压力管道焊接及焊后热处理施工工艺规范.docx

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压力管道焊接及焊后热处理施工工艺规范

1适用范围

本规程适用于工业管道或公用管道中材质为碳素钢、合金钢、低温钢、耐热钢、不锈钢和异种钢等压力管道的手工电弧焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊及其焊后的热处理施工。

2主要编制依据

2.1GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》

2.2DL5007-92《电力建设施工及验收技术规范（焊接篇）》

2.3SH3501-1997《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》

2.4GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》

2.5CJJ28-89《城市供热管网工程施工及验收规范》

2.6CJJ33-89《城镇燃气输配工程施工及验收规范》

2.7GB/T5117-1995《碳钢焊条》

2.8GB/T5118-1995《低合金钢焊条》

2.9GB/T983-1995《不锈钢焊条》

2.10YB/T4242-1984《焊接用不锈钢丝》

2.11GB1300-77《焊接用钢丝》

2.12其他现行有关标准、规范、技术文件。

3施工准备

3.1技术准备

3.1.1压力管道焊接施工前，应依据设计文件及其引用的标准、规范，并依据我公司焊接工艺评定报告编制出焊接工艺技术文件（焊接工艺卡或作业指导书）。

如果属本公司首次焊接的钢种，则首先要制定焊接工艺评定指导书，然后对该种材料进行工艺评定试验，合格后做出焊接工艺评定报告。

3.1.2编制的焊接工艺技术文件（焊接工艺卡或作业指导书）必须针对工程实际，详细写明管道的设计材质、选用的焊接方法、焊接材料、接头型式、具体的焊接施工工艺、焊缝的质量要求、检验要求及焊后热处理工艺（有要求时）等。

3.1.3压力管道施焊前，根据焊接作业指导书应对焊工及相关人员进行技术交底，并做好技术交底记录。

3.1.4对于高温、高压、剧毒、易燃、易爆的压力管道，在焊接施工前应画出焊口位置示意图，以便在焊接施工中进行质量监控。

3.2对材料的要求

3.2.1被焊管子（件）必须具有质量证明书，且其质量符合国家现行标准（或部颁标准）的要求；进口材料应符合该国家标准或合同规定的技术条件。

3.2.2焊接材料（焊条、焊丝、钨棒、氩气、二氧化碳气、氧气、乙炔气等）的质量必须符合国家标准（或行业标准），且具有质量证明书。

对焊接材料的具体要求详见《压力管道组成件、支承件及相关材料检验试验规程》，其中钨棒宜采用铈钨棒；氩气纯度不应低于99.95%；二氧化碳气纯度不低于99.5%；含水量不超过0.005%。

3.2.3压力管道予制和安装现场应设置符合要求的焊材仓库和焊条烘干室，并由专人进行焊条的烘干与焊材的发放，并做好烘干与发放记录。

3.2.4焊口热处理保温材料应采用无碱超细玻璃棉或硅酸铝纤维毡，并应具有出厂质量证明或合格证。

3.3焊接与热处理机具设备

3.3.1焊接机具设备

（1）主要包括：

交流焊机、直流焊机、氩弧焊机、高温烘干箱、中温烘干箱、恒温箱、二氧化碳气体保护焊机、焊条保温筒、电动磨光机等。

（2）用于压力管道焊接的各类焊机必须装有电流表、电压表，并按要求定期进行检定，焊接规范参数调节应灵活。

（3）焊缝无损检验机具设备应按本公司《压力管道无损检测工艺规程》的规定执行。

3.3.2热处理机具设备

（1）焊口热处理可采用绳状或履带式远红外线加热器，配有电加热自动温度控制箱和温度自动记录仪。

（2）热处理温度指示仪和热电偶及其附件应根据计量要求进行校验合格。

自动测温仪灵敏度不得低于热处理温度的1%。

3.4焊接人员

3.4.1压力管道焊工应具备按《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，且其合格项目与施焊项目相适应，并在规定的有效期内。

