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管道焊接方案
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管道焊接方案（总18页）
江苏中国科学院能源动力研究中心
输运床气化中试装置项目
焊接施工方案
批准：
编制：
中国化学工程第十六建设有限公司
二○一三年五月
1.编制说明
江苏中国科学院能源动力研究中心输运床气化中试装置项目，工艺介质有脱盐水、蒸汽、氮气、氧气、仪表空气、工厂空气、新鲜水、药剂、压缩空气、废水、冷凝水、浓水、除尘煤气、脱硫煤气、放空煤气、高压灰水、高压氮气等，本工程管道选用材质主要有20、Q235-B、15CrMoG、0Cr18Ni9等。
为保证焊接质量满足规范、规程的要求，特编制本焊接施工方案，作为焊接技术指导。
管道安装应根据质量技术监检机构相关要求另行编制施工方案。
2.编制依据
《工业金属管道工程及验收规范》GB50235-97；
《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》GB50236-98；
中国化学工程第十六建设公司《焊接工艺评定汇编》；
3.焊接及无损检测
无损检测委托程序
无损检测程序
工艺管道检验
按照GB50235-97对管道进行分类（级），并按规定比例探伤。
管道的检测程序如下：
射线探伤的编号方法
工艺管道
区域代码——管号——焊缝编号——片位号
射线底片上的标记要求
每张底片上要有区号、管号、焊缝编号、片位号、定位标记、投照日期、象质计。
所有标记的位置要求离开焊缝边缘10mm。
4.焊接人员及焊接设备要求
本工程所有焊工均必须持有按《锅炉压力容器焊工考试规则》考试合格并由技术监督部门颁发的焊工合格证，且只能从事合格证有效范围内的焊接工作。
焊接技术员和焊接检查员
选派有经验的、长期从事化工建设焊接技术工作和焊接质量检查工作的人员，担任本工程焊接技术员和焊接检查员。
焊接检验员
焊接检验员应具备省级质量技术监督局颁发的Ⅱ级RT、PT以上无损检测资格证。
焊接设备要求
本工程工艺金属管道全部采用逆变直流焊机，其中：
（1）手工电焊采用BXZ-500型焊机；
（2）手工钨极氩弧焊采用逆变焊机。
5.焊接材料和气象管理
焊材管理
本工程使用的焊接材料品种较多，由于许多焊接材料外形相同或相近，使用时极易混淆，从而造成焊接质量不合格。
特别是当焊缝使用相近焊材焊后，使用常规检测手段（外观检查、X光探伤、超声波探伤等）无法检测出不合格，不合格焊缝很可能投入使用，存在巨大安全隐患。
因此必须对焊材采购、入库验收、保管、领用发放和使用进行严格管理。
焊材入库前检查
焊材入库时,必须对焊材的包装、数量和外观进行检查，并核对合格证、质量证明书。
符合相应标准后才能入库投入使用。
焊材保管、烘焙和使用
（1）专门设置焊材库,并由一名焊材保管员负责焊材的保管、焊丝的清洗及焊条的烘焙和焊材的发放、回收，并做好各种记录。
（2）不同牌号的焊材分开存放和烘焙,防止混用。
（3）焊条使用前按说明书规定进行烘焙。
一般情况下，酸性焊条100～150℃烘焙1小时。
碱性焊条350～400℃焊条烘焙1～2小时后置于150℃保温箱中存放。
使用时用保温筒盛装，随用随取。
使用超过4小时应重新烘焙。
（4）焊工凭焊接技术员签发的领料单领取焊材。
气象管理
焊接环境出现下列任何一种情况时，必须采取防护措施，否则应停止施焊：
（1）手工焊时风速>8m/s、气体保护焊时风速>2m/s；
（2）相对湿度>90%；
（3）雨雪天时。
焊接施工程序
坡口加工→焊前清理→组对→焊接→焊接检验
6.主要焊接施工方法
坡口加工
DN80以下碳钢和不锈钢管子采用砂轮切割机切割下料,并采用角向磨光机打磨坡口；
≥DN80碳钢管子采用气割下料并切割坡口，然后使用角向磨光机将坡口打磨平整，去除坡口表面的热影响层。
重要介质碳钢管子采用管子割断机和管子坡口机进行切割并加工坡口；
≥DN80不锈钢管子应采用等离子切割机进行切割下料，并采用管子坡口机加工坡口；
对接焊缝坡口型式和尺寸要求
管道坡口型式和尺寸
管道材质
壁厚δ
（mm）
坡口型式
坡口尺寸
间隙c
（mm）
钝边p
（mm）
坡口角度α
（mm）
碳
钢
≤
0～
—
—
3～9
0～2
0～2
65～70
不
锈
钢
≤2.
