SHT 3554-2013 石油化工钢制管道焊接热处理规范

中华人民共和国石油化工行业标准石油化工钢制管道焊接热处理规范Specificationforheattreatm中华人民共和国工业和信息化部发布前言 V 12规范性引用文件 13术语和定义 14基本规定 25焊接热处理方案 26焊接热处理设备和材料 27工艺要求 27.1一般要求 2 3 37.4焊后热处理 47.5异常情况处理 58技术措施 68.1温度测量 68.2焊后热处理测温点布置 68.3热电偶固定 88.4加热器、保温材料安装 89检查与检验 810安全要求 911施工过程技术文件和交工技术文件 9附录A(资料性附录)焊后热处理工艺卡 附录B(资料性附录)电阻加热器技术条件 附录C(资料性附录)奥氏体不锈钢的稳定化热处理 附录D(资料性附录)电容放电焊接方式固定热电偶 本规范用词说明 附：条文说明 SH/T3554—2013 V 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 4 5 6 6 6 8 8 8 9 9 根据中华人民共和国工业和信息化部《2010年第一批行业标准制修订计划》(工信厅科[2010]74号)的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，本规范共分11章和4个附录。本规范的主要技术内容是：基本规定，焊接热处理方案，设备和材料，本规范由中国石油化工集团公司负责管理，由中国石油化工集团公司施理，由中石化宁波工程有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如通讯地址：山东省淄博市临淄区建设路29号传真讯地址：浙江省宁波市科技园区院士路660号本规范主要审查人员：吉章红葛春玉吴忠宪丘平仇俊岳束志军张桂红张镭本规范2014年首次发布。石油化工钢制管道焊接热处理规范凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。GB/T3375焊接术语GB/T18591焊接预热温度、道间温度及预热维持温度的测量SH/T3503石油化工建设工程项目交工技术文件规定SH/T3520石油化工铬钼耐热钢焊接规范SH/T3543石油化工建设工程项目施工过程技术文件规定焊接热处理weldheattreatment要求管道在整个壁厚范围内达到规定的热处理温度的最小宽度，包括焊24基本规定4.1焊接热处理操作人员应经过专项培训并取得相应的资格证书。4.2焊接热处理施工前应编制热处理施工方案或在焊接方案中体现相关内容，并进行技术交底。4.3焊接热处理操作人员应接焊成下艺卡或焊后热处理工艺卡要求进行焊接热处理。焊后热处理工艺卡格式参见附录A。4.4焊接热处理应在上通(户检查合格后进行，焊接热处理完成后应有情晰的可追溯标识。4.5焊接热处理们业时应根据环境条件采取防风、防雨水等措施，否则应停业作业。5焊接热处理方案5.1焊接热处理方案应有预热、后热和焊后热处理的内容及要求。5.2焊接热处理方案应包括以下内容：a)管道工程概况；b)病制依据人设计文件、标准规范、合同等);c)热处理设备名称、型号；d)加热器放置及测温点布置；e)保温材料品种、规格及铺设；f)热处理工艺参数：加热速度、保温温度、保温时间与冷却速度；hb质量管理措施和质量检验要求；6焊接热处理设备和材料6.1焊接热处理设备和保温材料应有产品质量证明文件。6.2焊接热处理电加热设备系统应包括控制系统、电加热器、温度测量设备以及辅助设备一材料。