3.4.2焊条烘干人员，焊条仓库管理人员要严格按照本公司《焊接质量控制程序》的规定执行。

3.4.3焊口热处理操作人员应经培训合格方准上岗。

3.5施焊环境

3.5.1焊接时的风速不应超过下列规定，当超过规定时应有防风设施。

（1）手工电弧焊、埋弧焊、氧乙炔气焊：

8m/s。

（2）氩弧焊、二氧化碳气体保护焊：

2m/s。

3.5.2焊接电弧1m范围内相对湿度不得大于90%。

3.5.3在雨雪天气施焊时，要搭设防护棚；当焊件表面潮湿时，应对无预热要求的管子（件）进行烘烤，去除潮气。

否则不得进行焊接。

3.5.4焊接时允许的最低环境温度如下：

碳素钢：

-20℃；低合金钢：

-10℃；中高合金钢：

0℃。

4焊接工艺

焊前准备

焊机性能确认

焊口组对

质量检查

正式施焊

焊接检验

焊缝无损探伤

结果评定

焊后热处理

硬度测试

结果评定

水压试验

是

焊接坡口制备及清理

焊条烘干及焊丝清理

焊缝外观检查

返修或返工

否

是

否

否

4.1压力管道焊接施工流程图（见图1）

图1焊接施工流程图

4.2焊前准备及接头组对

4.2.1压力管道焊接方法按设计规定执行，当设计无规定时，可按壁厚选用焊接方法。

当壁厚≤6mm时，可选用氩弧焊或氩弧焊打底焊条电弧焊盖面工艺；当壁厚＞6mm时，应用氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面的焊接工艺。

