管道热处理施工工程方案.docx
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管道热处理施工工程方案
30万吨/年蒽油轻质化装置
管道热处理施工方案
批准：
审核：
编制：
杜均伟
山东军辉建设集团有限公司
2015年11月10日
第1章工程概况
1.1工程简述
本装置管道材质复杂，包含20#、A106、15CrMo、12Cr5Mo、A312GrTP321、A312GrTP347多种材质。
根据合同规定、设计文件要求和公司内部质量管理标准，编制本方案，适用于30万吨/年蒽油轻质化装置，工程量大，技术要求严格，所有参与本项目的技术人员务必执行方案规定的技术要求和流程，确保本工程在计划的时间内保质保量完成。
1.2编制依据
（1）《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-2010）。
（2）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-11）。
（3）《工业安装工程质量检验评定统一标准》（GB50252-94）
（4）《工业金属管道工程质量检验评定标准》（GB50184-2010）
（5）《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH/T3520-2004
（6）《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》SH3501-2011
（7）《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》GB50517-2010
（8）《焊接工艺评定》
（9）设计图纸及合同文件。
（10）管道材料规范
第2章施工准备
2.1人员准备
2.1.1热处理操作人员应经过理论知识和操作知识培训，取得资格证书。
没有取得资格证书的人员只能从事辅助性的焊接热处理工作，不能单独作业或对焊接热处理进行评价。
焊接热处理人员包括热处理技术人员和热处理工。
2.1.2热处理人员施工前需进行有针对性的培训、考试，合格后才允许进行现场施工。
2.2技术准备
2.2.1施工前由技术人员编制管道热处理方案，上报总承包方及监理审批。
2.2.2作业前由技术人员对施工班组进行现场施工技术交底，交清工程内容、工程量、施工方案、关键技术、特殊工艺要求、安全措施、质量标准、工序交接要求及其它注意事项。
2.3机具设备准备
2.3.1控温仪的打点记录仪、钳型电流/电压表、热电偶以及硬度测试仪应经过校准并在有效周期内，准确度应达到的要求，其测量范围应满足工艺要求；补偿导线型号应与热电偶相匹配。
并报验监理公司审查。
2.3.2准备完好的热处理设备、加热绳及加热绝热使用的保温棉。
2.3.3热处理要单独使用配电箱，防止中途跳闸，影响热处理工艺。
2.3.4一次电缆敷设完毕，电源控制柜接线完毕，二次电缆经短路及断路检查合格。
加热器经检查完好，电阻带无断头、断股现象，瓷管、套管无破损、松动现象。
2.3.5焊接接头两端的管段应垫实、支撑牢固，防止高温下变形，被处理件的管道内不得有穿堂风、积水或蒸汽。
检查施工现场四周有无漏水、漏油处，严禁有水珠或油珠溅落在加热片或被加热区上。
2.3.6按施工进度计划、结合本公司设备管理各项规定，保证进场设备数量、规格、完好率100%，满足施工工艺及进度要求。
2.3.7热处理施工尽可能安排在晴天进行，如果在雨天实施热处理施工，必须采取有效的措施（预备遮雨伞或挡雨棚），保证热处理对象不被淋湿。
2.3.8填发热处理记录及报告，热处理曲线报告，硬度检测报告由第三方负责等。
2.4热处理人员职责