6.3控制系统应采用程序控制器或计算机等自动化方式控制电加热过程，显示装置宜有冷端温厚自动补偿装置(6.4电加然器可采用履带式、绳状、指状和抱合式陶瓷电阻加热器，电阻加热器技术条件参见附录B。6.5温厚测量设备可采用热电偶、接触式测温仪、非接触式光学或电子测温仪器，测量范阻、精度均应满足工艺要求，并在检定有效期内使用。6.6电加热时，控制系统显示的温度应与自动记录仪记录的温度一致。6.7保温材料性能应满足工艺和环保要求，不得含有对管道有害的元素与杂质7工艺要求7.1一般要求7.1.1焊接热处理工艺应符合相关标准、设计文件以及焊接工艺评定的要求。7.1.2当焊后热处理对管道的稳定性产生影响时，应采取临时支、吊架等加固措施。7.1.3管道预拉伸或者预压师时，埋按接头组对所用的工具，卡具，应待焊接热处理完成并经检验合格后，方可拆除。7.1.4在对管道进行焊后热处理时，管道两端应处于封闭状态。奥氏体不锈钢焊后热处理冷却过程中，管道两端封闭应去除。7.1.5焊后热处理过程中管道上的焊接阀门应处于适度开启状态，法兰连接的管道应在法兰侧焊接接头焊后热处理合格后安装。37.2.1铬钼合金钢管道焊接预热应符合SH/T3520的规定入低温钢管道焊接预热应符合SH/T3525的规定，异种钢管道焊接预热应符合SH/T3526的规定，其他管道焊接预热应符合GB50517的规定。7.2.2管道材料有特殊要求时，应在设计文件中明确预热温度和道间温度。常用管道材料的预热温度应符合表7.2.2中的规定。表7.2.2常用管道材料的预热温度母材类别母材最小规定抗拉强度℃碳钢全部全部Gr≤0.5%的铬钼合金钢全部0.5%<Cr≤2%的铬钼合金钢全部7.2.β异种钢预热温度应按淬硬倾向较大的母材要求确定，且不低于该母材要求预热温度的下限值。7.2.4颜热市采用火焰加热、电阻加热。公称直径150mm或名义壁厚20mm以上管道预热宜采用电阻加热法一加热应在坡口两侧均匀进行。7.2.15预热加热带宽度最小范围宜为坡口中心两侧各不小于壁厚的5倍，且不应小于7.2.67电阻加热时，加热宽度及以外100mm范围应保温，持续加热时，加热器距坡口；25mh均温带、加热带和保温宽度示意见图7.2.6。HB图2.6预热时均温带、加热带和保温宽度示意7.2.7有预热要求的管道焊接接头，中断焊接后恢复焊接前应按相同工艺要求进行重新预热。7.2.8有预热要求的多道焊焊接头焊接时，其道间温度不得低子顶热温度，否则应采取持续加热措7.3.1后热应在焊接完成后立即进行，管道焊接完成后能立即进行焊后热处理时可不进行后热。47.3.2后热应采用电阻加热法，均匀加热到300℃~350℃后保温缓冷，保温时间不应小于0.5h。7.3.3后热加热范围为焊缝两侧各不少于焊缝宽度的3倍，且不少于25mm。后热加热范围以外3525的规定，异种钢管道焊后热处理应符合SH/T3526的规定，奥氏体不锈钢管道理应符合GB50517的规定。奥氏体不锈钢管道焊后热处理还可参见附录C。7.4.2常用管道材料焊后热处理温度和保温时间，应按表7.4.2中规定确定：母材类别定抗拉强度℃保温时间公称壁厚最短保温时间h110.5%<Cr≤2%的铬钼合金钢2的铬钼合金钢223%<Cr≤10%的铬钼合金钢2对于特定腐蚀介质的管道，全部厚度应根据设计要求进行热处理。当设计对碳钢热处理后的硬度试验有规定时，其硬度可按本表取值7.4.4焊后热处理均温带、加热带、保温宽度示意见图7.4.4。图7.4.4焊后热处理均温带、加热带和保温宽度示意7.4.5支管连接焊接接头的焊后热处理均温带、加热带和保温带应环绕支管、主管全周，示意见图图7.4.5支管连接焊接接头焊后热处理各带示意7.4.6管道名义厚度小于或等于50mm时，均温带宽度为焊缝宽度加2t。名义厚度大于50mm时，均温带宽度为100mm。