高压蒸汽管道焊接及热处理施工方案.doc
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TheThirdChemicalEngineeringConstructionCompanyofChina
中国化学工程第三建设公司
目录
1、概况........................................
2、编制依据....................................
3、焊接工艺控制程序............................
4、焊接工艺要求................................
5、焊后热处理..................................
6、管道安装....................................
7、管道吊装.....................................
8、主要程序控制点..............................
9、成果保护.....................................
10、职业安全健康及环境管理.......................
11、主要工机具、人力组合及施工计划...............
1、概况
咸阳60万吨/年吨甲醇项目空分装置（271）及压缩机厂房（671）区域共有高压蒸汽管线470米，管线材质均为12Cr1MoVG，管道主要尺寸主要为325*28及450*38的厚皮管道，此合金钢管道材料需要做焊前预热、焊后后热及焊后热处理，以降低焊接接头的残余应力，改善焊缝及近缝区的组织性能。
因此编制此方案指导合金钢管道的施工及热处理
2、编制依据
2.1《现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
2.2《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97
2.3报甲方批准的焊接工艺评定
2.4《锅炉压力容器、压力管道焊工考试与管理规则》国家质量监督局
2.5JB/T4709钢制压力容器焊接规程
2.6华陆工程科技有限责任公司的热处理技术要求及文件
3、焊接工艺控制程序
施焊环境
焊接工艺评定
焊接材料准备
基本要求的控制
定位焊
预热
后热
焊接
管道下料及组对
检验合格
焊缝探伤
焊后热处理
检验不合格
返修
4、焊接工艺要求
4.1焊接工艺评定和焊工资格确认。
4.1.1依据管道材质及厚度选择合适的焊接工艺评定并报给监理、甲方，确认合金钢管道焊接所用焊材。
4.1.2焊接工艺评定批准后，对施焊焊工的焊工合格证进行报验确认，无焊工合格证及焊工合格证过期人员严禁进行合金钢管道的焊接。
4.2焊接方法的选择
4.2.13″及以下合金钢管用氩弧焊。
3寸以上合金钢管道采用氩电联焊，氩弧焊及电弧焊的焊接允许厚度应符合焊接工艺评定需用厚度。
4.3焊接环境：
合金钢管道焊接时，外部环境要干燥，当下雨或风速大于8m/s时，时必须采用相应的防护措施以保证焊接质量；当空气相对湿度大于90%时严禁施焊，氩弧焊丝不得有油脂、铁锈等污物。
焊条焊前须经350-400度烘烤1-2小时。
采用保温桶存放，随用随取。
4.4焊接一般要求
4.4.1管道焊接应按工程技术人员提供的焊接工艺指导书的规定进行，焊接工艺指导书及焊接工艺评定必须经监理及业主认可后方可采用。
4.4.2组对焊接前应对坡口及坡口附近10mm区域内管道表面进行彻底清理，以免粘带锈蚀、油污、油漆、砂粒、泥土等影响焊接质量。
4.4.3点固焊应由合格焊工完成，焊接所用的材料及焊接工艺应同正式焊接工艺所用材料相同。
4.4.4焊接时严格按照报验合格的焊接工艺指导书的要求对施焊部位进行焊前预热，施焊部位预热温度符合要求后，方可施焊，施焊过程中，应采取必要的措施保证施焊区域的温度高于管道预热温度的要求。
焊接时应避免在母材上引弧，如不可避免，管道引弧处应被磨平并进行着色检查，消除缺陷。
