压力管道焊接工艺规范标准设计

1、压力管道设计说明书设计题目:压力管道焊接工艺设计设计参数:2.1 工作压力：5MPa2.2 工作温度：-1080 摄氏度2.3 外形：圆柱体2.4 工质：原油2.5 材料：L245 管线钢设计要求：3.1 压力管道结构受力分析3.2 强度计算，确定最小壁厚3.3 焊接工艺分析3.4 编写焊接工艺卡3.5.编写热处理工艺卡3.6 绘制焊接工艺草图一、总体概述长输管道作为铁路、公路、海运、民用航空和长输管道五大运输行业之一，其输 送介质除常见的石油、天然气外，还有工业用气体如氧气、二氧化碳、乙烯、液氧等 介质。大部分输送介质管道在国内均有成功建设和运行业绩。近几年，我国管道建设发展非常迅速。在管线

2、的建设施工中，环焊缝焊接方法从 传统的手工焊、管道下向手工焊、半自动下向焊到现在的全自动焊，管线的钢级从 Q235、16Mn、L290（X42 ）、L360（X52 ）、L415（X60）、L450（X65）和 L485（X70） 提高到目前的 L550（X80），直径从 200mm增加到 1219 mm,水管线直径已超过 2000 mm，壁厚从 6 mm 增加到 30 mm，输送压力从 4MPa 增加到 15MPa。从广义上理解，压力管道是指所有承受内压或外压的管道，无论其管内介质如何。压力管道是管道中的一部分，管道是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控 制和制止流体流动的，由管子、管

3、件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门、其他组成件或 受压部件和支承件组成的装配总成。压力管道具有以下特点：（1） 、压力管道是一个系统，相互关联相互影响，牵一发而动全身。（2） 、压力管道长径比很大，极易失稳，受力情况比压力容器更复杂。压力管道内流 体流动状态复杂，缓冲余地小，工作条件变化频率比压力容器高（如高温、高压、低 温、低压、位移变形、风、雪、地震等都有可能影响压力管道受力情况） 。（3） ）管道组成件和管道支承件的种类繁多， 各种材料各有特点和具体技术要求， 材 料选用复杂。（4） 、管道上的可能泄漏点多于压力容器，仅一个阀门通常就有五处。（5） 、压力管道种类多，数量大，设计，制造，安装

4、，检验，应用管理环节多，与压 力容器大不相同。运输管道承受着所运输介质的压力和温度的作用，同时还遭受所通过地带各种自 然环境和人为因素的影响，对钢材的强度、韧性、以及可焊性提出了相当高的要求， 在使用过程中可能发生各种破漏或断裂事故。为确保管道的安全运行和预防管道事故 产生应从设计、施工和操作三方面这首，其中设计中的合理选择材料和焊接工艺是相 当重要的。二、受力分析内容：参照标准：SHJ.41-91石油化工企业管道柔性设计规范1管道柔性设计的任务压力管道柔性设计的任务是使整个管道系统具有足够的柔性，用以防止由于管系的温度、自重、内压和外载或因管道支架受限和管道端点的附加位移而发生下列情况1）因

5、应力过大或金属疲劳而引起管道破坏；2）管道接头处泄漏；3）管道的推力或力矩过大，而使与管道连接的设备产生过大的应力或变形，影响设备正常运行；4）管道的推力或力矩过大引起管道支架破坏。2分析步骤：1）工程规定2）管道的基本情况3）用固定点将复杂管系划分为简单管系，尽量利用自然补偿4）用目测法判断管道是否进行柔性设计5）L 型 U 型管系可采用图表法进行应力分析6）立体管系可采用公式法进行应力分析7）宜采用计算机分析方法进行柔性设计的管道8）采用 CAESAR II 进行应力分析9）调整设备布置和管道布置10）设置、调整支吊架11）设置、调整补偿器12）评定管道应力13）评定设备接口受力14）编制

6、设计文件15）施工现场技术服务三、L245管线钢的化学成分及力学性能L245 就是一种低压流体卷制管，其性能和 20#无缝管差不多钢种力学性能化学成分屈服强度抗拉强度伸长率CSiMnSPMPakg/mm2MPakg/mm2不大于不大于不大于不大于L245245415210.261.150.0300.030参照 GB50316-2000工业金属管道设计规范四、管壁厚度计算4.1材质：L245、工作压力为 4MPa、工作温度：-1080C4.2公称外径壁厚理论质量试验压力/mpamm管体公差/mm允许公差kg/mL210L2451290l230355.6-0.755.214.648.333.847