0～2
—
—
～9
0～
0～
60～65
钢板坡口型式和尺寸
材质
壁厚δ
（mm）
坡口型式
坡口尺寸
间隙c
（mm）
钝边p
（mm）
坡口角度α
（mm）
碳
钢
8～10
2
45
不
锈
钢
10～12.
2
60
8
60
8
2
45
焊前清理
碳钢管道及碳钢板组对前先用角向磨光机将坡口及附近20mm范围内母材表面上的锈蚀打磨干净。
不锈钢管道及不锈钢板使用丙酮或酒精将坡口及附近20mm范围内管子内外表面仔细擦洗，以去除油污、水分等有害物质。
焊丝先用砂纸打磨，然后用丙酮或酒精擦洗。
组对
碳钢板及管子组对时做到内壁平齐，错边量不超过壁厚的10%.
尽可能减少固定焊口且要避免强力组对。
不锈钢管道点固焊时，管内必须充氩保护。
管口留出点焊位置，其余用白胶布封住。
点固前用点燃的火柴在点固焊部位试验管内氩气纯度，以保证点固焊缝背面氩气保护良好。
点固焊后要保证焊口不受弯曲或敲击震动，以防点固焊缝开裂。
焊接
焊接方法选择
焊接方法选择
材质种类
牌号
规格
焊接方法
碳钢及铬钼钢
20#
≤DN50
手工氩弧焊
＞DN50
氩电联焊
不锈钢
304
≤DN65
手工氩弧焊
＞DN65
氩电联焊
焊接材料选择
焊接材料选用表
母材类型
焊材类型
SMAW
GTAW
GMAW
20#+20#
E4303（J422）
H08Mn2SiA
/
Q235-B+Q235-5
E4303（J422）
H08Mn2SiA
/
15CrMoG+15CrMoG
R307
R31
/
0Cr18Ni9+0Cr18Ni9
A102
H0Cr21Ni10
/
0Cr18Ni9+0Cr18Ni9（固定口）
A132
TGF308L
/
（1）为避免气体对焊接的不利影响，手工氩弧焊氩气纯度应≥%。
（2）在施工前应熟悉施工图及施工方案的工艺、技术说明，并按相关的工艺操作程序施工。
焊接工艺要点
不锈钢管道焊接
（1）不锈钢管道焊接时焊接地线应跟母材接触良好，不得直接搭放在管子表面或内壁上。
不得在管子上随意打弧、引弧和试验电流。
（2）不锈钢管道手工钨级氩弧焊打底焊时管内必须进行充氩保护，防止根部焊缝氧化。
（3）不锈钢管子不得跟碳钢直接接触，且不得用铁锤敲打；焊接时管子放到不锈钢垫板或不锈钢滚轮架上,尽可能采用转动平焊；焊缝层间清理应使用不锈钢刷。
（4）焊接时焊工应带干净的手套。
（5）不锈钢管道焊接时管内氩气保护应提前充氩，待排尽管内空气后才能开始焊接。
焊接时坡口间隙部位用白胶布封住，边焊边撕。
（7）不锈钢管道焊后对焊接接头进行酸洗和钝化处理。
（8）由于飞溅、电弧擦伤会造成晶间腐蚀，故在焊缝两则150mm范围内涂白垩粉，严禁在焊缝处引弧。
（9）不锈钢板焊接采用小电流、多层多道的小线能量焊接，以减小焊接接头在敏化温度区间的停留时间，降低过热程度及残余应力。
（10）焊接检验
不锈钢手工氩弧焊焊后进行表面色泽检验，表面色泽应达到下表规定。
不锈钢管道手工氩弧焊焊缝表面色泽标准
焊缝表面颜色
保护效果
质量
银白色、金黄色
最好
合格
蓝色
良好
红灰色
较好
灰色
不好
不合格
黑色
最坏
铬钼钢管道焊接（15CrMoG）
