碳钢及低合金钢的焊接工艺标准(修改).doc
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低碳钢及低合金钢焊接施工工艺标准
1适用范围
本工艺标准适用于低碳钢和普通低合金钢（热轧、正火低合金钢）手工电弧焊、埋弧自动焊、手工钨极氩弧焊及CO2半自动气体保护焊的焊接施工。
2施工准备
2.1技术准备（施工标准、规范）
2.1.1《工艺管道工程施工及验收规范》 GB50235
2.1.2《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》 GB50236
2.1.3《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》 SH3501
2.1.4《焊条质量管理规程》 JB3223
2.1.5《钢制压力容器》 GB150
2.1.7《钢制压力容器焊接工艺评定》 JB4708
2.1.8《钢制压力容器焊接规程》 JB/T4709
2.1.9《压力容器无损检测》 JB4730
2.2作业人员
表2.2主要作业人员
序号
工种
技术鉴定证
安全操作证
其它资质
1
电焊工
初、中、高级
持证
焊工合格证
2
管工
初、中、高级
持证
3
铆工
初、中、高级
持证
4
气割工
初、中、高级
持证
5
热处理工
初、中、高级
持证
注：
焊工合格证考核按《锅炉、压力容器、压力管道焊工考试与管理规侧》和《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236第五条进行考试。
2.3材料检查验收
2.3.1工程材料
2.3.1.1焊接工程所采用的材料，应符合设计文件的规定。
2.3.1.2材料应具有出厂合格证和质量证明书。
其检验项目及技术要求标准应符合国家标准或行业标准。
2.3.1.3材料入库前应核对材料牌号和质量证明书。
并按相应国家标准或行业标准进行检查和验收
2.3.1.4国外材料应符合合同规定的材料标准，并按相应材料标准进行复验。
2.3.2焊接材料
2.3.2.1焊条应符合国家现行的《碳钢焊条》GB5117，《低合金钢焊条》GB5118。
2.3.2.2焊丝应符合国家现行的《焊接用钢丝》GB1300，《二氧化碳气体保护焊用焊丝》GB8110，
2.3.2.3国外焊材应符合生产国相应的技术标准的要求。
2.3.2.4焊接材料入库时，应核查其质量证明书，同时检查包装状况，不得有破损、受潮、锈蚀等现象。
并按《焊条质量管理规程》JB3223的规定建立保管、烘干、发放制度。
2.3.2.5钨极气体保护焊所用的氩气应符合国家现行的标准《氩气》GB4842的规定，且纯度不应低于99.96%
2.3.2.6二氧化碳气体保护焊采用的二氧化碳气体纯度，不低于99.5%，含水量不应超过0.005%。
2.4主要工机具
2.4.1设备
表2.4.1设备一览表
序号
机具名称
型号
备注
1
焊接电源
ZX5-630
可控硅式焊接或碳弧气刨用
2
焊接电源
ZX7-400S
逆变式焊接使用
3
焊接电源
WS-315
可控硅式氩弧焊机
4
焊接电源
NBC-500
半自动CO2保护焊
5
焊材烘烤箱
ZYHC-150
烘烤和储藏焊条使用
6
空气等离子切割机
PS-99
切割厚度1~40mm
7
氧-乙炔自动切割机
CG1-30
切割厚度5~100mm
2.4.2各种设备性能应完好,电流电压等仪表应在检测周期内。
焊接电源宜安放在通风的集装箱内。
2.4.2工具：
焊接面罩、焊条保温筒、清渣锤、钢丝刷、气割工具、角向磨光机。
2.5测量及计量器具
表2.5测量计量一览表
序号
器具名称
型号
备注
1
电流表
DM6056A
检测焊接电流、电压
2
温湿度表
JWS-A4
测量焊条仓库及焊接区温湿度
3
秒表
1/100sec
测量焊接时间、速度用
4
风速计
AVM-01/03
测量焊接区域风速0~40m/s
5
表面测温仪
测量预热、后热温度0~400℃
6
焊接检验尺
检测对口尺寸、焊缝外观尺寸
2.6作业条件
2.6.1焊接工艺评定覆盖率、焊工持证率应达到100%
2.6.2焊接环境应符合下列规定，否则应采取有效的预热和防护措施。
（1）环境温度＞0℃
（2）手工电弧焊时风速＜8m/s、气体保护焊时风速＜2m/s
（3）相对湿度＜90%
