广西某聚丙烯装置工艺管道焊接施工方案

1．工程概况******公司20万吨/年聚丙烯装置为新建装置,工艺管线共75公里,涉及的材质有20#、Q235B、20G、API-5L-B、A106-B、P11、TP304等,介质种类较多,且多为可燃介质,由于装置在有毒、可燃等苛刻条件下环境运行，所以要求现场组焊管道焊缝必须是高质量的。这一方面要求要有优秀的焊接工艺及焊工素质，另一方面要求具备良好的焊接管理及全过程控制，管线焊接完成后按照规范或2．工程特点2.1奥氏体不锈钢和低温钢焊接量大、焊接难度较高本工程施工工期短，设备、管线密集，交叉作业较多，管线材质的可焊性较差，大部分为厚壁管、裂纹倾向大，因此工艺管线所有焊缝在自检合格的基础上按要求进行射线无损检测。2.2热处理数量多，而且热处理温度较高，现场施工难度大，各专业交叉作业多需要作详细的统筹安排和部署，保证工程质量。3.编制依据3.1***天然气***公司焊接工艺评定3.2现行国家及石油、化工行业有关标准、规范《锅炉压力容器压力管道焊工考试规则》(国质检锅[2002]109号)SH/T3523—1999《石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》SH3501-2002一《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》设计图纸及设计文件要求4.材料检验与管理4.1管材、管件、螺栓、螺母、阀门及管道附件必须具有制造厂的质量合格证明书。使用前按设计要求核对其规格、材质及技术参数。管子、管件、管道附件及阀门在使用前，应进行外观检查，其表面要求为：无裂纹、缩孔、夹渣、粘砂、折迭、漏焊、重皮等缺陷；表面光滑，不允许有尖锐划痕（法兰花密封面应光洁，不得有径向沟槽）；凹陷深度不得超过0.5mm，凹陷最大尺寸不应大于管子周长的5％,且不大于40mm。若表面存在局部锈蚀凹陷时，必须保证最小壁厚。施工前，对所有的管线还应确认：化学成分分析结果；力学性能试验结果（抗拉强度、屈服强度、延伸率）；合金钢管的热处理状态说明或金相分析结果。阀门进行严密性试验前,严禁接合面上存在油脂等涂料.4.2中、低合金钢管、不锈钢管及其管件，螺栓、螺母、阀门及管道附件（如：12Cr1MoV、15CrMo、0Cr18Ni9、35CrMo等）在使用前按照sh3501进行100％逐件光谱分析复查（管线、管件、螺栓、螺母、阀门等各个部位）；对各种合金钢管测厚检测。4.3焊接材料复验：不锈钢、合金钢焊材按照不同规格、型号及不同批次按10%进行光谱分析，且不少于1批，其化学成份不得低于标准所要求的化学成分。5.焊接管理5.1施焊程序具体内容见：图5-1施焊流程审查图样及设计文件材料检验与管理焊接工艺评定焊工管理审查图样及设计文件材料检验与管理焊接工艺评定焊工管理进厂复验入库储存焊条烘烤发放使用回收记录编制焊接工艺规程坡口加工与组对焊前预热（有要求时）施焊焊工岗前培训签发上岗证焊缝外观检验、焊缝无损检测、焊后热处理焊接资料整理返工焊接设备条件焊工岗前考试焊接环境条件图5-1施焊流程5.2焊接工艺管理焊接过程中所采用的焊接工艺，均必须以合格的焊接工艺评定为依据。工程开工前，项目焊接责任工程师根据焊接工艺评定报告编写焊接工艺规程（WPS），所有的焊接工作均需按批准的焊接工艺规程严格执行。本装置所用的焊接工艺，我公司已有部分焊接工艺评定报告。但新材质新工艺还需要对该材质进行焊接工艺评定，由焊接责任工程师组织工艺评定试验，评定试验合格并经批准后才可进行施焊。