7.4.7加热带宽度宜为均温带宽度加50mm,且不少于5t。7.4.8保温宽度宜不小于加热带宽度加200mm。a)自由升温至300℃后，加热速度应按5125/T(℃/h)计算，且不大于220℃/h;b)保温后的冷却速度应按6507.4.10焊后热处理保温期间各测温点的温度均应在热处理规值不得大于50℃。7.5异常情况处理计有效保温时间不得低于工艺要求的保温时间。焊后热处理完成后应对此部位料下限临界温度近似值见表7.5.3。7.5.4保温过程中温度超过材料的下临界温度时，7.5.5冷却速度大于规定要求时，应重新进行热处理。6表7.5.3部分材料下限临界温度近似值 下限临界温度近似值℃碳钢碳钼钢8技术措施8.1.1焊接热处理的温度测量可采用符合本规范6.5条规定的合适测量设备进行。8.1.2管道名义厚度小于或等于50mm时，预热温度可在正对焊接的工件表面，距坡口边缘4倍工件厚度且不超过50mm的距离处测量。名义厚度大于50mm时，参见GB/T18591相关规定。8.1.3/通回温度应在焊缝金属或相邻母材金属处测量,并在电弧经过之前的焊接区域内测存。a)曲线记录编号；b)热处理起始时间；c)《热处理设备编号；d)焊缝编号与曲线的对应关系e】(管道编号、材质和规格；f)刻度代表的时间和温度；8.2焊后热处理测温点布置8.2.1焊后热处理的测温点不得少于表8.2.1规定。表8.2.1焊后热处理测温点数量管道公称直径测28.2.2测温点沿焊缝圆周均匀分布。水平放置的管道应在焊缝的底部优先布置1个测温点。垂直放置的管道宜在焊缝的下侧布置测温点，测温点布置示意见图82.2。8.2.3当采用多个回路加热同一焊接接头时，每个回路加热器应至少布置1个测温点，多回路加热测温点布置示意见图8.2.3。8.2.4当相邻两条焊缝的最小加热带宽度叠加可使用同一回路加热器加热，各自保温宽度应符合本规范7.4.8条要求。三⊥三⊥测图8.2.2测温点布置示意工S图8.2.3多回路加热测温点布置示意入图8.2.5-1弯头相邻焊缝图8.2.5-2三通相邻焊缝88.3.3采用电容储能放电焊将热电偶直接焊接在工件上时不需进行焊接工艺评定和技能评定，但在测温点18.4.1加热器的型式和规格应根据管道规格、焊缝位置和焊接热处理工艺等因素确定，并按本规范6.4条的规定采用合适的加热器，小于或等于DN50管道焊接接头宜采用绳状加热器。8.4.3保温厚度应根据保温材料的特性确定，保温层外表面温度不宜高于60℃。8.4.4保温材料宜用整片包覆。拼接时，相邻两块保温材料搭接宽度宜大于100mm;多层铺设时，影响区(异种钢焊接接头包含两侧热影响区),热影响区的测定区域应紧邻融合线，硬度值不得超过表7.4.2的规定。9.5硬度检验结果不符合表7.4.2要求的管道焊接接头，应重新进行焊后热处理。99.6有再热裂纹倾向的焊接接头在焊后热处理后应进行无损检测，检测方法和合格等级应符合SHa)焊后热处理前未进行无损检测的管道，检测比例应符合SH3501和GB50517的要求；b)焊后热处理前已按验收规范要求进行无损检测的管道，检测比例应不低于10%。10.1焊接热处理施工的安全技术要求、劳动保护和环境保护，应符合GB50484的规定。不得少于5年。ww(资料性附录)焊后热处理工艺卡单位工程名称、材质焊接工艺评定报告编号口消应力处理□焊后回火处理口稳定化处理ko点数量测温点布置承意图≥(资料性附录)电阻加热器技术条件B.2电加热器常用基体为氧化物陶瓷片(套管),其抗热震性能要求为连续?次750℃时浸入25℃水中不开裂，软化温度应大于1200℃。氧化物陶瓷片(套管)由AlO、SiO₂、TO₂、NiQ等氧化物和复合氧化物材料制成，也可将具有远红外辐射性能的陶瓷材料浆涂于基体表面而成。