2.4.1热处理技术人员的职责是:
a）应熟悉相关规程，熟练掌握、严格执行本规程，组织热处理人员的业务学习；
b）负责编制焊接热处理施工方案、规程等技术文件,指导并监督热处理工的工作；
c）收集、汇总、整理焊接热处理资料。
2.4.2热处理工的职责是:
a）按焊接热处理施工方案进行施工；
b）记录热处理操作过程；
c）在热处理后进行自检。
第3章热处理的定义、目的
3.1焊接热处理的定义
在焊接之前、焊接过程中和焊接之后，将焊件全部或局部（以坡口为中心各不小于壁厚的5倍且≮100mm）加热到一定温度，保温一定时间，然后以适当的速度冷却下来，以改善工件的焊接工艺性能和力学性能，是改善焊接接头的金相组织的一种工艺方法。
焊接热处理包括预热、后热和焊后热处理。
3.1.1预热
焊接开始前，对焊件的全部或局部进行加热的一种焊接热处理工艺。
3.1.2后热
指焊后不能立即进行热处理时，焊后立即进行后热处理（即保温缓冷），后热温度应为300℃-350℃，保温时间0.5小时，使焊件缓冷的热处理工艺。
3.1.3焊后热处理
焊接工作完成后，将焊件加热到一定温度，保温一定时间，使焊件缓慢冷却下来，以改善焊接接头的金相组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。
3.2焊接热处理的目的
1）消除或降低焊接残余应力，改善焊缝金属的组织与性能。
2）消除焊接热影响区的淬硬组织，提高焊接接头的塑性和韧性
3）促使残余氢逸出
3.3焊后热处理施工操作流程（见下页）：
检查先决条件
热处理规范确定
加热器的安装
测温计的安装
保温材料的安装
焊后热处理操作
热处理后自检及焊缝清理
硬度检测
技术文件
第4章焊接热处理工艺
4.1焊前热处理
4.1.1预热方式
预热方式分为局部预热和整体预热。
电加热适用于整体预热和局部预热。
火焰加热适用于现场局部预热（支管或管台角焊缝）。
4.1.2预热温度
4.1.2.1确定焊件的预热温度时，应综合考虑以下几个因素：
a）钢材的焊接性；
b）焊件的厚度、接头型式，环境温度；
c）焊接材料的潜在含氢量和结构拘束度；
d）异种钢焊接时,预热温度的选择应根据合金成分高的一侧或焊接性差的一侧进行选择。
e）当焊件温度低于0℃时，所有钢材的焊缝应始焊处100mm范围内预热至15℃以上。
f）焊前预热的加热范围应以焊缝中心为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍，且不应小于100mm。
g）要求焊前预热的焊件，其层间温度应在规定的预热温度范围内。
碳钢和低合金钢的最高预热温度和层间温度不宜大于250℃，奥氏体不锈钢的层间温度不宜大于150℃。
4.1.3常用钢种的最低预热温度
母材类别
焊件接头母材
厚度T（mm）
母材最小规定
抗拉强度（MPa）
最低预热温度（℃）
碳钢（C）、碳锰钢（C-Mn）
≥25
全部
80
＜25
＞490
80
合金钢
（C-MoMn-MoGr-Mo）Gr≤0.5%
≥13
全部
80
＜13
＞490
80
合金钢（Cr-Mo）0.5%＜Gr≤2%
全部
全部
150
合金钢（Cr-Mo）2.25%＜Gr≤10%
全部
全部
175
马氏体不锈钢
全部
全部
150
低温镍钢（Ni≤4%）
全部
全部
95
4.2焊后热处理
4.2.1焊后热处理的接头
4.2.1.1设计要求焊后需进行热处理的焊接接头；根据设计要求进行焊后热处理。
4.2.2热处理加热方法
热处理加热采用电阻加热，即将电阻加热绳缠绕在焊接接头上（两侧均不低于3倍焊缝宽度且不应小于100mm），将热电偶插入其中（热电偶端部与焊缝表面紧密接触），外层用石棉包裹（石棉层厚度不低于50mm，宽度两侧均不低于5倍焊缝宽度）。