4.4.5焊缝上或热影响区内的飞溅物、溶渣应彻底地从金属表面上除去。
4.4.6对焊阀门焊接时，应在阀门打开时进行。
4.4.7焊缝焊完后，及时做好焊接标示（管线号焊口号焊工号焊接日期等），并在单线图上标注焊口位置。
4.4.8手工钨极氩弧焊所用的氩气纯度应在99.9%以上。
4.5焊接技术要求
4.5.1焊接材料
（1）焊条在使用前，应按出厂说明书的规定进行烘烤，并在使用的过程中保持干燥，焊条药皮无脱落和明显裂纹。
（2）使用的焊条、焊丝必须有材质合格证。
4.5.2焊接坡口
（1）坡口形式和尺寸应符合设计文件的规定，当无规定时焊缝坡口形式和尺寸应符合现行国家标准《现场设备，工艺管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98附录C的要求。
δ
32.5°~37.5°
0~2
δ
δ
0~2
3~9
δ
27.5°~32.5°
0~3
δ
δ
0~3
9~26
（2）坡口加工
坡口加工宜采用机械方法，也可采用等离子、氧乙炔焰等热加工方法，
（3）坡口的组对
坡口的组对尺寸要求应符合相关设计文件或图样的要求，当无规定时，应符合GB50236-98的要求。
（4）坡口的清除
焊前应将坡口表面及两侧内外表面不小于10mm范围内的油、漆、垢、锈、毛刺及镀锌层清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。
4.5.3预热：
常用管材焊前预热焊后热处理温度参照下表有关规定。
常用管材焊前预热及焊后热处理温度参照表
钢种
焊前预热
焊后热处理
壁厚（mm）
温度（℃）
壁厚（mm）
温度（℃）
12Cr-1Mo-V
300-400
750-780
预热应遵循以下事项
（1）预热范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍，且不少于100mm。
（2）需要预热的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度。
4.5.4焊接
空分装置（271）及压缩机（671）工段合金钢管道材质为12Cr1MoVG，根据报监理及业主审批的焊接工艺评定，需用焊接材料为：
焊丝TIG-R31,焊条R317
（1）定位焊
a定位焊的焊接工艺应与正式焊接的焊接工艺相同并用氩弧焊进行定位焊。
b定位焊缝不得有裂纹，否则必须清除重焊，如存在气孔夹渣时亦应去除。
（2）正式焊接
a严格按照依据焊接工艺评定编制的焊接工艺指导书的规定进行管道焊接。
b严禁在坡口之外的母材表面引弧或试验电流，并应防止电弧擦伤母材
c焊接过程中应保持起弧处和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满，多层焊的接头应错开。
d焊接接头原则上要求一次连续施焊完毕，因故中断焊接后，在施焊前应检查焊层表面，确认无裂纹后，方可按原工艺要求继续施焊。
e焊缝焊接完毕后，焊道应外观饱满，成型美观，不应有咬边、夹渣、凹陷、表面气孔等缺陷。
f焊缝焊接完后，可直接进行热处理，如不能立刻进行热处理，则需立刻采取相应的后热措施，后热温度为250℃~300℃，保温时间不低于30分钟。
（3）焊缝返修
a对不合格焊缝需进行返修时应分析产生原因，提出改进措施。
b焊缝同一部位返修次数不应超过2次，若超过2次需切口重焊。
c待补焊部位应开宽度均匀、表面平整，便于施焊的凹槽，且两端有一定坡度。
d返修焊口预热，温度应较原焊缝未返修前预热温度适当提高，返修后，仍需做好焊后后热。
5、焊后热处理
5.1热处理前的准备工作及应具备的条件
5.1.1管道上靠近焊缝的孔板、温度计等仪表件全部拆除，拆除口妥善保护。
5.1.2热处理设备、电加热器、热电偶、补偿导线与记录仪等设备完好、备件齐全并经检校合格。
5.1.3所有计量仪器及电器设备效验合格，且在有效期内，热处理设备已报验给监理、业主确认可以使用。
5.1.4大风、大雨天气，室外管道焊缝热处理应搭设可靠的防风雨棚。
5.1.5热处理过的焊缝如探伤不合格，待返修合格，重新进行热处理后，进行焊缝返修位置的补透，焊接完后应在24小时后进行探伤。