①0.4mm/的警课电热合金材料(如Cr20Ni80等),不得有接头、断丝。合金材料质重符合CB/T1234的要求。引出线长瘦应大于或等于400mm,铜丝截面积应大于或等于10mm²。奥氏体不锈钢的稳定化热处理C.1含稳定化元素的奥氏体不锈钢(如06Cr18Nil1Ti、06Cr18Nil1Nb)管道焊接接头的焊后热处理C.206Crl8NilITi、06Cr18Nil1Nb类奥氏体不锈钢时避免碳、硫、铜、锌元素污染，检测焊缝的δ铁素体含量，铁素体数应小于10FN。C.3稳定化热处理加热速度参照普C.4稳定化热处理保温温度为850℃~900℃,保温时间宜为2h～4h。本规范用词说明1)表示很严格，业这样做不可的：正面试录用“应”反面词采用“不应”或“不得3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：2条文电指明应按其他中华人民共和国石油化工行业标准石油化工钢制管道焊接热处理规范SH/T3554—2013《石油化工钢制管道焊接热处理规范》,经工业和信息化部2013年10月17日管道焊接局部加热推荐规程、AWSD10.8铬钼钢焊接规程等规范),通过试验(如测温点的布置试验等等),取得规范编制依据，更加直观说明焊接热处理中使用设备材料、工艺4基本规定 5焊接热处理方案 6焊接热处理设备和材料 7工艺要求 7.1一般要求 7.2预热 7.3后热 7.4焊后热处理 7.5异常情况处理 258技术措施 8.1温度测量 8.2焊后热处理测温点布置 8.3热电偶固定 8.4加热器、保温材料安装 9检查与检验 10安全要求 28附录C(资料性附录)奥氏体不锈钢的稳定化热处理 4基本规定定出台前，资格证书可由企业或行业协会发放。专项培训内容包括均要在各自上道工序完成并符合要求后进行。管道标识在焊接热处理过程中响无法避免时，停止施工。如现场垂直固定管道焊接接理施工中具体的事故类别(如触电等事故)、危险源和应急保障而制定的计6焊接热处理设备和材料表1推荐使用的补偿导线温度范围℃允许误差℃ 热面积大小，组成相应的电加热器，常见有绳状加热器、履带式加热器等。当同炉控制多根(片)电加热器时，其电阻的偏差值不超过5%。6.5常用热电偶参数参见表2。C允许偏差℃KIⅡ+2.5℃或±0.75%t镍铬-铜镍(康甸)1.5℃或±0.4%tnEⅡ±2.5℃或±0.75%t6.7本条规定中木得含有对管道有害的元素和杂质目前主要针对奥氏体不锈7.1.5适度开启状态能有效减少焊接阀门焊后热处理后内部易变形、胀紧情况。现场预组装法半，应一起进行焊后热处理而损坏(如塑料材质内衬的流量计等)。7.2.2|预热主要目的之一是防止焊缝和热影响区产生的氢致裂纹，后热主要目的也是防止氧致裂纹，和效率考虑。7.2.6消氢、预热、迪加热及后热的温度相对焊后热处理温度较低，温质位不是影响加热效果关7.2.7所有铬组钢推荐预然，也点，焊按过程中要保持低子工艺要求，直到后热或者热主要目的是消除氢，防止氢致裂纹，在焊接高强钢和合金钢时(奥氏体不锈钢除外),焊材、母材使部部式用不当或者预热(道间)温度未起到效果时，极易存在潜伏氢。但对P91管道，为保证马氏体生成一焊后不要立即进行焊后热处理，待接头温度降至80℃~120℃,保温时间1h～2h后立即进行。7.3.2根据多个国外标准，后热是在较低温度(如149℃~316℃)下的加热处理。AWSD10.8中明确，当Cr-Mo钢焊接接头中断焊接或焊接完成时，将后热温度提高到预热温度加50℃至少保持15min,甚至到4h,让氢溢出以减少氢致裂纹的风险。这种加热工艺温度(后热温度)要随材料合金含量、淬硬倾向和接头拘束度的提高而提高。