电源引入热处理控制箱，再用耐火电缆与加热绳联结，用耐火电缆将热电偶与热处理记录仪相联，热处理记录仪与热处理控制箱用电缆联接。
在热处理控制箱上设定好热处理工艺，由热处理控制箱控制热处理工艺，热处理记录仪记录热处理曲线图。
4.3热处理工艺参数
4.3.1工业金属管道及管道组成件焊接完毕，经无损检测合格后，应根据管材、管件的母材和厚度，确定是否需要进行焊后热处理，以及热热处理的温度，具体按下表执行，焊后热处理温度的确定：
母材类别
名义厚度t（mm）
母材最小规定抗拉强度（MPa）
热处理温度（℃）
恒温时间（min/mm）
最短恒温时间（h）
碳钢（C）、碳锰钢（C-Mn）
≤19
全部
不要求
/
/
＞19
全部
600～650
2.4
1
铬钼合金钢
（C-MoMn-MoGr-Mo）
Gr≤0.5%
≤19
≤490
不要求
/
/
＞19
全部
600～720
2.4
1
全部
＞490
600～720
2.4
1
铬钼合金钢（Cr-Mo）
0.5%≤Gr≤2%
≤13
≤490
不要求
/
/
＞13
全部
700～750
2.4
2
全部
＞490
700～750
2.4
2
铬钼合金钢（rC-Mo）
2.25%≤Gr≤3%
≤13
≤490
不要求
/
/
＞13
全部
700～760
2.4
2
铬钼合金钢（Cr-Mo）
3%≤Gr≤10%
全部
全部
700～760
2.4
2
马氏体不锈钢
全部
全部
730～790
2.4
2
铁素体不锈钢
全部
全部
不要求
/
/
奥氏体不锈钢
全部
全部
不要求
/
/
低温镍钢
（Ni≤4%）
≤19
全部
不要求
/
/
＞19
全部
600～640
1.2
1
4.3.2支管连接时，热处理的厚度应为主管或支管的厚度，不计入支管连接件（包括整体补强或非整体补强）的厚度。
当任一截面上支管连接的焊缝厚度大于上表所列厚度的2倍时或焊接接头各处组成件的厚度小于上表的最小厚度时，应进行热处理。
4.3.3对用于平焊法兰、承插焊法兰、公称直径小于或等于50mm的管子的连接角焊缝、螺纹接头的密封焊和管道支吊架与管道的连接焊缝，当任一截面的焊缝厚度大于上表所列厚度的2倍时，焊接接头处各组成件的厚度小于上表规定的最小厚度时，应进行热处理。
4.3.4下列情况不需进行热处理：
1）对于碳钢材料，当角焊缝厚度不大于16mm时。
2）对于铬钼合金钢材料，当角焊缝厚度吧大于13mm时，并采用了不低于推荐的最低预热温度，且母材规定的最小抗拉强度小于490MPa时。
3）对于铁素体材料，当其焊缝采用奥氏体或镍基冲填金属时。
4.3.5热处理的加热速度和冷却速度应符合下列规定：
1）当加热温度升至400℃时，加热速率不应超过（205×25/t）℃/h，且不得大于205℃/h。
2）恒温后的冷却速率不应超过（260×25/t）℃/h，且不得大于260℃/h。
，400以下可自然冷却。
热处理曲线图如下：
碳钢、碳锰钢-热处理曲线
（℃）
800
700
600
500
400
300
200
100
0123456（h）
4．4焊后热处理方法
4.4.1施工程序
4.4.2加热器的安装
1）当管道焊接接头处于垂直位置时（即管道为水平安装位置），加热器应以焊缝中心对称安装。
当管道焊接接头处于水平位置时（即管道为垂直安装位置），安装加热器时，其中心应略低于其接头位置约15～20mm。
2）多个加热器加热处理一个焊件时，加热器不能重叠，加热器中心位置必须在对应的热电偶测温点上。
串联或并联一次加热处理多个焊件时，焊口的规格，保温宽度、厚度应一致。
3）焊缝一端的管子较短时（端盖、堵头）应接一段相同管径的短管。
焊缝两边不对称时（大小头、阀门）加热炉的中心位置可向体积大的一侧适当偏移。
