高压碳钢管焊接和热处理作业指导书

高压碳钢管焊接和热处理作业指导书高压碳钢管焊接和热处理作业指导书高压碳钢管焊接和热处理作业指导书资料仅供参考文件编号：2022年4月高压碳钢管焊接和热处理作业指导书版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：目录1、工程概况2、编制依据3、高压碳钢管道焊接性分析4、焊接人员和焊接设备要求5、焊工代号、焊接材料管理6、焊接准备7、焊接及热处理施工程序8、焊接及热处理工艺9、焊接检查10、焊接防护措施11、质量保证措施12、安全保证措施1、工程概况山东奥宝化工集团有限公司采用先进技术节能升级改造合成氨项目采用了20#材质高压化肥设备用无缝钢管，高压管道规格自Φ35×9～Φ325×50，共。根据《现场设备、工业金属管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）要求，管道壁厚26mm≤δ≤30mm时，需焊前预热；δ＞30mm时，需焊前预热，焊后要求进行热处理。施工时必须由具备高压管道焊接资格和经验的优秀焊工施焊。焊前要求进行焊工考试和编制出合理的焊接工艺措施。2、编制依据山东奥宝化工集团有限公司采用先进技术节能升级改造合成氨项目施工图纸；《现场设备、工业金属管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）《石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程》（SHJ520-91）；《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》（SH3501-2002）；我公司《焊接工艺评定汇编》3、高压碳钢管道焊接性分析●当管道壁厚δ≥30mm时，由于坡口大，内壁和外壁之间的宽度差大，焊接填充量大，焊接时间长，在焊接过程中就容易产生残余应力，故焊后需要进行热处理。●当管道壁厚δ≥26mm时焊前预热温度100～200℃；δ＞30mm时，焊口焊完后若不能及时进行焊后消除应力热处理焊时，应立即进行200～300℃，15～30分钟后热处理，然后保温缓冷，后热处理温度600～650℃。●控制焊接区组织转变的进程是焊接质量控制的要点。在焊接过程中必须严格控制焊件的层间温度，使其保持在预热温度或更高的温度。其次要控制从层间温度冷却至焊接后热处理开始的时间间隔。焊后若不能及时进行焊后热处理，应立即进行后热处理。●碳钢管道的化学成分和机械性能见下表。元素含量（%）CMnSiSP~~~≤≤机械性能σb（MPa）σs（MPa）δHB≥410≥24525≤1874、焊接人员和焊接设备要求焊工参加高压碳钢管道焊接的焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》经过考试，取得技术监督部门颁发的焊工合格证，具备高压碳钢管焊接合格项目，且具备高压碳钢管焊接经验，才能参加本工程高压碳钢管道焊接施工。焊接和热处理责任工程师本工程建立安装质量保证体系，高压碳钢管道焊接时焊接和热处理责任工程师必须到岗。焊接责任工程师和热处理责任工程师，应具备高压碳钢管道焊接及热处理经验。焊接检验员焊接检验员即无损检测人员须具备II级以上射线探伤资格证。高压碳钢管道焊接人员配备计划见下表焊接人员配备计划序号工种人数资格1焊工6具备GTAW焊接合格项目2热处理工43焊接技术员1焊接责任工程师担任4热处理技术员1热处理责任工程师担任5焊接检查员1质检责任工程师担任6焊接检验员2具备RTII级探伤资格证焊接及热处理设备要求及配备高压碳钢管道焊接全部采用先进的ZX7-400ST型电弧焊/氩弧焊两用直流逆变焊机。焊后使用绳型电加热器和DWA-180Kw电脑温控设备进行热处理。5、焊工代号、焊接材料管理焊工代号管理●对参与本工程施工的焊工进行统一编号。焊工代号一经确定，在施工过程中不再变动，一名焊工离岗后，与其对应的焊工代号即相应空缺。●将具备焊工姓名、对应代号和合格项目的焊工登记表交项目部一份。●焊工必须在他本人施焊的焊接接头上，距焊缝最后收弧处20mm部位用钢印打上本人代号。●焊接责任工程师应作好焊接记录，并将焊缝代号及其所焊焊工代号在焊接记录图上标出。焊接材料管理加强焊材管理，对铬钼钢管道专用焊材采取如下特殊管理措施：●焊条的保管、烘干、发放统一由供应部门负责，供应部门设铬钼钢管道专用焊材库和焊材烘干室、配备去湿机和干湿温度计以及温湿度自动记录仪使焊条库相对温度保持在60%以下。●焊条分类堆放，并有明显标识，注明焊条牌号和规格。●根据工程进度和安排，焊条烘干负责人凭焊接责任工程师签发的领用单领取焊条并进行烘干。●焊条启封后首先由焊条烘干负责人对焊条进行外观检查，确认合格后立即放入烘箱，经过烘干的焊条转入恒温箱内存放并做好记录。●焊工凭焊接责任工程师签发的焊条领用卡和焊条筒去领取焊条（以根计）。●焊工焊前核对焊条尾部的色标，确认无误后方可使用，当班所剩焊条和焊条头应退回烘干室，按规定重新烘干并标识，经二次烘干仍未用完的焊条不得用于正式工程。●焊丝使用前用砂纸打磨表面的氧化膜，然后用丙酮擦洗脱脂。