5.3焊工要求5.3.1参加本装置施焊的焊工都要按《锅炉压力容器压力管道焊工与管理考试规则》进行考试，取得相应项目的合格证，并在有效期内才能上岗担任焊接工作，严禁无证上岗。5.3.2焊接工程开始前，技术员将参加施焊的焊工姓名，连同所要施焊的材质、位置提交业主审查，并现场考试，考试合格经业主QAQC部签发焊工上岗证方可上岗焊接。5.3.3施工过程中，班组应认真作好原始焊接记录，并及时交给技术员存档保管，焊完后在管壁和排版图上标示清楚，在单线图上标好焊口号、焊工号和焊接时间。管上焊口用油性记号笔标识，且与单线图一致，记录格式如图5-2：管线号焊缝号焊工号区号日期图5-2焊口标识5.4焊材管理现场设专用焊材库，库房设专职保管员负责焊材的入库登记、烘干、发放和回收，具体要求如下：5.4.1焊材库房5.4.1.1库房设除湿机和干湿温度计，确保库房温度为5℃5.4.1.2所有入库焊接材料均须有经材料责任工程师确认的质量证明书，入库的焊条要分类摆放。焊条的堆放要离地、离墙300mm5.4.2焊条的烘干5.4.2.1保管员应在接到班组的焊条使用申请卡后，对焊条进行烘干。5.4.2.2焊条烘烤应根据焊条的种类分别进行。焊条烘干后应及时放入恒温箱中，并挂牌以便区别。放入烘箱中的焊条，不得有药皮破损、锈蚀、油污、砂土等杂物。5.4.2.3保管员应认真做好焊条烘烤记录，应将焊条的种类、数量、批号、烘烤次数记录清楚。5.4.2.4焊条烘烤规范按焊接工艺规程或制造厂要求进行。不得将冷态焊条突然装入高温箱中，也不得将烘烤过的高温焊条从烘箱中拿出任其迅速冷却，应随烘烤箱降至150～100℃5.4.2.5焊条烘烤的升温与降温速度不应过急，升温速度一般不超过150℃/h，降温不超过200℃5.4.3焊材发放各施工班组根据焊接任务提前一天向焊材库提出焊材使用计划或申请。焊工领用焊条时应持保温筒来领取焊条，同一保温筒内不能混装有多种焊条，每次根据实际情况领取焊条（且数量不超过5kg5.5现场管理5.5.1现场环境要求5.5.1.1相对湿度:<90%；5.5.1.2风速：焊条电弧焊时<8m/s；气体保护焊时<5.5.1.3天气：无雾、雨、雪。当现场焊接环境不能满足以上要求时，宜采取搭设防风及雨、雪棚，用电炉或电阻加热绳加热提高环境温度、降低空气相对湿度等措施达到满足焊接环境条件后方可进行焊接施工，并设专人对焊接环境进行监测。5.5.2现场焊接施工采取工序报检制，坚持组对不合格的不准焊接，外观质量未经检查或检查不合格者不得探伤，确保焊接施工一次成功。5.5.3现场加强质量巡检，遇以下情况严禁焊接：5.5.3.1焊工无证或位置不符；5.5.3.2焊材未经烘干；5.5.3.3母材、焊材的材质、牌号不清楚；5.5.3.4焊接环境不符合要求；5.5.4工艺管线焊接时，将管口两端封闭，以防止穿膛风，预制完的管道两端也必须封闭，防止进入杂物。6.焊接工艺6.1焊接方法选择A工艺管道对接焊缝的焊接：1）当DN≤80时：采用手工钨极氩弧焊打底、填充和盖面；2）当DN80时：采用手工钨极氩弧焊打底，采用焊条电弧焊填充和盖面层。3）不锈钢及合金含量大于5%的合金钢背面充Ar气保护。B所有角接、承接焊缝采用焊条电弧焊。C钢结构支吊架等的焊接：采用焊条电弧焊。