4）DN≤250mm，一般采用双排式加热绳，DN＞250mm，一般采用履带单排式加热绳。
4.4.3保温材料安装
4.4.3.1保温材料应符合规格要求。
4.4.3.2保温宽度从焊缝中心算起，每侧不应小于管子壁厚的5倍，以减少温度梯度。
4.4.3.3在加热器保温范围内包上一层保温棉，以保证加热到设计温度为准。
用钢丝将保温棉与热处理件紧紧固定，固定过程应注意保温棉与加热器及热处理件之间的松紧均匀，以防造成大的温差。
4.4.3.4包装工作完成后，进行加热器与控制设备相连，接线时须注意与加热器相连的控制设备的热输出接头必须与热电偶接线相对应。
同时再检查所有的安装步骤，确保没有短路等问题。
4.4.4温差控制与保温
4.4.4.1焊接热处理在恒温期间内各测点的温度应在热处理温度规定的范围内，其差值不得大于50℃。
焊接热处理的保温厚度以40mm～60mm为宜，感应加热时，可适当减小保温厚度。
对水平管道，可以通过改变保温层厚度来减小管道上下部分的温差。
焊接热处理的保温宽度从焊缝坡口边缘算起，每侧不得少于管子壁厚的5倍，且每侧应比加热器的安装宽度增加不少于100mm。
4.4.5热电偶固定
1）应根据热处理的温度和仪表的型号选择热电偶。
宜选用防水型的恺装热电偶,热电偶的直径与长度应根据焊件的大小、加热宽度、固定方法选用。
2）热电偶冷端温度不稳定时，必须使用补偿导线，必要时应采取补偿措施。
热电偶与补偿导线的型号、极性必须相匹配。
3）热电偶的热端顶部绑扎在焊缝中心，热端必须接触可靠，再用铁丝固定热电偶冷端，热电偶冷端应避开高温，安装时必须保证热电偶的热端与焊件接触良好，避免出现虚假测温现象。
热电偶的热端上的两接线柱固定的补偿导线不得相互接触。
4）热电偶的安装位置，应以保证测温准确可靠、有代表性为原则。
5）补偿导线不得随意打捆或绑扎，以免导线内部匮断。
补偿导线敷设和回收时，应避免死弯。
补偿导线高处敷设和回收时，应用棕绳牵引，严禁抛掷。
经常检查热电偶的接线柱的螺丝，热电偶的热端不得开裂，冷端不得松。
6）测温点布置`
（1）测温点布置在焊缝上，测温点的位置和数量应满足相关标准和规范要求，根据施工方案布置；
（2）无特殊要求时，可参考以下要求布置：
DN≤300mm时，每个焊接接头应安置1个热电偶测温计如图a；DN＞300mm时，每个焊接接头对称安置2个热电偶测温计如图b；
4.4.6加热方法及范围
1）焊前预热采用电加热法加热，并应在坡口两侧均匀进行，防止局部过热。
加热范围以焊缝中心线为基准，两侧各不小于三倍壁厚，且不小于100mm。
T
T—焊件壁厚
预热加热范围示意图
2）焊后热处理采用电加热法，加热范围以焊缝中心为基准，两侧各不小于焊缝宽度的三倍，加热区以外的100mm范围应内予以保温。
焊后热处理加热范围示意图
注意事项：
A、杜绝热电偶测温计与加热丝接触，防止短路出现，造成热处理中止现象。
B、雨天热处理要做好防雨措施，防止补偿线接头及热处理件淋湿造成短路。
C、热处理时，实行专人看管，防止中途停电或跳闸现象出现。
D、杜绝加热丝与管道或具导电性件接触，防止短路现象出现，造成热处理中止。
E、热电偶测温计测温端应在焊缝的中间，接触点应具有良好的导温性。
F、温控仪在热处理过程中任何人不得对已设定好的参数进行更改，中途停电除外。
4.5硬度试验
4.5.1对进行现场热处理的管道，应检查热处理温度的记录曲线、加热区域宽度。
4.5.2焊缝热处理后，由第三方负责硬度检测。
应在母材、焊缝和热影响区分别各选取不少于1点测量硬度值（布氏硬度HB）。
检查热处理效果，硬度值应符合设计文件、相关标准或焊接作业指导书的规定，并出具硬度检验报告。
4.5.3碳素钢焊缝和热影响区的硬度值不应大于母材硬度的120%；合金钢不应大于母材硬度的125%。