5.2热处理前的检查
热处理前，我方应通知监理及业主对需热处理管道所用的热处理设备，热电偶，测温点布置，保温措施等进行一次全面的检查，合格后方可进行热处理操作。
5.3管道焊缝热处理方法及技术要求
5.3.1热处理方法：
采用电加热法
5.3.2操作方法要求
（1）对于支管角焊缝及小于等于4寸管道焊缝，可使用加热绳缠绕在焊缝上，缠绕宽度不能小于6倍焊缝宽度，然后将保温材料覆盖在加热器上面，用铁丝或用扁钢带扎紧，保温长度焊缝每侧不得小于管道直径的3倍；加热器的引线不能包在保温层内，以免绝缘层熔化造成短路。
保温材料为超细玻璃棉，对于管道尺寸大于等于4寸的管道焊缝，可采用加热片对焊缝进行包扎，其加热区域具体要求见下表
（2）。
（2）热处理加热范围表
（2）
管子规格
加热宽度
保温长度
保温厚度
备注
14″
290mm
2900mm
25～50mm
12″
260mm
2600mm
25～50mm
管口两端用保温棉堵死
10″
230mm
2300mm
25～50mm
8″
190mm
1900mm
25～50mm
（3）热处理应符合以下要求：
a管道焊缝热处理温度在300℃以上时，必须对管道的热处理状况进行记录，加热速率不应大于205×25/δ℃/h计算，且不大于330℃/h；
b恒温时间应为每25mm壁厚恒温1h，且不得少于15min。
在恒温期间内最高与最低温度温差应低于65℃。
c降温过程中，降温速率不应大于260×25/δ℃/h计算，且不大于260℃/h；温度在400℃以下可自然冷却。
采用热电偶测温时，测温点应对称布置在焊缝中心两测，且不得小于两点，水平管道的测温点应上下对称布置。
当管径大于100mm时，测温点不少于三个，且至少有一个测温点在管道正下方，热电偶的紧固采用捆扎包紧的方法，
d异种钢焊接接头的焊后热处理温度，应按两侧钢材及所用焊条（焊丝）综合考虑。
热处理温度应按焊接性较差的一侧钢材选定，不应超过另一侧钢材的下临界点Ac1。
e热处理工艺曲线（以12Cr1MoVG钢管厚度38mm为例）：
℃升温阶段恒温阶段降温阶段
800
1.6h
160℃／h
700
120℃／h
400
自然降温
300
h
0
图3.5.512Cr1MoVG钢管焊接接头焊后热处理工艺曲线
5.4热处理过程中检查
5.4.1热处理电源送电后，应不断检查电加热器，温控柜，长图记录仪等是否工作正常，不断监视温度的上升，下降速度及恒温温度，恒温时间是否在规定范围内。
5.4.2当发生断电，或温控仪失控时，应采取石棉被，石棉绳等保温措施，以确保降温过程符合规范要求，并重新对该焊接接头进行二次热处理。
5.5管道焊缝热处理检查
5.5.1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、热处理参数等是否符合本施工方案的规定。
5.5.2焊后热处理后，应在母材、焊缝和热影响区选取三组（每组三点）测量硬度，进行比较。
硬度值不宜大于母材硬度的125%。
硬度检测设计无规定，监理甲方无硬性要求是，检验数量不应少于热处理焊口总数的10%。
5.5.3热处理后硬度检查超过规定要求的焊缝应重新进行热处理。
6、管道安装
6.1管道安装应具备的条件
6.1.1材料必须检查清点，规格、数量应符合设计要求，材料应有合格证，合金材料必须进行光谱检查，合格后才能使用。
6.1.2钢管应逐件进行外观、壁厚、光谱检查，并留下原始记录。
6.1.3材料应防水、防尘，分类存放、标识清楚。
6.1.4材料数量不符或有缺陷等情况，应作详细记录，并向技术人员反映情况。
6.1.5基础经过验收、核对、具备交安条件。
6.1.6穿墙孔洞经过检查、核对位置符合设计要求。
6.1.7材料运输及就位的道路畅通、场地清洁，
6.1.8施工现场必须具有完善的消防设施。
6.1.9认真做好施工各环节的测量、检验记录的准备工作。
6.2作业步骤：
6.2.1支吊架配制：
材料领用及清点→支吊架管部配制及根部组合→支吊架的吊挂及安装→支吊架的调整。
6.2.2管道安装：
管材管件的领用及清点→管材、管件的检查（光谱、测厚、硬度等）→下料及坡口加工→预制组合→吊挂及安装。