6.2焊接材料选择6.2表6-1焊材选用表母材类型焊条电弧焊钨极氩弧焊备注Q235-BE4303(J422)H08Mn2SiA管托、支架等20#、20GE4315(J427)H08Mn2SiAA106-BE4315(J427)H08Mn2SiAAPI-5L-BE4315(J427)H08Mn2SiA15CrMoGR307H13CrMoAA333GR6E7018-1ER80S-Ni1TP304E308-16ER308TP321A137H0Cr20Ni10TiASTMA53B按新工艺评定按新工艺评定6.3焊接材料入库前必须认真检查其包装是否完好、药皮是否脱落、合格证是否齐全及复验等验收工作，合格后方能使用。6.4焊前准备6.4管线焊接采用V型坡口。见图6-1:图6-1V型坡口具体尺寸值见表6-2：表6-2坡口尺寸sbp坡口角度a3≤s≤90～30～265°～75°9<s0～30～355°～65°6.4.2坡口的加工工艺管线的坡口制备宜采用氧—乙炔火焰切割，或采用机械方法加工,然后用砂轮机除去坡口表面的杂质，直至露出金属光泽，并将不平处修理平整。中高合金钢材质的坡口加工完成后在坡口及25mm范围内应进行无损检测，不允许有裂纹、夹层、等缺陷，然后用丙酮溶液清洗干净，合格后才能组对。6.4.3组焊前清理施焊前需用角向磨光机对坡口表面的油污、铁锈、氧化皮清除干净，并用电动钢丝刷或磨光机去掉离坡口周围20mm6.4.4焊件组对6.46.4.4.2管子或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，外壁错边量不宜超过管壁厚度的10%，且不应大于2mm6.46.4a、内壁尺寸不相等而外壁尺寸平齐，可用挫刀或手砂轮机磨削成等厚，且厚壁边小于15°；b、外壁尺寸不相等而内壁尺寸平齐，可用挫刀或手砂轮机磨削成等厚，且厚壁边小于15°。图6-2不同壁厚管子加工要求图6-3不同壁厚管子和管件加工要求6.4.5定位焊采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺。正式焊接要求预热时,定位焊也应按相同的要求预热，且取预热温度的上限，预热范围不小于150mm。作为正式焊缝组成部分的定位焊缝必须完全焊透，且熔合良好，无气孔等缺陷。为保证底层焊道成型良好、减少应力集中，焊缝应平滑过渡到母材，并将焊缝两端打磨成斜坡状。正式焊接时，起焊点在两定位焊缝之间。定位焊缝的长度、厚度和间距，应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂，可按表6-3执行。在根部焊道焊接前，对定位焊缝进行检查，当发现缺陷时,表6-3定位焊尺寸（壁厚：s）焊件厚度(mm)焊缝厚度(mm)焊缝长度(mm)间距(mm)≤4＜4＞550～1005～20≤0.7s且≤6＞10100～3006.4.6一般焊接要求6.4.6.6.6.6.4.6.5表6-4焊缝颜色和保护效果对照表焊缝颜色银白、金黄蓝色红灰色灰色黑色保护效果最好良好较好不良最差6.6.4.6.5焊接要点6.5.1碳钢的焊接6.5.1.1定位焊可采用永久焊缝。6.5.1.2打底时从两定位焊缝中间起焊，采用小摆动操作，确保两侧熔合良好，背面成型高度保证在1～2mm之间。6.5.6.5.2不锈钢的焊接6.56.5.2.2焊口组对：组对前，必须确保管道及管件内清洁无杂物，坡口及边缘25mm范围内无锈蚀、油污等。组对时应保证内壁平齐，最大错边量不得超过6.56.56.5.2.5打底焊时从两定位焊缝中间起焊，采用小摆动操作，确保两侧熔合良好，背面成型高度保证在1~6.5.26.5.2.7焊接过程中，必须在管内部充氩气进行保护。氩气纯度≥6.5.2.8在焊完表面层后，应100%对表面焊缝外观进行自检、自查。