4.2.2焊接材料的选用按设计规定，若设计无规定时，可按表1、表2选用，并符合下列要求。

（1）同种管子（件）焊接时，焊缝金属性能和化学成分应与母材相当，且焊材工艺性能良好。

（2）异种钢管子（件）焊接时，焊条或焊丝的选用一般应符合下列要求：

a、两侧管材均非奥氏体不锈钢时，或均为奥氏体钢时，可选用成分介于二者之间或与合金含量低的一侧母材相匹配的焊条、焊丝。

b、两侧之一为奥氏体钢时，可选用含镍量较高的不锈钢焊条（丝）。

（3）焊丝使用前应清除其表面的油污、锈蚀等。

（4）焊条在使用前按规定进行烘干、并应在使用过程中保持干燥。

焊条烘干温度：

酸性焊条70～150℃烘干1小时,碱性焊条250～350℃烘干1～2小时,80～100℃存放。

异种钢焊接选用的焊接材料表1

接头钢号

手弧焊

埋弧焊

氩弧焊

焊条

焊丝钢号

焊剂

焊丝

型号

对应牌号示例

型号

对应牌号示例

牌号

Q235+16Mn

E4303

J422

H08H08Mn

HJ401-H08A

HJ431

H10MnSi

20、20R+16MnR、16MnRC

E4315

J427

H08MnA

HJ401-H08A

HJ431

H10MnSi

E5015

J507

16MnR+18MnMoNbR

E5015

J507

H10Mn2H10MnSi

HJ401-H08A

HJ431

H10MnSi

Q235+15CrMo

E4315

J427

H08H08MnA

HJ401-08A

HJ431

H10MnSi

Q235+1Cr5Mo

16MnR+15CrMo

E5015

J507

—

—

—

H10MnSi

20、20R、16MnR+12Cr1MoV

E5015

J507

—

—

—

H10MnSi

Q235+0Cr18Ni9Ti

E1-23-13-16

A302

—

—

—

H1Cr24Ni13

E1-23-13Mo2-16

A312

20R+0Cr18Ni9Ti

E1-23-13-16

A302

—

—

—

H1Cr24Ni13

E1-23-13Mo2-16

A312

16MnR+0Cr18Ni9Ti

E1-23-13-16

A302

H1Cr24Ni13

E1-23-13Mo2-16

A312

18MnMoNbR+0Cr18Ni9Ti

E2-26-21-16

A312

H1Cr26Ni21

E2-26-21-15

A407

15CrMo+0Cr18Ni9Ti

E2-26-21-16

A312

H1Cr26Ni21

E2-26-21-15

A407

同种钢焊接选用的焊接材料表2

钢号

手弧焊

埋弧焊

二氧化碳气体保护焊焊丝钢号

氩弧焊焊丝钢号

焊条

焊剂

型号

对应牌号示例

焊丝钢号

型号

对应牌号示例

Q235-A·FQ235-A、10、20

E4303

J422

H08

H08Mn

HJ401

H08A

HJ431

H08Mn2Si

—

20R、20g

E4316

J426

H08

H08MnA

HJ401

H08A

HJ431

H08Mn2Si

—

E4315

J427

25

E4303

J422

H08

H08Mn

HJ401

H08A

HJ431

—

—

E5003

J502

09Mn2V

E5515-C1

W707Ni

H08Mn2MoA

09Mn2VDR

09Mn2VD

E5515-C1

W707Ni

—

—

—

—

—

06MnNbDR

E5515-C2

W907Ni

—

—

—

—

—

W107Ni

16Mn

16MnR

16MnRC

E5003

J502

H10MnSi

H10Mn2

HJ401

H08A

HJ431

H08MnA

H08Mn2

SiA

H10Mn2

E5016

J506

HJ402

H10Mn2

HJ350

E5015

J507

16MnDR

16MnD

E5016-G

J506RH

—

—

—

—

—

E5015-G

J507RH

15MnV

E5003

J502

H08Mn2MoA

H10MnSi

H10Mn2

HJ401

H08A

HJ431

H08Mn2

SiA

H08Mn2

SiA

15MnVR

15MnVRC

E5016

J506

HJ402

H10Mn2

HJ350

E5015

J507

E5515-G

J557

15MnVNR

E6016-D1

J606

H08MnMoA

HJ402

H10Mn2

HJ350

H08Mn2SiA

H08Mn2

SiA

E6015-D1

J607

18MnMoNbR

E7015-D2

J707

H08Mn2MoA

—

HJ250G

—

H08Cr

MoA

12CrMo

E5515-B1

R207

H13CrMoA

HJ402

H10Mn2

HJ350

—

H13Cr

MoA

15CrMo

E5515-B2

R307

—

HJ250G

12Cr1MoV

E5515-B2-V

R317

H08CrMoVA

HJ402

H10Mn2

HJ350

—

H08Cr

MoA

12Cr2Mo

E6015-B3

R407

—

—

—

—

—

1Cr5Mo

E1-5MoV-15

R507

H1Cr5Mo