6.2.3阀门安装：
领用及核对型号→外观检查→光谱记录→水压试验及安装调整→检查清理。
6.3工艺要求
6.3.1吊架的安装
a、支吊架安装要根据管子位置，找正标高中心及水平中心，生根要牢固，与管子接合要稳固。
b吊架安装要按施工图安装根部，要求拉杆无弯曲变形，螺纹完整且与螺母配合良好、焊接牢固。
c支吊架根部吊环、垫板的开孔，应采用机械钻孔工艺，不能用割炬割制。
d管道的固定支架应严格按照设计图纸安装，不得在没有补偿装置的直管段上同时安装两个及两个以上的固定支架。
e在数条平行的管道敷设中，其托架的吊杆不得吊装位移方向相反或位移值不等的任何两条管道。
f管道安装使用临时支吊架时,应有明显标记,并不能与正式支吊架位置相冲突,水压试验前毕后应拆除。
g导向支架和滑动支架的滑动面应洁净、平整，滚珠、滚轴、托滚等活动零件与其支撑件应接触良好，以保证管道能自由膨胀。
h所有活动支架的活动部件均应裸露，不应被保温层敷盖。
i有热位移的管道，在受热膨胀时，应及时对支吊架进行下列检查与调整。
j活动支架的位移方向，位移量及导向性能是否符合设计要求。
k管托有无脱落现象。
l固定支架是否牢固可靠。
m弹簧支架的安装高度与弹簧工作高度是否符合设计要求。
n整定弹簧应按设计要求进行安装，固定销应在管道系统安装结束，且严密性试验及保温后方可拆除，固定销应完整抽出，妥善保管。
0恒作用力支吊架应按设计要求进行安装调整。
p支吊架调整后，各连接件的螺杆丝扣必须带满，锁紧螺母应锁紧，防止松动。
q吊架螺栓孔眼和弹簧座孔眼应符合要求。
r支架间距应按设计要求正确装设。
6.4管道组合安装
6.4.1管道的组合要考虑管道吊装的方便。
6.4.2管道组合件应具有足够的刚性、吊装后不应产生永久变形，临时固定应牢固可靠。
6.4.3管道组合前或组合件安装前，均应将管道内部清理干净，管内不能遗留任何杂物，并进行临时封堵。
6.4.4管子对接焊缝位置应符合设计规定，否则应符合下列要求：
6.4.5焊缝位置距离弯管的起弯点不得小于管子外径或不小于100mm。
6.4.6管子两个对接焊缝间的距离不宜小于管子外径,且不小于150mm。
6.4.7支吊架焊接位置不得与管子对接焊缝重合，焊缝距离支吊架边缘不得小于50mm，对于焊后需作热处理的接口，该距离不得小于焊缝宽度的5倍。
6.4.9管子接口应避开疏水、排汽及仪表管等的开孔位置，距开孔边缘不应小于50mm。
6.4.10管子有穿过墙板、楼板时，位于墙壁、楼板内的管段不得有接口。
6.4.11管道上的两个成型件相互焊接时,应按设计要求加接短管
6.4.12管道连接时不能用强力对口，管子与设备的连接，应在设备安装定位并紧好地脚螺栓后自然进行。
6.4.13管子和管件的坡口在内、外壁15mm内的油漆，垢、锈等，在对接前应清除干净，直至金属光泽，对壁厚大于或等于20mm的坡口，应检查是否有裂纹，夹层等缺陷。
6.4.14管子对口时一般应平直，焊接角变形的距离在接口中心200mm处测量，除特殊要求外，其折口的允许偏差d应为：
DN＜100mm时、d≯2mm、DN≥100mm、d≯3mm。
6.4.15厚壁管在对口时应加对口用楔形块，当去除时不应损伤母材，并将其残留焊疤清除干净，打磨修好。
6.4.16管子在对口时要垫置牢固,避免焊接或热处理过程中管子移动。
6.4.17管道安装如有间断，应及时封堵管口。
6.4.18支吊架安装工作应与管道的安装工作同步进行。
6.4.19在管道上安装仪表、疏水、排汽管座时，开孔尽可能采用机械钻孔方法。
6.4.20合金钢管局部进行弯度校正时，加热温度应控制在管子的热处理温度以下。
6.4.22合金钢管在整个系统安装完毕后,应对焊缝作光谱复查,材质不能出现变化,剩余材料也应及时作出材质标记。
6.4.23管道上的开孔,在管子安装前开好,开孔后必须将内部清理干净,不能遗留钻屑或其它杂物。
6.4.24合金钢管表面不得引弧试电流或焊接临时支撑物。
6.4.25合金钢管道焊缝位置应及时标明在图纸上。
7.管道的吊装
7.1管道吊装就位前，应将各支吊架的根部安装好并焊接牢固。