6、焊接准备材料验收对到货的高压碳钢管道及管件，除对质量证明文件和外观进行验收外，还应进行100%的光谱及硬度检查，确认材质无误和其热处理状态符合退火状态供货的要求，其硬度≤187HB。焊接工艺评定焊接前严格按公司《质量保证手册》中《焊接控制程序》和《热处理控制程序》要求进行焊接工艺评定。焊接工艺评定试件采用与正式焊相同的管材、焊接材料和相同的焊接条件。编制焊接及热处理工艺规程根据焊接工艺评定报告和工程情况，编制焊接及热处理工艺规程。焊工培训考试焊工正式焊接前必须模拟现场条件进行练习培训，只有通过业主主持的考试后才能上岗正式焊接。7、焊接及热处理施工程序(见下页图)8、焊接及热处理工艺焊接及热处理工艺参数高压碳钢管道焊接及热处理工艺参数见表一和表二：焊接及热处理工艺要点●焊前准备为保证焊缝背面成型良好，采用了氩弧焊打底。焊道坡口两侧里外10~15mm范围内及所用焊丝都要彻底去除锈蚀、油污、结垢等杂物，直到呈现金属光泽。施工现场设好防风雨棚，避免风和雨的影响。●焊前预热预热的目的是减少焊件与焊缝的温度梯度，降低焊接接头的冷却速度，降低温差所造成的应力和淬硬组织，预热是防止冷裂纹产生的有效措施之一。预热采用电加热法，在坡口两侧均匀进行，热透而无局部过热。预热温度为100-200℃，预热范围不小于100mm，加热区以外的100mm范围内予以保温。●预热后立即进行手工钨极氩弧焊打底，打底焊应一次连续焊完。底层焊道要求焊透、成型好、焊肉厚度约3mm。高压碳钢管的施焊程序坡口制备焊前准备坡口制备焊前准备坡口检测坡口检测组对预组对预热定位焊定位焊充CO2充CO2预预热焊焊接热处理热处理硬度检测检测检测硬度检测检测检测交付安装或交付试压RTN交付安装或交付试压RT表一：高压碳钢管道焊接及热处理工艺参数20#焊接方法GTAW+SMAW焊接材料焊条J427焊丝H08Mn2SiA焊条烘干温度×时间(350-400℃)×2h坡口加工方法机械加工坡口角度60±50坡口钝边±°焊前预热温度（℃）100-200焊前预热方法电加热法规范参数线能量适当增大，一个焊口应连续焊完层间温度（℃）≥150-200后热立即200-300℃恒温30min保温缓冷焊后热处理热处理温度（℃）600-650恒温时间（min）60加热速度（℃/h）≤330冷却速度（℃/h）不得大于260℃/h，300℃以下空冷注：依据SHJ520-91，厚度为30mm以下管子焊缝不进行热处理，但焊后必须立即用干燥的石棉绳或岩棉被进行保温缓冷。表二：高压碳钢管道焊接及热处理工艺参数焊接位置焊接层次焊接方法焊材焊接电流焊接电压（V）焊接速度(cm/min)牌号直径(mm)极性电流(A)水平固定打底层GTAWH08Mn2SiAΦ正接105-12013-144-6其余层SMAWR307Φ反接90-10022-245-7Φ90-10022-245-7Φ90-10022-245-7●用手工电弧焊进行填充盖面，并在保持不低于预热温度的条件下，将焊缝一次连续焊完。如中断焊接，须采取后热、缓冷等措施。再进行焊接前须检查，确认无裂纹后按原工艺要求继续焊接。●后热焊完后若不能及时进行焊后热处理，应立即进行200~300℃，15-30min的后热处理，保温缓冷。降低接头的焊接应力，减少冷裂纹。●焊后热处理焊后热处理目的是对高压碳钢管道焊缝进行高温回火，以改善组织，提高热强性和消除残余应力。焊接热处理时应编制热处理施工技术措施，在技术措施上，要逐根列出需热处理的管道号，并明确热处理参数。主管技术员要按图纸及规范编制“热处理委托单”，随同管段图下发给热处理班组，并监督执行，确保热处理工作进行得及时，正确。热处理的焊道应包含仪表管咀、加强管接头，支吊架角焊缝等，不得遗漏。焊后热处理采用（绳型电加热器）电加热法，用硅酸铝纤维棉保温，DWA-180Kw电脑温控设备自动测温和打印热处理曲线。热处理工艺曲线见下图。（℃）650℃650℃±20℃700600500空冷4003002001000123456时间（h）SHAPE9、焊接检查外观检查外观质量应符合下表要求。焊缝外观质量要求焊缝外型尺寸焊缝表面缺陷焊缝成型焊缝余高(mm)焊缝每侧增宽(mm)裂纹、气孔、夹渣咬边尺寸深度mm长度mm与母材圆滑过渡0~2≤2不允许＜∑1≤10%L内部检查对接焊缝进行100%无损检测。射线检测合格等级为Ⅱ级。对先进行无损检查后进行热处理的焊缝，焊后热处理完成后，对热处理焊口作10%超声检测，以无裂纹为合格。硬度检测。高压碳钢材料在焊接过程中不可避免地会产生贝氏体淬硬组织。若焊后热处理不完善，会残存一些淬硬组织，形成高硬度区。高硬度区的存在为脆性断裂和应力腐蚀开裂提供了基本条件。热处理后，用硬度测定法对热处理质量进行检验。应对焊缝、热影响区及其附近母材分别抽检表面布氏硬度，抽检数量应不小于热处理焊口总量的10%，所测硬度值应符合要求，否则，必须重新进行热处理并做硬度测试。10、焊接和热处理防护措施●焊接须采取可靠的防风措施。●管道的焊接在预制平台四周搭设大型临时防风棚。●工艺管道焊接时在管口要用塑料帽封闭，焊口处用可拆卸移动帆布挡风棚挡风。●热处理时管道两端应封闭，防止穿堂风。11、质量保证措施施工前编制焊接和热处理工艺并以焊接和热处理工艺卡形式向施工班组进行技术交底。焊接过程中，焊工必须严格遵守工艺纪律。焊接技术人员和焊接检查员加强监督检查，发现违规