（1）铬钼钢管道经火焰切割的坡口在组对前进行100%渗透检测确认无裂纹、分层、夹渣等缺陷；
（2）施焊时从两定位焊缝中间起焊，采用小摆动操作，确保两侧熔合良好，背面成型良好。
手工电弧焊时，采用短弧连续焊，不允许用灭弧焊，以避免空气进入熔池而产生气孔。
收弧时应避免在障碍位置并填满弧坑，每一收弧处必须用角向磨光机打磨，确认无裂纹后才能继续焊接。
焊接时运条可采用月牙形运条方式进行。
（3）填充和盖面采用SMAW，引弧应在坡口内进行，焊接时采用小摆动操作，层间清理要彻底，各层间接头应错开，焊口焊完后要及时清理焊缝表面。
（4）铬钼耐热钢焊口施焊前应根据表4进行焊前预热（包括点固焊），预热范围以对口中心为基准，两侧各不小于100mm，预热保持时间为5min以上，且必须达到下表规定的预热温度，预热方法采用电加热或采用火焰加热，必须保证热透且温度均匀，电加热采用K型热电偶测温，火焰加热采用便携式点温计或红外线测温仪测温。
（5）铬钼耐热钢管道的管托及支吊架等角焊缝由于现场无法进行热处理，使用A407焊条焊接可不做热处理。
管道焊接预热、层间、后热温度（℃）
管道材质
预热温度
层间温度
后热温度
备注
15CrMo
150℃～200℃
≥预热温度
200℃～350℃
壁厚≥10mm
施焊时，层间温度不低于预热温度。
施焊过程中应连续焊完。
若被迫中断时，应立即进行200～350℃×30min的后热处理，以防产生裂纹。
重新焊接时应按原方法重新预热方可焊接。
焊口焊完后宜立即进行热处理，如不能立即进行热处理须立即对焊缝进行200～350℃×30min的后热处理并保温缓冷。
焊后热处理
热处理技术要求
（1）管道焊后热处理，其处理温度、时间范围见下表。
当温度T≥300℃时按下表要求控制升、降温速度；T＜300℃时，不要求控制，但升温时不宜太快、降温时应保温缓冷。
不同厚度的接头按较厚组成件要求进行热处理；异种钢接头的热处理温度范围按较重要一侧材料进行但温度不应超过两者中任一钢号的下限。
（2）焊后热处理宜在焊接完成后马上进行。
如焊后不能立即热处理，必须用氧—乙炔火焰或电阻加热将焊缝区加热到200～350℃并保持30分钟以上，然后保温缓冷，其加热范围与热处理时相同。
（3）焊后热处理采用电阻加热法进行。
加热范围为焊缝两边各向外至少三倍于焊缝宽度且不小于100mm，以消除应力和改善组织。
采用各种长度的绳形或各种规格的履带式加热器进行加热、K型热电偶测温、硅酸铝纤维毡或玻璃纤维被保温、RZK—130或3120型热处理控制器控制温度、长图式打点自动温度记录仪记录温度曲线。
（4）测温点应在加热区内，且不少于两点，测温点应对称分布。
热电偶固定方式采用用铁丝捆扎，使热电偶紧贴在被加热面上。
加热器的布置及保温材料的裹覆
（1）绳形加热器沿着管道周向以焊缝为中心逐圈缠绕，履带式加热器以焊缝为中心沿管道周向均匀布置，加热器不允许重叠。
（2）待热电偶、加热器装好后，先在加热器表面包一层硅酸铝纤维毡，再在外面包上玻璃纤维被，并用铁丝扎紧。
（3）保温被裹覆厚度为60～90mm，加热区以外的不小于100mm范围内应予以保温。
热处理注意事项
