高压碳钢管焊接和热处理作业指导书.doc

目 录
1、工程概况
2、编制依据
3、高压碳钢管道焊接性分析
4、焊接人员和焊接设备规定
5、焊工代号、焊接材料管理
6、焊接准备
7、焊接及热解决施工程序
8、焊接及热解决工艺
9、焊接检查
10、焊接防护措施
11、质量保证措施
12、安全保证措施

1、工程概况
山东奥宝化工集团有限公司采用先进技术节能升级改造合成氨项目采用了20#材质高压化肥设备用无缝钢管，高压管道规格自Φ35×9～Φ325×50，共1335.2m。根据《现场设备、工业金属管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）规定，管道壁厚26mm≤δ≤30mm时，需焊前预热；δ＞30mm时，需焊前预热，焊后规定进行热解决。施工时必须由具有高压管道焊接资格和经验的优秀焊工施焊。焊前规定进行焊工考试和编制出合理的焊接工艺措施。
2、编制依据
2.1山东奥宝化工集团有限公司采用先进技术节能升级改造合成氨项目施工图纸；
2.2《现场设备、工业金属管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）
2.3《石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程》（SHJ520-91）；
2.4《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》（SH3501-2023）；
2.5我公司《焊接工艺评估汇编》
3、高压碳钢管道焊接性分析
●当管道壁厚δ≥30mm时，由于坡口大，内壁和外壁之间的宽度差大，焊接填充量大，焊接时间长，在焊接过程中就容易产生残余应力，故焊后需要进行热解决。
●当管道壁厚δ≥26mm时焊前预热温度100～200℃；δ＞30mm时，焊口焊完后若不能及时进行焊后消除应力热解决焊时，应立即进行200～300℃，15～30分钟后热解决，然后保温缓冷，后热解决温度600～650℃。
●控制焊接区组织转变的进程是焊接质量控制的要点。在焊接过程中必须严格控制焊件的层间温度，使其保持在预热温度或更高的温度。另一方面要控制从层间温度冷却至焊接后热解决开始的时间间隔。焊后若不能及时进行焊后热解决，应立即进行后热解决。
● 碳钢管道的化学成分和机械性能见下表。
元素含量（%）
C
Mn
Si
S
P
0.17~0.24
0.35~0.65
0.17~0.37
≤0.03
≤0.03
机械性能
σb（MPa）
σs（MPa）
δ
HB
≥410
≥245
25
≤187
4、焊接人员和焊接设备规定
4.1焊工
参与高压碳钢管道焊接的焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》通过考试，取得技术监督部门颁发的焊工合格证，具有高压碳钢管焊接合格项目，且具有高压碳钢管焊接经验，才干参与本工程高压碳钢管道焊接施工。
4.2焊接和热解决责任工程师
本工程建立安装质量保证体系，高压碳钢管道焊接时焊接和热解决责任工程师必须到岗。焊接责任工程师和热解决责任工程师，应具有高压碳钢管道焊接及热解决经验。
4.3焊接检查员
焊接检查员即无损检测人员须具有II级以上射线探伤资格证。
4.4 高压碳钢管道焊接人员配备计划见下表
焊接人员配备计划
序号
工 种
人 数
资 格
1
焊工
6
具有GTAW焊接合格项目
2
热解决工
4