在不方便吊挂的地方要安装临时管支架梁，临时挂管支架梁要考虑吊挂管道的重量、长度和吊装重心位置。
7.2挂管就位可利用汽机房行车、吊车和卷扬机等机具，将管段及阀门等吊挂至相应的安装位置上，并用合适的钢丝绳吊稳、挂牢。
对于重量比较大的垂直管段要加包箍防滑。
7.3对于拖吊阀门等比较重要的部件时，要制作好拖运台板方可拖动，并且要考虑拖拉点的重心位置，以防被拖部件翻到碰杯。
7.4为清除管道系统内部的污垢和杂物,管道系统应进行清洗（蒸汽吹洗）并具备经过批准的技术,安全和组织措施。
7.5管道经蒸汽吹洗合格后,除按技术、安全和组织措施进行检查及恢复工作外不能进行其他可能影响管道内部清洁的工作。
7.6蒸汽吹扫完毕后,应采取有效的保护措施。
8、主要程序控制点
8.1焊前
8.1.1焊接工艺文件
8.1.2焊接设备、仪表、工艺装备
8.1.3焊工资格
8.1.4焊接坡口、接头装配及清理
8.2焊接过程中
8.2.1预热
8.2.2焊接规范参数
8.2.3执行焊接工艺情况
8.2.4执行技术标准情况
8.2.5执行图样规定情况
8.3焊后
8.3.1焊缝外观及尺寸
8.3.2后热、焊后热处理
8.3.3无损检验
8.3.4焊接记录
9、成果保护
合金钢工业金属管道的现场热处理的焊缝，焊接记录除正常标记管道规格、尺寸、焊工代号及焊接日期外，还应标记好焊缝两侧所用管道及管件材料的炉批号，做到有据可查。
热处理后应做好热处理记录和标记。
未经允许不应在焊缝表面进行再次焊接、烘烤、加热，以免破坏热处理效果。
10、职业安全健康及环境管理
10.1职业安全健康主要控制措施
表8.1施工过程危害辨识评价及控制措施
序号
主要源
危害
风险评价
控制措施
1
电加
热系统
电击
大
1、电工应持证上岗；
2、安装漏电保护器；
3、加热器、电缆与管道间必须绝缘。
通电前认真检查加热器绝缘瓷环并测试绝缘电阻。
过程中巡查，发现异常，立即切断总电源。
烫伤
中
1、热处理焊口区域进行必要维护
2、做热处理区域标志牌，明示无关人员不得进入热处理围护区域
2
保温系统
物体打击
中
1、高空施工时将加热器、保温被支撑绑扎牢固，确保高空作业安全。
3
作业环境
高空坠落
大
管廊上施工，注意高空坠落，系好安全带等
10.2环境管理主要控制措施
表8.2环境管理主要控制措施
序号
主要源
危害
风险评价
控制措施
1
保温材料
人员伤害
环境污染
大
1、保温棉制作、铺设人员应作好个人安全防护；
2、破损、废弃的保温材料应送至指定地点，统一处理。
11．主要工机具、人力组合及施工计划
11.1现场管道焊缝热处理主要设备及材料
现场管道焊缝热处理主要设备、材料
序号
名称
规格、型号
数量
备注
1
温控柜
RWK—180kw
1台
配带热电偶
2
热电偶
WRGNK
40根
4
补偿导线
KCA—2×1.0,2×1.5
800米
6
加热绳
50根55伏
50根
厂家采购
7
电加热片
L=1100,W=300
30片
30片，厂家采购
电加热片
L=1500,W=300
30片
30片，厂家采购
8
保温被
有碱、无碱超细玻璃棉/硅酸铝纤维毡
100M2
厚度50mm
9
石棉绳
4000米
4000米
10
铁丝
10#、14#、16#
3000米
3000米
11.2计量器具
现场管道焊缝热处理计量器具表
序号
名称
规格、型号
备注
1
长图记录仪
XWFF—300
1台
2
表面测温仪
XMZ—101
数字显示式2把
11.3人力组合及施工计划
劳动力计划、人员组合情况
岗位
岗位人数
备注
项目负责
1人
技术员
1人
安全员
1人
电工
2人
热处理工
2人
负责热处理
壮工
6人
配合热处理
管工
10人
负责管道组对焊接
普工
20人
配合管道组对焊接
焊工
8人
负责管道组对焊接
脚手架工
6人
配合管道组对焊接
高压蒸汽管线管道施工计划
时间
项目
2009年5月份至2009年6月份
5月13日
5月31日
6月1日
6月3日
6月5日
高压蒸汽管道预制、安装、热处理
水压强度及严密性试验
蒸汽吹扫临时管道安装
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