（1）热处理必须设专人负责，正式升温前，必须检查测温点的装设是否符合要求。
测温点装设的好坏是保证热处理质量的关键；必须予以重视，应防止发生过烧及未达到热处理温度的现象。
（2）进行水平管道的焊口热处理时，焊口两侧各500～1000mm处应垫以支撑；进行垂直管道的焊口热处理时，先在焊口下面500～1000mm处上好管卡，然后用链式起重器挂起。
以免在长时间的高温作用下，管道负荷使焊口处的管道变形。
（3）热处理接线方式见图（为RZK-130型或RZK-3120型三单相接线图）。
热处理控制器应放在干燥、通风的绝缘物上，接头处需有良好的绝缘，严防输出短路，同时应注意避免金属颗粒进入散热孔。
热处理接线方式图
（4）当电源、热电偶、加热器、保温被经检查无隐患后，控制器打开电源开关，先给电阻加热器通以一定的电流，预热3～5分钟后，再按升、恒、降温的工艺要求进行温度调节控制。
（5）开启电源后，如“输出调节”旋钮在“O”位置，温度表示值开关扭到“测量”位置，温度表指示为焊缝表面温度。
如指针反方向移动，则表示热电偶接反；如指针打满刻度则表明热电偶断路或未接好。
（6）热处理过程应保证供电，不得中途停电。
因停电或加热器烧断而达不到热处理温度曲线要求的焊缝，必须按热处理的要求重新进行热处理。
（7）操作热处理设备人员不得擅自离开工作岗位，以避免设备失控发生事故。
每次热处理工作完成后，应将保温被放置好，避免被雨水淋湿后无法使用。
热处理工艺要求
升、降速度及恒温温度：
在300℃以下自由升降温，300℃以上的升降温速度及恒温温度按下表执行。
管道材质
对接
焊缝δ
热处理温度（℃）
恒温时间（min）
最短恒温时间（h）
升温速度（℃/h）
最大加热速度（℃/h）
降温速度（℃/h）
最大冷却速度
（℃/h）
15CrMo
≥10
650～700
3×δ
1
5125/δ
220
6500/δ
260
焊缝检测
所有焊缝进行外观质量检查，外观质量检查使用焊接量规。
焊缝质量要求如下：
（1）焊缝表面无裂纹、气孔、夹渣和熔合性飞溅等缺陷；
（2）对接焊缝咬边深度小于，长度不大于焊缝总长度的10%，且每段咬边连续长度小于100mm；
（3）对接焊缝表面加强高不大于焊缝宽度的倍+1mm，且最大不超过3mm；
（4）角焊缝焊脚尺寸符合设计规定。
焊缝与母材平滑过渡，其咬边深度不大于。
（5）外观质量不合格的焊缝必须返修合格，否则不允许进行射线等无损检测。
无损检测
重要管道对接焊缝经外观检查合格后，还必须进行射线探伤检验。
射线探伤按要求比例进行抽查。
非标设备的对接焊缝进行射线探伤检查，其探伤长度不少于各条焊缝全长的10%，并符合JB4730-94中Ⅲ级为合格。
热处理后复验
对于热处理后的焊缝表面布氏硬度检验，检验数量不少于热处理焊口数的20%，每个焊接接头检查不少于一处，每处不少于三点（焊缝、热影响区及母材各一点）。
焊缝硬度值应不超过母材布氏硬度HB+100HB。
热处理后对焊缝进行10%的超声检测及渗透或磁粉检测以无裂纹为合格。
焊缝返修
（1）经目检或着色检验，表面质量不合格的焊缝应及时打磨、补焊并修正。