当材料厚度较大或预热温度较低时，要考店延长保温时间和采取较高的温度，建议诞慎选择高于316℃以上温度，故后热需要对温度进行限制。本条规定后热温度和时间，是为与现行围家或行业标准保持一致。7.4焊后热处理7.4.2焊后热处理是通过加热、保温等方式使均温带在一定时间内保持所要求的温度范围，从而保证特定金属部分达到期望的效果。焊后热处理(不包括稳定化热处理)主要目的有两人，个是消除残余应力，另处一个是改善焊接接头组织，即常称的焊后回火处理。7.4.3本条明确了焊后热处理计算中，焊后热处理厚度选取要求。7.4.6~74.8加热带宽度选择，AWS和ASME规范均有不同描述，主要考虑应力和温度梯度影响。各不为局部接加带最小先考虑将产生弯简化计算先考虑将产生弯简化计算矩和剪切应力,本规范中荐规程》中列宽度值供选择要求设置热电梯度，加热宽度要保证在均温带内所需温度,加热宽度和温度分布影响这些应力分布和证能达到所需求的均温带的温度。出了基于ASMEⅢ、B31.3、B31.1等多个规偶数量，供大家参考。。在AWSD1焊后热是局算公宽度GCB热电偶h1111122222表3部分规格管道焊后热处理各带参考值(续)管道公称管道外径D22222223333333333334444444444444444表3部分规格管道焊后热处理各带参考值(续)管道公称44444445555555555557.5.5足够慢的冷却速度可以避免由于快速指示正确的热电偶补偿导线并联情况，无论哪种原因“并线”连接，记录显示温度均非需要测量的温8.1.5热处理设备，可采用设备的出厂编号或与其保持一致的现场设备管理自编号，保证可追溯性。记录纸上生成温度-时间自动记录曲线时，原则上要求一个热电偶对应一条曲线，同一记录纸上曲线要用不同颜色区分。8.2焊后热处理测温点布章8.2.1—一般情况下二个测温点对应一个热电偶。对重要管道，为避免处理过程中热电偶失效时造成不必要的重新热处理，建双在测温点上增加备用热电偶。8.2.2水平位置管道对接焊缝，由于空气自然热对流，12点位置可能比，6点位置温度高，特别是6点钟内表面可能是热处理过程中温度最低点，这两个位置温度需要被控制和监测，尤其是6点钟位置。当管径增大时，为保证焊后热处理效果，可采用多种方式改善这种情况。如增加周向控制加热区，控制12点位置的温度为允许温度范围的上限；在6点钟位置外表面增加保温层厚度；使用偏心加热器布置(6点位置加热器宽度比12点位置宽),管道内表面保温等。垂直放置管道，空气的自然热对流也会使焊缝下侧温度低于上侧温度。不等厚的焊接接头，为了监测温度较低部位，要至少有】个测温点布置在焊接接头较厚侧。8.2.3对一条焊缝进行多回路加热,如果不在每个加热回路上设置测温点,当不设测温点的加垫回路发生断电或过热时，可能会无法监视到，而对热处理质量造成不良影响。规定此条的目的就是要保证对每个如热回路温度进行全过程监测，确保热处理温度可控。8.2.5|考虑规定小于DN50的规格是当用同一绳状加热器加热DN50规格以下的弯头或三通相邻焊缝时，中子焊缝之间间隔较短，加热区域较近、加热保温条件基本相同，即加热环境基本一致，允许设置一个测温点。经试验，用同一绳状加热器加热多个承插焊接接头，只要绳状加热器在每个焊接接头上缠统的图数一样、保温情况基本一致，是可以使热处理温度控制在规定范围内的；建以在这种情况时，至人要在首、中、尾处焊接接头各布置一个热电偶，同时保证自动记录曲线均应符各工严要求。8.3热电偶固定8.3.1|热电偶的固定推荐采用电容储能放电焊方法固定，在现场热处理中也发现有用铁丝或其他方法固定热电偶的情况。经对比试验，二者之间的温度差在10℃左右，可以满足热处理质量控制的要求。