（4）无雨、雪天气
3施工工艺
3.1焊接施工工艺流程
技术交底
焊缝组对定位与检查
焊缝焊接（试板试管焊接）
焊接
试管试板
外观检查
试压竣工
热
处理
试板试管检验
焊材管理
焊工
工艺评定
焊接工艺卡
焊
接
施
工
编制焊接施工方案
无损探伤
3.2工艺操作过程
3.2.1焊接工艺评定
3.2.1.1焊接工艺评定流程图
焊接工艺评定
焊接性能分析试验
编焊接工艺指导书
工艺评定试板焊接
进行各项检验
焊接工艺评定报告
审核批准
不合格
3.2.1.2压力容器、压力管道焊接工艺评定应执行《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708。
锅炉按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》进行，其余的也可执行《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236
3.2.1.3《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236中未包括的钢材，应按钢号分别进行评定。
3.2.1.4国外引进项目的焊接工艺评定按设计文件规定的办法进行。
3.2.2焊工考核取证
3.2.2.1焊工培训考核取证流程图
焊工培训
理论知识考试
操作技能考试
外观检查
无损探伤
机械性能试验
评
定
签发证
不合格
3.2.2.2从事压力容器、压力管道焊接的焊工，应按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》进行考试。
从事其它焊接的焊工也可按《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236第五条进行考试。
3.2.2.3焊工合格证的项目应覆盖该焊工参加焊接的工作内容。
且该焊工施焊工作必须在合格项目有效期内。
3.2.3焊材管理
3.2.3.1焊材管理流程图
焊材采购
一级库保管
有规定时
进行复验
必要时进行试焊
材质证及外观检验
二级库焊材烘干
发放回收并记录
领取使用
不合铬未用完焊条受潮二次烘干
3.2.3.2焊接材料入库时，应核查其质量证明书，同时检查包装状况，不得有破损、受潮、锈蚀等现象。
3.2.3.3焊材库应具备防潮、通风、保暖性能，并设温湿度计实施监控。
室内温度应在5℃以上，相对湿度不超过60％。
3.2.3.4焊材需分规格、型号及批号分列排放在搁架上，做出标识。
焊材存放必须离地离墙300mm。
3.2.3.5规范有要求的焊材应（如球罐等规范）进行复验，首次使用某厂或某牌号焊条宜进行焊接性能试焊，以鉴定焊材的工艺性能和探伤质量。
3.2.3.6焊材烘干设专职烘烤管理员
3.2.3.7焊接材料在烘干及保温时应严格按要求执行。
烘干焊条时应注意防止焊条因骤冷骤热而导致药皮开裂或脱落。
不同类型的焊接材料原则上应分别烘干，但烘干规范相同的不同类型焊接材料如同炉烘干时，必须间隔且有明显的标记。
3.2.3.8焊接材料的烘干规范可参照焊接材料说明书的要求确定。
焊前要求烘干的焊接材料如烘干后在常温下搁置4小时以上，应再次烘干。
累计的烘干次数一般不宜超过2次。
3.2.3.9烘干后的焊接材料应存放在规定要求恒温温度的恒温箱内，并按不同型号、不同牌号、不同规格分别摆放，并设置明显标记。
3.2.3.10焊材烘烤管理员对焊接材料的烘干、保温、发放及回收应作详细记录。
3.2.4焊材选用原则
3.2.4.1同种钢号相焊
碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限加30Mpa。
3.2.4.2不同钢号相焊
不同强度钢号的碳素钢、低合金钢之间焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过强度较高的母材标准规定的上限值。
3.2.4.3常用低碳钢、低合金钢推荐选用的焊接材料
表3.2.4.3焊接材料一览表
钢号
手工电弧焊
埋弧焊
CO2焊
氩弧焊
焊条型号
焊条牌号
焊丝牌号
焊剂型号
焊丝牌号
Q235A
E4303/E4316
J422/J426
H08MnA
HJ431
H08MnSi
TG50
ER-50-4
Q235B
E4303E4315