7、.88.66.455.114.55.38.99.87.161.0255.99.810.97.967.745.66.510.912.14.3对压力管道来说，大多数都属于薄壁管子，故当 S D/6 或 P/ct D/6 或 p/ct 0.385 时，直管壁厚应按厚壁管道计算公式确定。对于外压直管的壁厚，应根据GB15 0 钢制压力容器规定的方法确定。4.4 壁厚等级的确定将上式的计算值先按四舍五入的原则进行园整，然后查相应的应用标准，与计算值 最接近且稍高的对庇壁厚就是该管道的公称壁厚。对应有管子表号时，就用管子表号表示，无对应管子表号时，就用壁厚值表示。管子表号或壁厚值所表示的参数就是该 管道的

8、公称壁厚等级。管道上其他组成件（如弯头、三通、异径管、封头等），也以上述确定的数字或代号 表示其公称壁厚等级，并由此确定它们与管子是等强度的。由以上数据和公式，可以得到该管道的外径D1 为 355.6mm，壁厚为 5.2mm 内径为342.2mm五、L245管线钢的结构及材质分析5.1 产品结构及材质分析5.1.1、产品结构（详见工艺草图）外径 D1 为 355.6mm,壁厚为 5.2mm 内径为 342.2mm 的 L245 管线钢。产品为直 焊缝。5.1.2、材质性质分析(1)、化学性能分析钢的化学成分(质量分数)%1钢号CSiMnPSL2450.130.240.760.0220.014(

9、2)、材质的力学性能分析X70 丄 245 钢的力学性能2钢号(Ts/MpaCTb/MpaS5/ %冲击吸收功(-20C)/JL2453804852256(3)焊接性的分析L245 是一种优质非合金钢,GB/ T9711.2 标准规定的碳当量为 0142，实际碳当 量为 0123，供货的状态是正火，组织为铁素体加珠光体，无脆硬倾向,焊接性较好。 该次工艺评定的壁厚范围为 11 mm，厚度不大，考虑施工方便及经济性，一般对于 单纯 L245 - L245 的焊接接头焊前无预热要求。综合考虑这种钢的焊接冷裂纹敏 感性，为了保证良好的焊接接头质量，避免焊接冷裂纹的产生，确定预热温度为100C,层间温

10、度为 100C150 C .六、焊接材料及焊接规范(附：焊接工艺卡)6.1 焊接材料的选择6.1.1焊丝的选择为保证焊接接头的强韧性,采用 H08MnNiMoA 型焊丝4，采用 CHF602 型焊剂。 其中焊丝以及焊剂的化学成分如下表：H08MnNiMoA 型焊丝的化学成分型号CSiMnCrMoNiSPH08 Mn NiMoA0.100.251.20-1.60 30600650C Mn 20C-0.5MO5605900.5Cr 0.5Mo600650Mn V6506701Cr 0.5Mo 101Cr 0.5Mo V 67007501.5Cr 1Mo- V2.25Cr 1Mo5Cr 1Mo任意壁

11、厚9Cr 1Mo7507802Cr 0.5-WV3Cr-1Mo-Vti12Cr-1Mo-V7.3 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 50C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

12、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。7.4 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 10

13、0mm 并 力求受热区的温度均匀一致。加热区以外 100mn 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7.5 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 300E后，加热速度应按(205X25/S)C/h 计算，且不大于220C/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 50C。冷却速度：恒温后的冷却速度应按(60 x25/S)C/h 计算，且不得大于 260C/h， 冷至 300C后可不控制。(2) 异种钢焊接接头的焊后

14、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。钢管挡风物导线保温材料热电源图 4-5-2 热电偶及加热器安装示意图导线八、焊接检验8.1 焊接检验主要方面8.1.1焊前（1）焊接材料的选择（2）焊接设备、仪表、工艺装备；（3）焊接坡口、接头装置及清理；（4）焊工资格；（5）焊接工艺文件.8.1.2施焊过程中（1）焊接规范参数；（2）执行焊接工艺情况；（3）执行技术标准情况；（4）执行图样规定情况.8.1.3焊后（1）实际施焊记录；（2）焊缝外观及尺寸；（3）后热、焊后热处理；（4）产品焊接试板、焊接工艺纪律检查试板（5

15、）无损检验；（6）致密性试验昼牡胃氨“坊打庭吋.复第母空勺冋上电黑錶占可巒$电屛电息鼻討5：用5,i电卑吓 皿电焊接异种钢的焊条（焊丝）及焊后热处理温度推荐表表 8cJ 小脾養JSif蛊b尺理总代】t 席倚心4恂4HnOfiiAJrTlGJillA蜒在言行矶St耳CM1B3b-ti/fi? 50,H501i一 如i r-r F时轴liXfi也8=1nR小L _ KJIF TTGRli日5-fl70a1L鼎斗罟加1710 l?2M*loS-brc一Mix 1豪尬诚、t HE】血d* TTGRMID縦亠他u _ _ _. ,_ u,_ _-. *J-rr11 nJ.-LI?-r 咚八LCr-t/2

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