.1.3.2.5 在打底时，应采取始焊时提前几秒送气，停焊时滞后810s停气，亦即在焊接结束后，焊枪应对熔池继续送气保护810s9.1.3.2.6 手工钨极氩弧焊打底焊所采用的主要工艺参数见表五表五 手工钨极氩弧焊打底焊工艺参数管径 （mm）钨极直径（mm）喷嘴孔径（mm）钨极伸出长度（mm）氩气流量（L/min）焊接电流（A）焊接速度（cm/min）762.5810688108010056761592.58106881090110561592.581069810110130569.1.3.2.7 打底焊缝应具有一定的厚度，对于壁厚小于10mm厚的管道，其厚度不得小于23mm；壁厚大于10mm厚的管道，其厚度不得低于45mm。9.1.3.3 焊条电弧焊盖面工艺1）氩弧焊打底层焊接完毕后，经检验合格后，应及时进行次层焊接。2）焊接工艺应遵循：窄间隙、小电流、不摆动、快速焊，必要时可采用水冷方式控制层间温度60。3）焊接时应调节好各项工艺参数（见表六），各层间应做好清理工作，各层间接头应错开。表六 焊条电弧焊的焊接工艺参数层 次焊条直径（mm）电流极性电流（A）电压（V）焊接速度（cm/min）第二层焊道2.5直流反接7010018226203.29013020251030第三层及以后各层焊道3.2直流反接9014020276254.0120200213010354）有组对卡具的去除应采用砂轮磨削，并将焊疤打磨至母材平齐。5）地线应紧密与焊件接触，不可随意在焊件上引弧，要特别注意防止产生电弧擦伤，以免损伤焊件表面，影响耐腐蚀性能。6）焊后应彻底清除焊缝表面焊渣，并按设计图纸的要求或规范进行酸洗和钝化处理，具体要求见管道安装施工方案。9.2 铝合金管道焊接 工程中所碰到的材质主要为LF2，LF4，适用的工艺评定如下：评定编号评定项目材质规 格焊材牌号焊接方法适用厚度PQR2002002管状45 固定LF2403HS301GTAW=1.5-6PQR99004管状垂直 固定LF43246HS331GTAW=1.5-129.2.1 坡口加工 铝管的切割采用电动圆锯，大口径管的坡口加工采用电动或气动铣刀，小口径管的坡口用锉刀或铣刀，坡口形式应符合GB50236-98的规定，调整及对口连接应使用木榔头。9.2.2 焊前准备1）坡口和焊丝的清理的方法和要求同前面铝设备的清理方法，并要求坡口达到平整光滑、无毛刺和飞边。2）焊接采用手工钨极氩弧焊。3）一般来讲，管径50mm时，管口对接要加同材质的套管，管径90mm时，管口对接要加垫环，但大管径800mm时，地面的预制应尽量采取双人双面焊，不能双人双面焊的要加垫环。4）当焊缝衬不锈钢垫环焊接时，垫环应用丙酮擦洗干净，表面不得有划痕。5）管道对口时内壁应对齐。当壁厚5mm时，内壁错边量不应大于0.5mm，当壁厚5mm时，内壁错边量不应大于0.1，且不应大于2mm。9.2.3 焊接工艺1）一般情况下不需要预热，如管径较大或管壁较厚时，焊前可适当预热（100左右）。2）焊接时宜采用大电流、快速焊，焊丝的横向摆动不宜超过其直径的3倍。3）多层焊时宜减少焊接层数，层间温度宜冷却至室温，且不应高于100。层间的氧化铝等杂物应采用机械方法清除干净。4）当不锈钢垫环局部不小心熔化时，必须停止焊接进行清理，并做好标记，以免X光底片上出现假象。如垫环损伤严重，则应割除换新垫环。5）管道的预制，应在单一的、清洁的、干燥的预制加工场进行，地面敷上橡胶板，以保护铝管免受碰伤，并配制焊接管口用的活动转胎。6）管路配管焊接完成后焊缝应适当磨平，焊角高应在01mm内。7）铝、不锈钢接头的焊接，先焊接铝制部件，而将“耐腐蚀钢”保留原样，在焊接作业时，双金属接头的中心部分应用一块湿布裹住，以限制湿度升高，并注意湿布的状况，一旦发现异常，立即停止焊接，对其进行降温。焊接时绝不能超过自粘式温度计所示的1209.3 碳钢及低合金钢管道焊接工程中所碰到的材质主要有：20#，16MnR，Q235，Q345，15CrMo，所适用的工艺评定如下：评定编号评定项目材质规格焊接牌号焊接方法适用厚度PQR99111板状立焊16MnR=12J507SMAW=9-18PQR95007管状水平固定15CrMo896TIG-R30+R307GTAW + SMAW =1.5-12PQR98012管状垂直固定20#1596TIG-J50+J507GTAW + SMAW=1.5-12PQR98050管状垂直 固定20#219.110H08Mn2SiA+J507GTAW + SMAW=7.5-159.3.1 坡口加工9.3.1.1 碳钢及低合金钢管道坡口加工按表七规定进行表七 碳钢及低合金钢管道焊件坡口形式厚度（mm）坡口形式坡 口 尺 寸间隙C（mm）钝边P（mm）坡口角度（）13C01.5/39PC0.520.526575912PC0.520.5255659.3.1.2 焊件的切割和坡口加工宜采用机械方法，也可采用等离子、氧乙炔焰热加工方法。9.3.1.3 坡口加工后，应将割口表面的氧化皮及熔渣清理干净，并将不平处打磨平整。9.3.2 焊前准备9.3.2.1 焊件组对时应将坡口两侧内外壁各2025mm范围内的油、锈等杂物清理干净，并打磨出金属光泽。焊丝在使用前应清除油、锈并露出金属光泽。9.3.2.2管子或管件对接焊缝组对时，内壁应平齐，内壁错边量不宜超过管壁厚度的10%，且不应大于2mm。