—

HJ250

—

—

0Cr19Ni9

E0-19-10-16

A102

—

—

—

—

—

E0-19-10-15

A107

0Cr18Ni9Ti

E0-19-10Nb-16

A132

H0Cr20Ni10Ti

—

HJ260

—

H0Cr20Ni10Ti

E0-19-10Nb-15

A137

0Cr18Ni9Ti

E0-19-10-Nb-16

A132

—

—

—

—

—

E0-19-10Nb-15

A137

00Cr18Ni10

E00-19-10-16

A002

H00Cr21Ni10

—

HJ260

—

H00Cr21

Ni10

00Cr19Ni11

E00-19-10-16

A002

—

—

—

—

—

0Cr17Ni12Mo2

E0-18-12Mo2-16

A202

H00Cr19Ni12Mo2

—

HJ260

—

H00Cr19

Ni12Mo2

E0-18-12Mo2-15

A207

钢号

手弧焊

埋弧焊

二氧化碳气体保护焊焊丝钢号

氩弧焊焊丝钢号

焊条

焊剂

型号

对应牌号示例

焊丝钢号

型号

对应牌号示例

0Cr18Ni12Mo2Ti

E00-18-12Mo2

-16

A022

H0Cr20Ni14

Mo3

—

HJ260

—

H0Cr20Ni14Mo3

E0-18-12Mo2-Nb

-16

A212

0Cr19Ni13Mo3

E0-19-13Mo3-16

A242

—

—

—

—

—

0Cr18Ni12Mo3Ti

E00-18-12Mo2

-16

A022

H0Cr20Ni14

Mo3

—

HJ260

—

H0Cr20Ni14Mo3

E00-18-12MoNb

-16

A212

H0Cr20Ni14

Mo3

—

HJ260

—

H0Cr20Ni14Mo3

00Cr17Ni14Mo2

E00-18-12Mo2

-16

A022

H0Cr20Ni14

Mo3

—

HJ260

—

H0Cr20Ni14Mo3

0Cr13

E1-13-16

G202

—

—

—

—

—

E1-13-15

G207

0Cr17

E0-17-16

G302

—

—

—

—

—

E0-17-15

G307

1Cr13

2Cr13

E1-13-16

G202

—

—

—

—

—

E1-13-15

G207

4.2.3坡口的形式及加工：

（1）焊接接头的坡口形式、尺寸及组装要求按设计规定执行，当设计无规定时按表3及GB50236附录C确定。

（2）坡口加工宜采用机械方法，也可以采用等离子弧、氧乙炔火焰等热加工方法。

当采用热加工方法加工坡口后，必须去除影响焊接接头质量的表面层。

（3）当不同壁厚的管子或管件组对时，应将厚壁管按薄壁管壁厚削薄，其具体规定见图2示。

4.2.4焊口组对

（1）管子组装前应将坡口及内侧表面不小于10mm范围内的油漆、垢、锈、毛刺及镀锌层等清除干净，且不得有裂纹、夹渣、夹层、气孔等缺陷。

（2）管子或管件对接焊缝组对时，内壁应平齐，内部错边量不宜超过管壁厚的10%，宜不应大于2mm。

（3）除设计文件规定的管道冷拉伸或冷压缩焊口外，不得强行组对。

更不允许用热膨胀法对口，以防引起附加应力。

（4）需预拉伸或预压缩的管道焊口，组对时所使用的工具应待整个焊口、焊接及热处理完毕并经焊接检验合格后方可拆除。

焊接接头坡口形式及组对要求表3

名称

形式

δ

Ь

p

R

H

αº

βº

Ⅰ形坡口

1～3

0～1.5

-

-

-

-

-

Y形坡口

≤8

1.5～2.5

1～1.5

60～70

-

>8

2～3

60～70

带垫环Y形坡口

≥6

3～5

0～2

S=3～4

B=20～30

45～55

-

双Y形

坡口

12～60

2～3

1～3

-

-

50～60

-

YV形坡口

≥17

2.5～4

1.5～2

-

-

50～55

60～70

带钝边U形坡口

≥17

2.5～4

1.5～2

4～5

-

30～40

-

跨接式三通支管坡口

≥4

2～3

1～2

-

0～2

45～55

-

4.3定位焊

4.3.1定位焊时除其焊接材料、焊接工艺和预热温度等应与正式焊接相同外，还应满足下列要求。

（1）定位焊应能保证焊缝在正式施焊过程中不致开裂，其长度宜为10～15mm，高宜为2～4mm，且不超过壁厚的2/3。

定位焊缝两端应修磨成缓坡状。

（2）定位焊不得有裂纹、气孔、夹渣等其他缺陷，如有缺陷应彻底磨除重新进行定位焊。

（3）在合金钢管壁上点焊组对卡具定位时，卡具的材质和焊材应与管材相同。

当拆除卡具时，不得用敲打或掰扭的方法拆除。

当用氧-乙炔焰切割卡具时，应在离管道表面3mm处切割，然后用砂轮修磨平整。

图2壁厚不同的管子坡口形式

4.4焊接

4.4.1焊接引弧应在坡口内进行，严禁在管子（件）表面引燃电弧，试验电流或焊接临时支撑物。

4.4.2在焊接中应确保起弧及收弧的质量，收弧应将弧坑填满，多层焊的层间接头应相互错开。

4.4.3除焊接工艺有特殊要求外，每条焊缝应一次连续焊完，如因故被迫中断，应采取缓冷措施，再焊时应仔细检查确认无裂纹后，方可按焊接工艺继续施焊。

有预热要求的管材应按预热要求重新预热后施焊。

4.4.4管子焊接时，管端要堵封住，防止管内穿堂风。

4.4.5焊接时焊接工艺参数均按表4、表5选择。

