特种合金材料15CrMo、12Cr1MoV管道焊接施工方案.doc

中石化金陵分公司化肥原料技改工程 共12页 第7页
气化装置管道焊接方案
特种合金材料15CrMo、12Cr1MoV管道焊接施工方案
1编制依据
1）招标文件和图纸；
2）《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97；
3）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98；
4）公司《焊接质量控制程序》CX/HJ09.02-98。
2编制说明
本方案仅适用我公司所投标段的工艺管道焊接工作。
15CrMo、12Cr1MoV等材料的焊接
1.1.1 焊接方法、焊接设备及焊接材料的选择
1）管对接焊缝，当直径≤φ108mm，壁厚≤6mm时，采用全手工氩弧焊的焊接方法，超出此范围的，采用手工氩弧焊打底，手工电弧焊填充并盖面的氩电联焊的焊接方法。
2）受压元件的T型焊缝和角焊缝，采用氩电联焊的方法，其它非对接焊缝采用手工电弧焊。
3）焊机选用逆变或硅整流焊机。
4）焊材应根据设计图纸、规范的规定选定，没有时焊接材料的选择按下表：
材质
焊丝
焊条
15CrMo
TiG R30
（H13CrMo）
R307
12Cr1MoV
20G+12Cr1MoV
15CrMo+12Cr1MoV
TiG R31
（H08CrMoV）
R317
1.1.2 焊接材料的管理
焊材应在合格供方中定点采购，以取得稳定的质量，所采购的焊接材料应具有加盖了焊材生产厂家原始章（红章）的质量证明书，其型号、规格及批号应与实物标识一致。原生产厂的质量证明书为复印件时，应由提供复印件的焊材承销商加盖质检公章。
焊材入库前要进行入库前的检查验收工作，焊材入库验收应包装完好，并具有合格标签、包装及合格标签上的型号、规格及批号应与质量证明书一致，没有破损和受潮现象。
焊接材料设一级专库保管，设二级库烘烤、发放、回收。焊材一、二级库应保持适宜的温度及湿度，应具备防潮、通风、保温性能，并设有温湿度计实施监控, 库内温度应在5℃以上，相对湿度不超过60%。焊材按规格、型号、批号、分类排放在货架上，作出标识，以免混杂。
设专人在二级库对焊材实施烘烤、发放、回收管理，烘烤和保温温度及时间参数严格按下表执行。
焊材牌号
烘烤温度及时间
保温温度
R307
（350—380℃）×1h
150℃
R317
（350—380℃）×1h
150℃

烘干后的焊条，要保存在150℃的恒温箱内，随用随取，在现场施焊时，要采用性能良好的焊条保温筒，上班时间从焊材烘烤室统一领取，下班后将焊条保温筒交回焊材烘烤室统一保管。
每天要根据当天的焊接工作量合理安排焊条的烘烤量，尽量作到烘烤多少就使用多少，避免重复烘烤。对已重复烘烤的焊条要与其它焊条区分开，并在当天优先发放使用，焊条烘烤次数不超过二次。
1.1.3 对现场焊接环境的要求
当CO2焊、氩弧焊时风速>2m/s，手工电弧焊时风速>8m/s，若没有采取搭设防风棚等有效的防风措施，禁止施焊。
当焊接现场相对湿度>90%时，禁止施焊。
当下雨或下雪时，若没有采取搭设防雨、防雪棚等有效的防雨雪措施，禁止施焊。
当环境温度低于0℃时，对于没有要求预热的焊件，应在始焊处100mm范围内预热到15℃以上，方可施焊。
焊接时，应将管子两头堵死，避免穿膛风。
1.1.4 焊前准备及一般要求
1）下料及坡口加工应优先选择机械方法，如用火焰切割，要用砂轮机将坡口表面淬硬层、过热金属、氧化物、熔渣及飞溅物等打磨掉，坡口表面要平滑，发出金属光泽。坡口形式按图纸规定加工，如无规定时，按下图加工组对。
当壁厚δ≤16mm时