施焊完成后，应将焊缝标识和焊工号6.56.5.5中、高合金钢管的焊接6.5.5.1焊丝使用前应去除表面的油脂、铁锈等杂物，焊条按规定要求烘焙。高温合金钢管坡口加工完成后在坡口及25mm范围内应进行100%渗透探伤，不允许有裂纹、夹层、等缺陷，然后用丙酮溶液清洗干净，合格后才能组对焊接，必要时焊接难度大的焊缝及厚壁管应100%对各层和表面焊缝做渗透探伤，I级合格。6.5.5.2施焊时从两定位焊缝中间起焊，采用小摆动操作，确保两侧熔合良好，背面成型高度保证在1～2mm之间。6.5.5.3填充和盖面采用SMAW，引弧应在坡口内进行，焊接时采用小摆动操作，层间清理要彻底，各层间接头应错开，焊口焊完后要及时清理焊缝表面，并在焊缝附近作出焊口号和焊工钢印代号标记。6.5.5.4焊口施焊前应进行焊前预热，预热范围以对口中心为基准，两侧各不小于150mm，预热温度：200～250℃，预热保持时间为306.5.5.5施焊时，层间温度不低于预热温度。施焊过程中应连续焊完。焊完后应立即进行300～350℃×30min6.5.5.6每道焊缝应连续焊完，若中断或大管径不能一次连续焊完的，重新焊接前必须重新按工艺要求预热。7.焊后热处理7.1由于中、高合金钢管具有一定的淬硬倾向，拘束度，易产生裂纹，按照设计要求所有焊缝进行焊后热处理，以改善焊缝接头的组织及机械性能；与管线相焊的管托、管件、垫板及各种支撑件，连接部位均按相应管线的工艺要求做好焊前预热、焊后后热及热处理。有稳定化元素的奥氏体不锈钢管的焊缝热处理按图纸要求执行或SH3523-1999要求进行稳定化处理，且表面及附近100%进行酸洗和钝化处理。焊后热处理参数，如表7-1：表7-1焊后热处理参数材质厚度要求（mm）加热温度（℃）恒温时间（h）加热速度(℃/h)冷却速度(℃/h)15CrMo≥137301～2小时不大于220不大于260℃TP321任意(S)850~900S/25,且不小于1/4400℃以上时，不得超过5000/S,且不大于220，不低于50400℃以上时，不得超过6500/S,且不大于260，不低于507.2焊后热处理采用电加热法，加热范围以焊缝为中心宽150mm的环带，采用Jsn-4型（8m4.5KW）的绳形加热器加热，K型热电偶测温，硅酸铝纤维保温，RZk-130A或RZK-3180型热处理控制器控制温度，打7.3加热绳的布置及保温棉的固定7.3.17.3.7.3.4热电偶要牢固紧贴焊缝或附近，每个焊缝至少安放2个热电偶，水平管上下分布。7.4热处理操作注意事项7.7.4.2图7-1热处理装置接线简图7.47.4将加热部位预热3～5分钟，再按升、恒、降温的工艺要求进行温度调节控制。7.4.5开启电源后如“输出调节”旋钮在“开”位置，温度表示值开关扭到7.设定热处理曲线进行热处理安装电加热带焊接热电偶包裹保温被检验硬度输出热处理曲线N进入下道工序图7-2热处理程序图7.设定热处理曲线进行热处理安装电加热带焊接热电偶包裹保温被检验硬度输出热处理曲线N进入下道工序图7-2热处理程序图7.4.8热处理过程应保证供电、不得中途停电，如果中途停电必须重新热处理。7.7.48.热处理质量检验铬钼钢焊接接头热处理的质量用硬度测定法按下列规定进行检查：焊缝热处理后，分别在其母材、热影响区、焊缝的外表面测定硬度值（见图8-1），测得的硬度值应符合设计文件规定，铬钼钢硬度不宜大于270HB，硬度值超过规定应重新进行热处理并作硬度测定。