3
焊接技术员
1
焊接责任工程师担任
4
热解决技术员
1
热解决责任工程师担任
5
焊接检查员
1
质检责任工程师担任
6
焊接检查员
2
具有RT II级探伤资格证
4.5焊接及热解决设备规定及配备
高压碳钢管道焊接所有采用先进的ZX7-400ST型电弧焊/氩弧焊两用直流逆变焊机。焊后使用绳型电加热器和DWA-180Kw电脑温控设备进行热解决。
5、焊工代号、焊接材料管理
5.1焊工代号管理
●对参与本工程施工的焊工进行统一编号。焊工代号一经拟定，在施工过程中不再变动，一名焊工离岗后，与其相应的焊工代号即相应空缺。
●将具有焊工姓名、相应代号和合格项目的焊工登记表交项目部一份。
●焊工必须在他本人施焊的焊接接头上，距焊缝最后收弧处20mm部位用钢印打上本人代号。
●焊接责任工程师应作好焊接记录，并将焊缝代号及其所焊焊工代号在焊接记录图上标出。
5.2焊接材料管理
加强焊材管理，对铬钼钢管道专用焊材采用如下特殊管理措施：
●焊条的保管、烘干、发放统一由供应部门负责，供应部门设铬钼钢管道专用焊材库和焊材烘干室、配备去湿机和干湿温度计以及温湿度自动记录仪使焊条库相对温度保持在60%以下。
●焊条分类堆放，并有明显标记，注明焊条牌号和规格。
●根据工程进度和安排，焊条烘干负责人凭焊接责任工程师签发的领用单领取焊条并进行烘干。
●焊条启封后一方面由焊条烘干负责人对焊条进行外观检查，确认合格后立即放入烘箱，通过烘干的焊条转入恒温箱内存放并做好记录。
●焊工凭焊接责任工程师签发的焊条领用卡和焊条筒去领取焊条（以根计）。
●焊工焊前核对焊条尾部的色标，确认无误后方可使用，当班所剩焊条和焊条头应退回烘干室，按规定重新烘干并标记，经二次烘干仍未用完的焊条不得用于正式工程。
●焊丝使用前用砂纸打磨表面的氧化膜，然后用丙酮擦洗脱脂。

6、焊接准备
6.1材料验收
对到货的高压碳钢管道及管件，除对质量证明文献和外观进行验收外，还应进行100%的光谱及硬度检查，确认材质无误和其热解决状态符合退火状态供货的规定，其硬度≤187HB。
6.2 焊接工艺评估
焊接前严格按公司《质量保证手册》中《焊接控制程序》和《热解决控制程序》规定进行焊接工艺评估。焊接工艺评估试件采用与正式焊相同的管材、焊接材料和相同的焊接条件。
6.2 编制焊接及热解决工艺规程
根据焊接工艺评估报告和工程情况，编制焊接及热解决工艺规程。
6.3焊工培训考试
焊工正式焊接前必须模拟现场条件进行练习培训，只有通过业主主持的考试后才干上岗正式焊接。
7、焊接及热解决施工程序(见下页图)

8、焊接及热解决工艺
8.1焊接及热解决工艺参数
高压碳钢管道焊接及热解决工艺参数见表一和表二：
8.2焊接及热解决工艺要点
●焊前准备
为保证焊缝背面成型良好，采用了氩弧焊打底。焊道坡口两侧里外10~15mm范围内及所用焊丝都要彻底去除锈蚀、油污、结垢等杂物，直到呈钞票属光泽。施工现场设好防风雨棚，避免风和雨的影响。
●焊前预热
预热的目的是减少焊件与焊缝的温度梯度，减少焊接接头的冷却速度，减少温差所导致的应力和淬硬组织，预热是防止冷裂纹产生的有效措施之一。预热采用电加热法，在坡口两侧均匀进行，热透而无局部过热。预热温度为100-200℃，预热范围不小于100mm，加热区以外的100mm范围内予以保温。
●预热后立即进行手工钨极氩弧焊打底，打底焊应一次连续焊完。底层焊道规定焊透、成型好、焊肉厚度约3mm。

高压碳钢管的施焊程序
坡口制备
焊前准备

坡口检测

组 对
预 热

定位焊

充 CO2

预 热

焊 接

热解决

硬度检测检测检测
N

交付安装或交付试压
RT
N

表一：高压碳钢管道焊接及热解决工艺参数
20#
焊接方法
GTAW +SMAW
焊接材料
焊条
J427
焊丝
H08Mn2SiA
焊条烘干温度×时间
(350-400℃) ×2h
坡口加工
方法
机械加工
坡口角度
60±50
坡口钝边
1.5±0.5°
焊前预热温度（℃）
100-200
焊前预热方法
电加热法
规范参数
线能量适当增大，一个焊口应连续焊完
层间温度（℃）
≥150-200
后热
立即200-300℃恒温30min保温缓冷
焊后热解决
热解决温度（℃）
600-650
恒温时间（min）
60
加热速度（℃/h）
≤330
冷却速度（℃/h）
不得大于260℃/h，300℃以下空冷
注：依据SHJ520-91，厚度为30mm以下管子焊缝不进行热解决，但焊后必须立即用干燥的石棉绳或岩棉被进行保温缓冷。