9.3.2.3 焊件组对时应垫置牢固，并应采取措施防止焊接和热处理过程中产生附加应力和变形。9.3.2.4 焊接场所应采取防风、防雨、防雪、防寒等措施。9.3.3 焊接工艺9.3.3.1 定位焊：1）焊接定位焊缝时，应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并由合格焊工施焊；2）定位焊的长度、厚度和间距，应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂；3）在焊接根部焊道前，应对定位焊缝进行检查，当发现缺陷是应处理后方可施焊。9.3.3.2 所有工艺管道中 管径60.3mm时，拟采用氩弧焊方法焊接； 管径60.3mm时，拟采用氩弧焊或氩电联焊方法焊接； 管径813mm时，拟应采用双面焊条电弧焊，内口清根再焊。9.3.3.3 壁厚10mm的合金钢管子、管件焊接时，应按规定要求进行预热，预热温度为150250；加热范围应以焊缝中心为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍；预热过程中，焊件内外壁温度应均匀。9.3.3.4 严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物。9.3.3.5 采用钨极氩弧焊打底的根层焊缝检验后，应及时进行次层焊缝的焊接，以防止生产裂纹。9.3.3.6 管子焊接时，管内不得有穿堂风。氩弧焊打底的焊层厚度不小于3mm。9.3.4 低合金钢管焊后热处理9.3.4.1 热处理操作人员在上岗前，应经过技术培训，经考核合格后方可操作。9.3.4.2 热处理前应对焊缝和焊接资料进行检验和审查，符合要求后才能进行热处理。9.3.4.3 热处理设备和测量仪器应完好，所使用的测量和记录仪表的精度、灵敏度应符合有关规定要求，并经过计量检定，在有效期内使用。9.3.4.4 水平固定的管道，两个热电偶呈180分布，一个在上端，一个在下端，放置在焊缝中心；垂直固定的管道，两热电偶呈180分布，一个在焊缝上部，一个在焊缝下部，距离为上、下部各距焊缝中心2倍焊缝宽度。9.3.4.5 热电偶与管道焊缝的接触点应紧密、牢固可靠。9.3.4.6 热处理升、降温速度 1）升温速度：升温至300时，可按25025/壁厚（/h）计算，且不大于220/h。 2）降温速度：恒温后降至300时速度，可按25025/壁厚（/h）计算，且不大于250/h，温度在300以下可自然冷却。9.3.4.7 热处理的加热宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。9.3.4.8 热处理时被加热工件应有可靠接地；保温材料应保持干燥，不得受潮。9.3.4.9 进行焊后热处理的焊缝，应通过硬度测量检查热处理效果，硬度值应符合设计文件、相关标准或焊接作业指导书的规定。硬度测点位置见图四。10.焊接质量的检验及评定标准 焊接质量的检验一般是通过对焊缝无破坏性的检查来检验焊缝质量的好坏，我们将严把质量这一关。首先对外观进行严格的检查，然后从无损探伤（主要是X射线探伤）比例、X射线探伤有关参数的选择、X片的评定等方面下手，严格控制焊缝的质量。10.1 所有焊缝均应进行外观检查，按三检规定（焊工自检、施工员复检、检查员专检）检查，合格后，再进行其它项目的检查。10.2 管道焊缝外观检查标准按GB50236、HG20225、JB/T4734等规范的有关规定执行。10.3 焊缝表面及热影响区不允许有裂纹，焊缝表面不允许有气孔、夹渣等缺陷，焊缝咬边深度应0.05，且0.5mm，连接长度100mm，且焊缝两侧咬边总长10焊缝总长。10.4 焊接现场无损探伤主要是射线探伤，检验人员必须持有相应的资格证书；射线探伤的质量评定标准按JB4730规范执行。10.5 所有管道焊缝的无损探伤比例应按设计文件和相关标准的要求进行。见表八表八：序 号介 质介质代号设计温度（）设计压力（MPa）射线探伤比例（）1液空AL35102液空AL-1951003粗气氧OR-1951004液氧OL-1951005富氧液空LR-1951006贫液LP-1951007液氮NL-1951008蒸汽VB2101.29259气氨NH3常温0.51010液氨NX常温2.01011润滑油1005例外情况：1）冷箱内管道射线探伤比例1002）AL06015射线探伤比例为2 3）加温空气AD的探伤比例为10，除了AD0801，0831的探伤比例为100 4）不锈钢材质的仪表空气IA的探伤比例为10；冷箱内管道的探伤比例100，除了AG073-03的探伤比例为2。10.6 对要求局部射线探伤的焊缝，探伤部分应由检查人员来确定。10.7 不合格的焊缝在返修后还应按原探伤要求进行探伤。10.8对X射线检验不合格的焊缝，必须进行扩探：从该焊工所焊的同一批焊缝中增拍不合格 数的二倍，如增拍的焊缝又出现不合格再增拍不合格数的二倍，再次检验不合格时，应对该焊工所焊的同一批焊缝进行100检验。11.焊缝的返修11.1缺陷返修前应采用无损检测方法进行缺陷准确定位。缺陷消除采用砂轮打磨方法，磨槽需修整成适合补焊的形状，并经检查或无损检测确认缺陷已被清除后方可补焊。11.2 如果是内部衬环焊接，当焊缝缺陷在焊缝根部或衬环被击穿，该管段及衬环均应予切除，并用新的衬环