J422/J427
H08MnA
HJ431
H08MnSi
Q235C
E4316/E4315
J426/J427
H08MnA
HJ431
H08MnSi
10
E4303/E4316
J422/J426
H08MnA
HJ431
H08MnSi
20
E4303/E4316
J422/J426
H08MnA
HJ431
H08MnSi
20g、20R
E4316/E4315
J426/J427
H08MnA
HJ431
H08MnSi
16Mn
E5016/E5015
J506/J507
H10Mn2
SJ101
H08Mn2Si
H10MnSi
TG50
16MnR
E5016/E5015
J506/J507
H10Mn2
SJ101
H08Mn2Si
15MnVR
E5515-G
J557
H10Mn2
SJ101
H08Mn2Si
H08Mn2Si
18MnMoNb
E6015
J607/607Ni
H08Mn2MoA
HJ250
H08Mn2SiMoA
14MnMoV
E6015
J607/607Ni
H08Mn2MoA
HJ250
H08Mn2SiMoA
3.3施工艺参数
3.3.1焊缝坡口形式、尺寸、加工方法及组对
3.3.1.1焊缝坡口形式、尺寸应按设计规定，当按设计无规定时参照《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236附录C的规定。
3.3.1.2坡口面加工宜采用机械方法。
当采用火焰切割时，应清除过热层和氧化层，并将表面凹凸不平处打磨平整，
3.3.1.3坡口表面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷
3.3.1.4焊缝组对定位焊的工艺应和正式焊接相同
3.3.1.5手工电弧焊定位焊缝的尺寸见下表
表3.3.1.5手工电弧焊定位焊缝的尺寸一览表
工件厚度（mm）
焊缝高度（mm）
焊缝长度（mm）
焊缝间距（mm）
≤4
＜4
＞5
50~100
5~20
≤0.7δn且≤6
＞15
100~300
＞20
＜8
＞60
250~350
3.3.2焊接线能量的计算：
焊接线能量公式为：
Q=IU/V×60
式中：
Q—焊接线能量（J/cm）；
I —焊接电流（A）；
U—电弧电压（V）；
V—焊接速度（cm/min）。
3.3.3工艺参数
焊接工艺参数应根据焊接工艺评定编制
3.3.3.1低碳钢、热轧及正火钢手工电弧焊推荐工艺参数
表3.3.3.1低碳钢、热轧及正火钢手工电弧焊推荐工艺参数
焊缝空间位置
坡口
形式
厚度（mm）
第一层焊缝
其它各层焊缝
焊条直径（mm）
焊接电流（A）
焊条直径（mm）
焊接电流（A）
平焊
对接
V形
5～6
3.2
100～130
3.2
100～130
4.0
160～210
4.0
160～210
≥6
4.0
160～210
4.0
160～210
5.0
220～280
X形
≥12
4.0
160～210
4.0
160～210
5.0
220～280
立焊对接
V形
＜10
3.2
90～120
4.0
120～160
4.0
120～160
4.0
120～160
3.2
90～120
4.0
120～160
4.0
120～160
5.0
160～200
X形
12～18
3.2
90～120
4.0
120～160
4.0
12～160
4.0
120～160
≥19
3.2
90～120
4.0
120～160
4.0
120～160
5.0
160～200
横
对接
焊缝
单边V形
5～8
3.2
90～120
3.2
90～120
3.2
90～120
4.0
140～160
≥9
3.2
90～120
4.0
140～170
4.0
140～170
4.0
140～170
双单边V形
14～18
3.2
90～120
4.0
140～170
4.0
140～170
4.0
140～170
≥19
4.0
140～170
4.0
140～170
仰对
接焊
缝
V形
5～8
3.2
90～120
3.2
90～120
90～120
4.0
140～160
≥9
3.2
90～120
4.0
140～160
4.0
140～160
4.0
140～160
X形
12～18
3.2
90～120
4.0
140～160
4.0