表二：高压碳钢管道焊接及热解决工艺参数
焊接
位置
焊接
层次
焊接
方法
焊 材
焊接电流
焊接
电压
（V）
焊接
速度
(cm/min)
牌号
直径
(mm)
极性
电流
(A)
水平
固定
打底层
GT
AW
H08Mn2SiA
Φ3.2
正接
105-120
13-14
4-6
其余层
SMAW
R307
Φ4.0
反接
90-100
22-24
5-7
Φ4.0
90-100
22-24
5-7
Φ4.0
90-100
22-24
5-7

●用手工电弧焊进行填充盖面，并在保持不低于预热温度的条件下，将焊缝一次连续焊完。如中断焊接，须采用后热、缓冷等措施。再进行焊接前须检查，确认无裂纹后按原工艺规定继续焊接。
●后热
焊完后若不能及时进行焊后热解决，应立即进行200~300℃，15-30min的后热解决，保温缓冷。减少接头的焊接应力，减少冷裂纹。
●焊后热解决
焊后热解决目的是对高压碳钢管道焊缝进行高温回火，以改善组织，提高热强性和消除残余应力。焊接热解决时应编制热解决施工技术措施，在技术措施上，要逐根列出需热解决的管道号，并明确热解决参数。主管技术员要按图纸及规范编制“热解决委托单”，随同管段图下发给热解决班组，并监督执行，保证热解决工作进行得及时，对的。热解决的焊道应包含仪表管咀、加强管接头，支吊架角焊缝等，不得漏掉。
焊后热解决采用（绳型电加热器）电加热法，用硅酸铝纤维棉保温，DWA-180Kw电脑温控设备自动测温和打印热解决曲线。热解决工艺曲线见下图。

（℃）
650℃±20℃×0.5(1.0)h
800
700
600
500 空冷
400
300
200
100
0
1 2 3 4 5 6 时间（h）

9、焊接检查
9.1外观检查
外观质量应符合下表规定。
焊缝外观质量规定
焊缝外型尺寸
焊缝表面缺陷
焊缝成型
焊缝余高(mm)
焊缝每侧增宽(mm)
裂纹、气孔、夹渣
咬边尺寸
深度mm
长度mm
与母材圆滑过渡
0~2
≤2
不允许
＜0.5
∑1≤10%L
9.2 内部检查
对接焊缝进行100%无损检测。射线检测合格等级为Ⅱ级。
对先进行无损检查后进行热解决的焊缝，焊后热解决完毕后，对热解决焊口作10%超声检测，以无裂纹为合格。
9.3硬度检测。
高压碳钢材料在焊接过程中不可避免地会产生贝氏体淬硬组织。若焊后热解决不完善，会残存一些淬硬组织，形成高硬度区。高硬度区的存在为脆性断裂和应力腐蚀开裂提供了基本条件。
热解决后，用硬度测定法对热解决质量进行检查。应对焊缝、热影响区及其附近母材分别抽检表面布氏硬度，抽检数量应不小于热解决焊口总量的10%，所测硬度值应符合规定，否则，必须重新进行热解决并做硬度测试。
10、焊接和热解决防护措施
●焊接须采用可靠的防风措施。
●管道的焊接在预制平台四周搭设大型临时防风棚。
●工艺管道焊接时在管口要用塑料帽封闭，焊口处用可拆卸移动帆布挡风棚挡风。
●热解决时管道两端应封闭，防止穿堂风。
11、质量保证措施
11.1施工前编制焊接和热解决工艺并以焊接和热解决工艺卡形式向施工班组进行技术交底。
11.2焊接过程中，焊工必须严格遵守工艺纪律。焊接技术人员和焊接检查员加强监督检查，发现违规违纪现象及时予以纠正。
11.3经自检、专检发现的不合格焊口及时进行返修。
11.4及时做好各种焊接记录。
11.5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。
11.6建立焊接质量优劣与职工收入挂钩制度。焊接质量一贯优良的施工班组和焊工个人给予奖励，而焊接质量较差的施工班组和焊工个人则视不合格数量给予相应处罚。
12、安全保证措施
焊接施工人员除需遵守一般的安全规定外，另应注意以下几点：
★ 所有焊机必须有可靠接地；
★ 管工组对管口时必须配带防紫外线眼镜；
★ 进行射线探伤时，应设立警戒区，防止外人误入被照。