若设计要求，介质为弱酸和弱碱的20#/抗H2S焊接接头均进行焊后热处理，热处理后，进行硬度检测，焊缝和热影响区的硬度值HB≤200，且焊缝及其热影响区的硬度不超过母材的120%。
4.5.4经检测和鉴定，热处理效果不符合标准规范、设计文件、焊接作业指导书规定，应重新进行热处理，并进行硬度检测。
4.6、厚壁管热处理工艺
1、中、高压碳钢厚壁管焊后热处理工艺（当设计要求时进行）
A.热处理方法：
热处理方法为高温回火
B、热处理加热方法：
热处理加热采用电阻加热，即将电阻加热绳缠绕在焊接接头上（两侧均不低于3倍焊缝宽度），将热电偶插入其中（热电偶端部与焊缝表面紧密接触），外层用石棉包裹（石棉层厚度不低于50mm，宽度两侧均不低于5倍焊缝宽度）。
电源引入热处理控制箱，再用耐火电缆与加热绳联结，用耐火电缆将热电偶与热处理记录仪相联，热处理记录仪与热处理控制箱用电缆联接。
在热处理控制箱上设定好热处理工艺，由热处理控制箱控制热处理工艺，热处理记录仪记录热处理曲线图。
C、热处理工艺：
加热速度：
300℃以上加热速度按205*25/δ℃/hr计算，且加热速度≤205℃/hr。
热处理温度：
600-650℃。
恒温时间：
1hr/25mm，超过2hr，加15min，恒温时温度差≤65℃。
冷却速度:
冷却速度按260*25/δ℃/hr计算，且冷却速度≤260℃/hr，400℃以下自由冷却。
D、硬度试验
热处理后应及时进行硬度试验，硬度试验采用布氏硬度方法。
E、处理报告
每道焊口都必须作好《热处理报告》和“热处理曲线图”，热处理操作人员必须在《热处理报告》和“热处理曲线图”上签名。
《热处理报告》包括：
热处理开始时间、热处理结束时间、热处理工艺参数等原始数据及硬度试验数据。
第5章质量保证措施
5.1贯彻“质量第一”的原则
贯彻“质量第一”的原则，强调在施工全过程中按规定的控制点对质量进行控制，前一工序质量不合格，不得进入后一工序的工作。
5.2质量控制依据
5.2.1工程施工合同文件；
5.2.2工程设计文件；
5.2.3制造商提供的安装程序和说明书。
5.2.4国家颁发的现行有效的安装工程施工规范和质量检验评定标准及其它有关标准，当设计文件中的明文规定与有关规范矛盾或设计文件无明文规定时，与设计、顾客共同协商确定。
5.2.5公司质量体系文件。
5.3项目质量保证体系
项目质量保证体系按公司依据ISO9001建立的质量体系有效地全面运行，保证公司的《质量手册》、《程序文件》、《作业性文件》在项目施工的全过程严格地贯彻执行。
5.4质量保证的具体措施
5.4.1为保证工程施工质量，质检员应对施工生产进行全过程、全面的质量监督、检查与控制，即包括事前的施工准备工作质量控制，施工过程中的控制，以及各分项工程完成后，对其质量的事后控制。
其具体内容包括：
a.审查材料、半成品和构配件质量证明文件（出厂合格证、质量检验或试验报告等），确保工程质量有可靠的物质基础。
b.检查、核实与控制施工准备工作质量。
c.编制反映工序施工质量的动态统计资料或管理图表。
d.检查有关工序产品的质量证明文件（检验记录及试验报告）、工序交接检查、隐蔽工程检查、分部分项工程质量检查报告等文件、资料，以确保施工过程的质量。
5.4.2为了保证施工质量得到严格有效的控制，应设置专门的人员从事质量控制工作。
应从机构、人员、制度等方面保证现场的质量控制。
在现场的施工组织者、管理者、特殊专业、工种的施工人员应具有相应的资质。
5.5工程质量控制点
序号
质量控制点
控制措施
1
300℃以上的升温速度及各测温点温差
手动与自动温度比较、及时调控电加热器加热量
2
恒温温度、时间及温差
手动与自动温度比较、及时调控电加热器加热量
3
300℃以上的降温速度及各测温点温差