140～160
4.0
140～160
≥19
4.0
140～160
4.0
140～160
3.3.3.2低碳钢、热轧及正火钢CO2半自动气体保护焊推荐工艺参数气体流量（L/min）
表3.3.3.2低碳钢、热轧及正火钢CO2半自动气体保护焊推荐工艺参数
焊接条件
焊接位置
焊丝规格（mm）
焊接电流（A）
焊接电压（V）
焊接速度（cm/min）
气体流量（L/min）
平焊
φ1.2
170~320
22~28
20~45
8~20
立焊
φ1.2
170~300
22~27
15~45
8~20
横焊
φ1.2
170~320
22~28
20~45
8~20
3.3.3.3低碳钢及热轧、正火钢手工钨极氩弧焊推荐工艺参数
表3.3.3.3低碳钢及热轧、正火钢手工钨极氩弧焊推荐工艺参数
钨极直径（mm）
焊丝直径（mm）
焊接电流
（A）
焊接电压
（V）
喷嘴直径
（mm）
钨极伸出长度（mm）
氩气流量
（L/min）
2.0
2.0
60～120
12～18
8～16
3～8
5～10
2.5~3
2.5
90～130
12～18
8～16
3～8
5～15
3.4施工过程应注意的问题
3.4.1焊接一般规定
3.4.1.1焊前应将坡口及两侧20mm范围内的油污、铁锈、污物清理干净。
3.4.1.2地线应于焊件接触牢固，焊接时在坡口内引弧，
3.4.1.3焊接屈服强度≥440Mpa的焊件表面不得有电弧擦伤等缺陷。
多层焊第一道焊缝需用小直径焊条及小线能量进行焊接，减小熔合比。
3.4.1.4每道焊缝要尽量一次焊完，如因故中断应按工艺要求进行缓冷措施，重新焊接时应进行检查，确认无缺陷后方可按原工艺焊接。
3.4.1.5有预热要求的钢材焊接层间温度不低于预热温度。
3.4.1.6焊接收弧时应将弧坑填满，多层焊时层间接头应错开30~50mm。
3.4.1.7管道底层焊缝宜采用钨极氩弧焊打底，当母材含合金总量超过5%时焊缝背面应通氩保护。
3.4.1.8根据钢材种类和焊接工艺评定需要进行后热处理的钢，焊缝完成后不能立即进行热处理时应进行后热，后热温度一般200℃~350℃，保温时间于壁厚有关，一般不低于0.5小时。
3.5施工环节及重要工序
3.5.1压力容器产品焊接试板及锅炉炉管的代样（试管）
3.5.1.1压力容器每台至少应做产品焊接试板一块，试板的备制、数量、位置按GB150-98执行。
锅炉炉管的代样（试管）按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》进行
3.5.1.2产品试板的钢号、批号、规格、焊接及热处理工艺均应与容器壳板相同，试板应由施焊容器的焊工，在与容器焊接相同的条件下焊接（一般点固在容器筒体纵焊缝延线上焊接）；
3.5.1.3试板焊缝检验项目应和容器相同，容器有热处理要求的试板应与一起进行热处理。
3.5.1.4试样的尺寸、截取、试验方法及合格指标应符合《钢制压力容器焊接试板的力学性能检验》JB4744-2000的有关规定执行。
3.5.2焊缝内部缺陷的返修
3.5.2.1经射线或超声波检查的焊缝，发现超标缺陷时，应按检测结果分析缺陷性质、产生原因，并确定位缺陷所在部位（必要时可再用超声复测）确定修补侧；
3.5.2.2内部缺陷的清除采用砂轮磨削或碳弧气刨的方法进行，当采用气刨清除时应用砂轮磨去渗碳层，修整刨槽至便于焊接形状，并确认缺陷完全清除后再进行焊补，
3.5.2.3压力容返修清除缺陷的深度不得超过容器厚度的2/3。
如达到2/3缺陷仍未完全清除时，应停止清除并进行焊补，然后从另一侧再次清除和焊补；修补焊缝的长度不得小于50mm，且返修后应按原探伤方法进行检验。
3.5.2.4同一部位（焊缝内、外侧各作为一个部位）的修补不宜超过两次，对经过两次修补仍不合格的焊缝，应编制返修工艺，采取可靠的技术措施，经单位技术负责人批准后方可实施修补；
3.5.2.5焊缝返修工艺应与焊接工艺相同，
3.5.2.5焊接修补的部位、次数和检测结果应作好记录。
3.5.3焊前预热及焊后热处理
3.5.3.1预热
（1）焊前预温度应根据焊母材化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、工作环境、气候等条件综合考虑，必要时通过焊接性试验确定。
（2）要求焊前预热的焊件，其层间温度应不低于热温度。