焊条电弧焊工艺参数表4

焊接方法

焊条直径（mm）

焊接电流（A）

电弧电压（V）

焊条电弧焊

￠2.5

80～100

22

焊条电弧焊

￠3.2

100～140

22

焊条电弧焊

￠4

160～200

22

钨极氩弧焊工艺参数表5

焊接方法

焊条直径（mm）

焊接电流（A）

电弧电压（V）

气体流量（L/MIN）

钨极氩弧焊

￠2

80～100

12

8～10

4.4.6根据设计及焊接工艺评定需焊前预热的管子（件），焊前应按要求进行局部预热。

其加热范围应以焊缝中心为准，每侧不小于焊件厚度的3倍。

有淬硬倾向或易产生延迟裂纹的材料，两侧各不小于壁厚的5倍，且不小于100mm。

加热时要防止局部过热，力求热量均匀，内外热透。

加热区以外100mm范围应予以保温。

4.4.7常用管材焊前预热温度可按表6选用，并符合以下要求：

常用管材焊前预热温度表6

钢种

焊前预热

壁厚δ（mm）

预热温度（℃）

C

≥26

100～200

C—Mn

≥15

150～200

C-0.5Mo

0.5Cr—0.5Mo

Mn—V

1Cr—0.5Mo

≥10

150～250

1Cr—0.5Mo—V

≥6

200～300

1.5Cr—1Mo—V

2.25Cr—1Mo

5Cr—1Mo

250～350

9Cr—1Mo

2Cr—0.5-WV

3Cr-1Mo-Vti

12Cr-1Mo-V

注：

1.当管子用钨极氩弧焊打底时，可按下限温度降低50℃。

2.当管子外径大于219mm或壁厚大于20mm（含20mm）时，应采用电加热法预热。

（1）异种钢焊接时，预热温度应按焊接性能较差或合金成分较高的一侧选择。

（2）接管座与主管焊接时，应以主管规定的预热温度为准。

（3）非承压件与承压件焊接时，预热温度应按承压件选用。

（4）壁厚≥6mm的低合金钢管子（件）在负温下焊接时，预热温度可按表6规定值提高20～50℃。

（5）壁厚<6mm的低合金钢管子（件）及无预热要求的碳素钢管，在负温下或阴雨潮湿气候焊接时，均应预热15℃以上施焊。

4.4.8当采用氩弧焊打底时，应及时进行打底焊缝的检查，合格后尽快进行盖面焊接，以防止产生裂纹。

4.4.9有淬火倾向的管材施焊过程中，层间温度应不低于规定的预热温度的下限。

4.4.10中、高合金钢（含铬量≥3%或合金总含量＞5%）的管子（件）焊接时，为防止根层氧化或过烧，内壁应充氩气或混合气体保护。

4.4.11厚壁大直径管的焊接应采用多层多道焊进行逐层焊接，其中氩弧焊打底的焊层厚度不小于3mm，各层经自检合格后方可焊接次层，直至完成。

4.4.12为减少焊接变形和应力，直径大于194mm的管子（件）宜采用二人对称施焊。

4.4.13对需做检验的隐蔽焊缝，应经检验合格后，方可进行其他工序。

4.4.14低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢以及奥氏体与非奥氏体异种钢接头焊接时应符合下列规定：

（1）应在焊接作业指导书规定的范围内，在保证焊透和熔合良好的条件下，采用小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺，并应控制层间温度。

（2）对抗腐蚀性能要求高的双面焊缝，与腐蚀介质接触的焊层应最后施焊。

（3）低温钢焊接完毕，宜对焊缝进行表面焊道退火处理。

（4）奥氏体不锈钢焊缝及其附近表面应进行酸洗、钝化处理。

4.4.16管道冷拉口所使用的工卡具，应待焊接及热处理工作结束后方可拆除。

4.4.17管道支吊架焊接的焊工和焊材必须与管道焊接要求相同。

焊缝焊接牢固，成型美观、无缺陷，焊接过程中要防止焊穿管子，并有防止变形的措施。

4.4.18焊口焊完应进行清理，经自检合格后，在焊缝附近打上焊工本人的代号钢印，并在相应的管道单线图上作记录。

4.5焊后热处理

4.5.1焊后热处理的一般规定

（1）焊后热处理应按根据工程实际情况编制的热处理工艺卡执行。

（2）焊后热处理应在焊缝外观质量检验合格后进行。

对容易产生焊接延迟裂纹的管材，焊后应及时进行热处理。

（3）进行焊后热处理应根据钢材的淬硬性，焊件的厚度、结构、刚性、焊接方法及使用条件等因素综合考虑，常用管材焊后热处理工艺参数见表7，焊接异种钢焊条（焊丝）及焊后热处理温度推荐表见表8。

（4）对非奥氏体异种钢焊接时，应按焊接性较差的一侧管材选定焊后热处理温度，但焊后热处理温度不应超过另一侧钢材的临界点AC1。

（5）调质钢焊缝的焊后热处理温度，应低于其回火温度。

常用管材焊后热处理温度表7

钢种

焊后热处理

壁厚δ（mm）

温度（℃）

C

＞30

600～650

C—Mn

＞20

C-0.5Mo

560～590

0.5Cr—0.5Mo

600～650

Mn—V

650～670

1Cr—0.5Mo

＞10

1Cr—0.5Mo—V

＞6

700～750

1.5Cr—1Mo—V

2.25Cr—1Mo

5Cr—1Mo

任意壁厚

9Cr—1Mo

750～780

2Cr—0.5-WV

3Cr-1Mo-Vti

12Cr-1Mo-V

4.5.2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50℃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。

4.5.3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