（2）经射线或超声波探伤，发现内部有超标缺陷的焊缝应按无损检测人员提出的返修单所指定的位置，用角向磨光机仔细打磨，消除缺陷后，仍按正式焊接工艺规范补焊，补焊后再进行射线或超声波探伤。
焊缝返修应由有相应合格项目、技术水平高的优秀焊工担任。
（3）对于焊后要热处理的焊缝，返修后还应进行热处理。
需作硬度检验的焊缝，热处理后要重做硬度检验。
（4）对于热处理后，硬度值超过规定的焊缝也应重新进行热处理，并重新做硬度检验。
（5）同一部位焊缝的返修次数不应超过两次。
如超次返修应制订返修措施，并经施工单位技术负责人批准后，方可进行返修，并做超次返修记录。
7.劳动力安排
焊接人员需用计划
序号
工种
人数
备注
1
焊接技术员
1
具备中级以上焊接工程师证
2
焊接检验员
1
具备中级以上质检员证
3
氩弧焊工
10
具备氩弧焊合格证
4
电弧焊工
20
具备电弧焊合格证
5
探伤工
2
具备Ⅱ级RT、PT以上无损检测资格证
8.焊接施工机具需用计划
施工机具和手段用料需用计划
序号
名称
规格型号
数量
1
逆变氩弧焊机
ZX7-400B
10台
2
逆变手工电弧焊机
BXZ-500
20台
3
X光射线探伤机
2台
4
等离子切割机
LNG8-100
3台
5
管子坡口机
2台
9.质量保证措施
焊接必须由合格焊工操作，要求持证上岗。
施工前焊接技术人员编制焊接方案向施工班组进行技术交底。
严格按照焊接工艺所选择的参数对非标设备、工艺管道进行焊接。
焊接过程中，焊工必须遵守工艺纪律。
焊接技术人员和焊接检查员要加强检查，发现违规作业现象应及时予以纠正。
正确选用焊条、焊丝及其它各种焊接用材。
严格按照设计要求和规范规定加工坡口及焊接。
及时详细的做好各种焊接记录
经自检、专检发现的不合格焊口必须及时进行返修。
无损探伤人员及时反馈探伤信息，以便组织不合格焊口的返修。
雨、雪、大风、雾天要做好焊接防护措施。
10.安全技术措施
现场所有施工人员必须遵守HSE的安全规章制度和操作规程。
遵守施工临时用电组织设计和HSE管理方案中安全的注意事项，在焊接施工中对触电、烫伤、火灾、高空坠落等危险源做好安全防护的同时，并注意以下几点：
（1）所有电焊机和用电设备必须有可靠接地。
（2）电焊机用电必须有专人负责，每天在焊接施工结束后切断电源并挂停电标识牌。
（3）电焊机必须符合现行相关标准规定的安全要求，电焊机应一机一闸，并有防漏电、短路保护措施，且接地良好。
（4）铆、管工帮助焊工组对时，为防强烈弧光辐射，应带手套、戴防紫外线眼镜、穿戴好工作服和安全帽。
（5）登高作业必须佩戴安全带，高空中搭设的跳板必须绑扎牢固和挂好安全网。
（6）对重点放火部位要明确责任人，并配备监护人员及灭火器。
（7）电缆外皮必须完整，绝缘良好、柔软，外皮破损时应及时修补完好。
（8）焊钳必须有良好的绝缘性与隔热能力，手柄有良好的绝缘层。
（9）合理安排探伤时间（探伤时间安排在23：
00～02：
00）并提前8h书面通知业主，探伤期间由专人设立醒目标志和警戒区，防止外人误入。
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