图8-1硬度检测部位图由于材料的裂纹倾向大，热处理合格后按照要求进行10%超声波复测，或焊缝表面10%着色渗透检测，以无裂纹为合格。9.焊缝检验9.1焊缝外观质量9.9.1.2管道焊缝余高0～1+0.1δ，且最大为3mm，焊缝余高差不大于2mm，焊缝宽度比坡口增宽≤4mm9.1.39.1.4要求修磨的焊缝不允许有咬边，不要求修磨的焊缝，其咬边深度≤0.5mm，焊9.9.9.9.2无损检测9.2.1工艺管线焊完后,应按SH3501-2002中的比例要求进行射线检测，探伤级别按JB4730.1～5-2005规范的9.2.9.2.9.2.4焊缝在热处理合格之后应进行超声波或渗透复测，Ⅰ级合格。9.2.5工艺管线探伤比例按照SH3501-2002执行，可根据焊接难度（如固定焊缝）及现场情况、质检站或业主抽查等适当增加检测比例。10.焊缝返修10.1焊缝返修应由有相应合格项目、技术水平高的优秀焊工担任。10.2返修前应分析缺陷性质、缺陷的长度和宽度，确认缺陷的部位。10.3清除缺陷方法，采用砂轮机磨削。对根部缺陷，磨削的宽度应在4～5mm10.4返修的焊接工艺应与正式焊接相同，同一部位返修不得超过1次。10.5焊缝返修部位缺陷必须清除，并对返修部位进行100%渗透检测。对于返修深度大于3㎜的焊缝补焊区还应进行100%射线探伤。11.质量保证措施11.1质量保证管理措施11.1.1认真贯彻执行总公司和***分公司制定的有关质量管理制度和规定，坚持质量第一，正确处理质量与进度，质量与效益的关系。11.1.2认真做好“三检一评”工作（即：自检、互检、专检，评定质量等级）。11.111.11.1.5加强质量检查和质量监督工作，质量工作要做到11.11.11.111.1.911.2质量保证技术措施11.211.11.2.3正确实施施工程序，做到11.211.211.211.211.11.11.11.11.12.安全注意事项12.1对在区域施工的所有管理人员和施工作业人员进行现场安全教育，使全员明白在此区域施工的安全重要性和相应安全防范措施12.2严格执行动火原则，没有动火票证不动火。12.3在高空作业必须系好安全带，没有地方系的时候，拉设“生命线”（Φ6钢丝绳），将安全带挂在“生命线”上。且在高空作业时，所有边角余料必须归堆放置稳妥，在下班前全部拿到地面，不得从上向下扔。12.4未经工艺技术员允许严禁乱动各种设备、管线、阀门，所有作业要先经过技术员确认。每个动火作业点必须办理动火作业票，落实好安全防范措施，否则严禁动火。12.5搭设脚手架至距离动火作业点下方1.2～1.5米高度，离动火点四周112.6加强用电管理，保证用电机具“一机一闸一保护”，出现断电、短路情况，切断电源并立即找维修电工处理，严禁违章操作。送、拉焊机电源闸刀应戴上手套，侧身；焊机带电的裸露部分和转动部分必须有安全保护罩，施焊时必须戴好面罩,以免弧光刺伤眼睛。12.7冬季施工应有防风、防寒措施，严格防止管内进入异物等情况的发生。12.8交叉作业时要注意互相提醒，并采取隔离措施，高空作业系好安全带。13.现场文明施工13.1依据施工程序做好焊工人员安排。13.2管理好现场材料，严禁乱堆乱放。13.3做好设备运转记录及施工原始记录。13.4班后清理施工现场，边角余料及时回收或归堆。13.5不打疲劳战，不适于危险岗位人员必须换岗；做好射线防护、饮食卫生等一系列安全生产工作。13.6抓好文明施工，加强施工现场管理，保持良好的精神风貌。14.主要施工机具及手段用料表14-1主要施工机具及手段用料序号名称规格单位数量备注1临时支架[10m302临时支架