手动与自动温度比较、及时调控电加热器加热量
4
热处理过程温度记录曲线
手动和自动温度记录随时对照
1
施工图纸会审、设计交底
图纸及其它设计文件是否齐全，水准点、坐标及尺寸正确性，设计是否漏项
B
2
施工方案/技术措施审查
施工标准规范、施工工艺、工序，施工质量措施、质量控制点设置，人力、机具安排
B
3
焊工资格证审查
电焊工、电工、起重工等特种人员资格
B
4
到场材料检验
材料质量证明文件、材料外观及几何尺寸，现场材料标识管理
B
5
焊接热处理
焊接热处理曲线、硬度测试报告、工艺报告
A
13
交工验收
技术资料、质量评定资料审查
A
5.6质量记录
管道焊缝现场热处理工艺过程温度曲线记录
管道焊缝现场热处理后硬度检测报告。
第6章安全保证措施
6.1保证安全的措施
6.1.1焊接热处理升温前应进行下列核查:
a.加热及测温设备、器具是否符合工艺要求；
b.加热装置的布置、温度控制分区是否合理；
c.加热范围是否符合标准或规范要求，保温层的宽度、厚度是否合适；
d.温度测点的安装方法、位置和数量是否符合工艺要求；
e.设定的加热温度、恒温时间、升、降温速度等是否符合工艺要求；
f.是否符合现场安全要求。
6.1.2焊接热处理后自检的要求是:
a.工艺参数在控制范围以内，并有自动记录曲；
b.热电偶无损坏、无位移；
c.焊接热处理记录曲线与工艺卡吻合；
d.焊件表面无裂纹、无异常。
6.2安全技术措施
6.2.1该作业特点是需要较大量的管廊固定口焊接工作和管线的预制安装工作，在施工过程中易发生漏电、触电、高空坠落、物体打击和碰砸伤等现象。
施工人员进入现场，应按规定着装，高空佩带安全带，不得穿凉鞋、拖鞋、高跟鞋，不得短裤。
作业时，应戴绝缘手套，穿绝缘鞋。
6.2.2热处理过程中，工作人员应加强热处理场地的巡视检查。
热处理人员应提前24h掌握天气情况，雨期施工应加强保护。
热处理人员应和持证专职电工配合，经常检查加热器的电阻丝是否熔断。
6.2.3加热器的电阻丝应与管子或其它导体用耐火硅酸铝隔离，以防加热器短路烧毁而断路。
不同功率的加热器不得同时使用于同一回路，加热器不得超负荷工作。
6.2.4加热器使用时，应尽量避免加热器连续工作，尽可能地经常调换使用，长期连续使用同一个加热器，容易使加热器寿命降低，导致其烧坏。
6.2.5应经常检查加热器的质量，谨慎使用电阻丝有损坏的加热器。
有条件时应进行修理。
应有妥善的保护措施，避免使用质量有疑问的加热器，以防烧坏管子或管件。
对加热器有质量疑问时，不得擅自使用。
6.2.6热处理焊口在管廊时，必须搭设临时操作平台。
临时操作平台须经现场监理及相关人员认可并挂牌合格后方可使用。
6.2.7高空作业必须确保安全带100%系挂要求，防止高空坠落。
6.2.8热处理的焊口温度较高，容易发生着火现象，因此施工人员应加强巡逻检查，在作业点应设置干粉灭火器。
6.2.9由于热处理的时间较长，因此现场作业点随时设置挡雨棚，确保突然下雨被淋湿、短路、触电等现象发生。
6.2.10热处理焊口实行专人用红外线测温仪定时或随时监控.
6.2.11热处理设置专用配电箱，专人看管。
6.2.12热处理设备必须搭设挡雨棚，以防下雨被淋湿、短路及触电现象发生。
6.2.13热处理的焊口要实行专人巡逻，以防发生火灾现象。
6.2.14热处理在中午下班时未做完的，必须留守人员，不得擅自离岗。
6.2.15加热绳电源线要加强巡查，防止电流过大而烧断。
6.2.16加热绳接头要做好防雨措施，防止发生短路。
6.2.17焊口保温要配置专用的手套。
6.2.18避免交叉作业，防止意外事故发生。
6.2.1
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