（3）预热时应保证坡口两侧均匀受热，预热范围应以对口中心为基准，两侧各不小三倍焊件壁厚，且不小于100mm范围。
（4）不同钢号相焊时预热温度按预热温度要求较高的钢号选取。
（5）当焊件温度低于0℃时，所有未要求预热钢材的焊缝也应在始焊处100mm范围内预热15℃以上。
（6）常用部分钢号推荐焊前预热温度
表3.5.3.1常用部分钢号推荐焊前预热温度
序号
钢号
厚度（mm）
预热温度（℃）
1
Q235A、Q235B、Q235C、20、20g、20R、20G
30~50
≥50
＞50~100
≥100
＞100
≥150
2
16Mn、16MnR
30~50
≥50
＞50
≥150
3
15MnVR、15MnNiR
30~50
≥50
＞50
≥150
4
20MnMo
任意厚度
≥100
5
18MnMoNbR
任意厚度
≥180
6
20MnMoNb
任意厚度
≥200
3.5.3.1焊后热处理
（1）焊后热处理应按设计要求进行，
（2）当设计无具体规定时，可根据焊母材化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程、应力腐蚀等条件综合考虑确定。
（3）热处理加热范围应以焊缝中心为基准，两侧各不小三倍焊件壁厚，且不小于25mm，加热区以外的100mm范围应于保温。
（4）热处理后进行返修或硬度检查超过规定要求的焊缝应重新进行热处理。
（5）常用部分钢号推荐焊后热处理规范
表3.5.3.1常用部分钢号推荐焊后热处理规范
序号
钢号
热处理温度（℃）
最短保温时间（h）
1
Q235A、Q235B、Q235C、10
20、20g、20R、20G
600~640
1、当焊后热处理厚度
δPWHT≤50mm时
为δPWHT/25h，但最短时间不低于1/4h
2、当焊后热处理厚度
δPWHT＞50mm时，
为2+1/4×（δPWHT-50）/25
2
16Mn、16MnR
600~640
3
15MnVR、15MnNbR
540~580
4
20MnMo
580~620
5
18MnMoNbR
20MnMoNb
600~640
（5）当采用氩弧焊打低时，焊前预热温度可比表中规定的下线温度降低50℃。
4质量检查
4.1质量检验方法：
目视检验、无损探伤、压力试验
4.2质量检验标准按《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236执行
4.2.1外观
4.2.1.1焊缝应与母材圆滑过度，Ⅰ、Ⅱ级焊缝表面不允许有裂纹、气孔、夹渣、未焊透、弧坑、咬边等缺陷。
抗拉标准值下限大于540Mpa的普通低合金钢焊缝表面不允许有咬边缺陷。
Ⅲ、Ⅳ级焊缝表面咬边深度≤0.05δ,且≤0.5mm,连续长度≤100mm，焊缝两侧咬边总长度≤10%焊缝全长。
4.2.1.2焊缝余高
（1）管道：
（Ⅰ、Ⅱ级焊缝）e≤1+0.1b,且≯3mm。
（Ⅲ、Ⅳ级焊缝）e≤1+0.2b,且≯5mm。
见下图
b
e
（2）压力容器：
A、B类焊缝余高不得大于焊件厚度10%，且不大于3mm。
4.2.1.3角焊缝焊脚高度不得低于设计要求。
4.2.1.4焊缝宽度以每侧超过坡口2mm为宜。
4.2.2无损探伤
4.2.2.1检测方法及合格标准应按设计规定执行，当设计无规定时，应按下列要求进行。
（1）压力容器按GB150规定。
（2）其余设备和管道按《工艺管道工程施工及验收规范》GB50235。
《现场设备工艺管道焊接工程施工及验收规范》GB50236。
《石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范》SH3501执行。
4.2.2.2焊缝内部缺陷的无损检测应优选用射线探伤方法，且符合国家现行的JB4730《压力容器无损检测》的规定。
4.2.2.3无损探伤检验应在焊接完成24小时后进行，且焊缝必须经外观检查合格；
4.3特殊工艺或关键控制点
表4.3特殊工艺或关键控制点
序号
关键控制点
主要控制方法
1
焊材管理
焊材烘干、发放均应记录，焊工使用焊条应携带保温筒，锅炉、压力容器、压力管道应做到有可追溯性。
2
焊接环境
室外作业，手工焊时风速＜8m/s、气体保护焊时风速＜2m/s、雨雪
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