奥氏体不锈钢焊店热处理时，使用镀铜、镀锌铁丝固定热电偶，会造成Cu、Zn污染，高温时形成Cu8.3.2热电偶接头及电偶丝不能被火焰冲击，采用电阻加热时，也要避免加热器直接辐射电偶热端，可以使用绳热类材料适当隔离，保证热电偶测量数据准确，但要注意绝热材料不要大厚、绝热范围不能过大，以防工加热器过烧损坏或影响测量数据准确性。8.3.3采用电容放电煌接热电偶时，2个电偶引线应彼此绝缘，且与被加热管子绝缘，若没有保证绝缘，会导致短路或者测量不准等问题。8.4加热器、保温材料安装8.4.1水平位置的管道理行焊后热处理时，可使用一种下部宽度比上部宽的偏心加热器；对垂直位置的管道进行焊后热处理时，要采用偏置加热器的方法，使约60%的加热器面积在焊缝的下端；对不等厚焊接接头进行热处理时，也要采用偏置加热器的方法，加热器尚层的一侧方向偏置。对超大口径管道焊接接头焊后热处理时，建议来用在管道内部额外增加加热器或保温层的方法，考虑到大口径管道加热时，背面热量损失过大，故采取增加额外热源或减少热量损失措施。8.4.3按经验，当保温层厚度在50mm～100mm的范围内时，保温层外表面温度可以控制在60℃以下。目前电阻加热中普遍应用自动加热系统，热处理过程中，当热量散失较大导致超出设定参数时，系统会额外加热补偿，保温层厚度不是影响焊后热处理效果关键因素，但是从环保节能角度考虑出发，选用较厚保温层能够减少额外能耗，故作此规定。8.4.4从环保节能角度出发，对水平位置的管道进行焊后热处理时，可在下部位置适当增加保温层厚度；对垂直位置的管道进行焊后热处理时，保温层要偏向焊缝下部放置；对不等厚焊接接头进行热处理时，除了采用保温层偏置的方法外，也可减少在较薄件加热带部分的保温层厚度确保需要的温度覆盖均温带。8.4.5当支管规格相对主看道较小时，要增加主管侧加热带区域，包括全部主管，这样加热器加热整个主管区域效果比较好，可以保证均温带范围覆盖支管和主管全周。此时，拉制电偶放在主管上，监视电偶放在支管上、因为保温过程中主管相对于支管越大，主管侧热量损失越大。相对于支管需要热量也就越多。9检查与检验9.2石浦化玉工程现场管道常见焊后热处理有三种，一是以消除淬硬组织为目的的回火处理，二是单纯以消除残余应力为目的退火处理，三是不锈钢稳定化处理，硬度值与后两种目的焊后热处理无关。当设计无要求时，奥氏体不锈钢管道焊后热处理后，硬度检测不做要求。9.3申前国内现场普遍使用的是便携式里氏硬度计，冲击装置直径一般在20mm及以上可检测的最小管道曲率半径为50mm,使用异型支承环时曲率半径可降为10mm。国外已有报道使用使携式布氏硬度计的情况。9.4|规格原因主要是指管道直径不能满足现场检测硬度计说明书规定的使用范围的情况，结构原因是指由于管道附近的障碍导致硬度计冲击装置无法正常使用的情况以及一些承插焊口等角焊缝无法找到一个平血支承冲击装置正常使用的情况。本条中硬度检测合格的工艺评定报告是指角焊缝和支管连接焊接接头工艺评定中有切割试样硬度检测合格报告。9.6|有再热裂纹倾向的焊接接头目前主要是指12Crl1MoV和含稳定化元素Nb的奥氏体不锈钢，本条规定焊后热处理完成后进行无损检测，是考虑到再热裂纹危害。含稳定化元素Nb的奥氏体不锈钢焊接接头不仅指06Cr18Ni11Nb,也包括使用含Nb焊材的06Cr18Ni11Ti焊接接头。因06C18Nil1Ti不锈钢著焊缝金属采用347类焊材，稳定化热处理易产生再热裂纹。焊后热延理前未进行无损检测的管道，在焊后热处理后进行无损检测时，其检测方法。检测比例和合格等级均要符合SH3501和GB50517的要求。其中检测方法含表面无损检测和射线/超声检测合格等级要各自符合相应管道级别的不同要求。焊后