当壁厚δ＞16mm时

2）在组对前要将用砂轮机将坡口两侧各15mm范围内的内外表面清理干净，直至发出金属光泽。
3）对接管口端面应与管子中心线垂直，其偏斜度△f应符合以下规定。
管子外径（mm）
△f ≤（mm）
≤60
0.5
＞60~159
1
＞159~219
1.5
＞219
2
管子对口时要做到内壁齐平，其局部错口值不超过壁厚的10%，且不大于1mm。
4）严禁在管子表面引燃电弧，试验电流或随意焊接临时支撑物。
5）点固焊的焊接工艺与正式焊相同，点固焊后要检查各个焊点质量，如有缺陷要立即清除，重新点焊。
6）采用钨极氩弧焊打底的根部焊缝检验检查后，要及时进行次层焊缝的焊接，以防止产生裂纹。
7）厚壁大径管的焊接要采用多层多道焊，焊接时，要逐层进行检查，经自检合格后，方可焊接次层，直至完成。
8）施焊时，要注意接头和收弧的质量。收弧时要将弧坑填满，多层多道焊的接头要错开。
9）施焊过程中除工艺和检验上要求分次焊接外，应连续焊完。若被迫中断，要采取后热、缓冷、保温等措施。再焊时，要仔细检查并确认无裂纹后，方可按照工艺要求继续施焊。
1.1.5 焊前预热
1）焊前预热按下表执行
钢种（钢号）
壁厚（mm）
预热温度℃
15CrMo
≥10
150~250
12Cr1MoV
12cr1Mov+15CrMo
12cr1Mov+20
任意壁厚
200~300
2）当环境温度低于0℃时，不要求预热的钢种可用火焰加热法预热到15℃~50℃。
3）预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的三倍。
4）对于管径＞108mm，壁厚＞10mm的15CrMo管和管径＞108mm，壁厚＞8mm的12Cr1MoV管，采用电加热法预热，其它情况下，采用火焰加热法预热，预热温度用测温壁或测温仪测量确定。
1.1.6 焊接工艺参数
焊接工艺参数不做强制规定，在焊接工艺卡中参照评定合格的焊接工艺评定给出一个参数范围。
在施焊过程中，对于有预热要求的接头，层间温度要不低于规定的预热温度的下限，且不高于400℃。
1.1.7 焊后缓冷措施
对壁厚≤10 mm，管径≤108mm的15CrMo管和壁厚≤8mm，管径≤108mm的12Cr1MoV管，焊后立即用火焰均匀加热焊接接头，使其温度保持在300~350℃。（温度用测温笔或测温仪测量确定）维持15~30分钟之后，立即用保温棉覆盖包裹，冷却至室温后，方可去除保温棉。
加热宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍，且不于60mm。
保温宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的5倍，且不于100mm。
1.1.8 焊后热处理
凡在规定之外的15CrMo管、12cr1Mov管及其异种钢接头，焊后立即进行热处理，热处理工艺规定如下
1）采用电加热法
2）升、降温速度按≤220℃/h控制，降温过程中，温度在300℃以下可不控制。
3）热处理温度及恒温时间见下表
钢种
热处理温度（℃）
恒温时间（h）
15CrMo
670~700
1 h
12Cr1MoV
720~750
1~1.5h
12Cr1MoV+20G
650~700
1h
12Cr1MoV+15CrMo
670~720
1h
4）热处理的加热宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。
5）热处理的加热宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的5倍，且不小于100mm，以减小温度梯度。
6）热处理的加热方法，要力求内外壁和焊缝两侧温度均匀，恒温时在加热范围内任意两测点间的温差要低于50℃。
7）热处理的测温必须准确可靠，要采用自动温度记录，所用仪表、热电偶及其附件，要有计量标定。
8）进行热处理时，测温点要对称布置在焊缝中心两侧，且不得少于两点，水平管道的测点要上下对称布置。
9）要作热处理记录和标记。
1.2 焊接质量检验
焊接质量检查，包括焊接前，焊接过程中和焊接结束后三个阶段的质量检查，要严格按检验项目和程序进行，上道工序不合格，不允许进入下道工序。
外观检查不合格的焊缝，不允许进行其它项目检查。
需做后热缓冷处理或焊后热处理的焊接接头，应在后热缓冷处理或焊后热处理之后进行无损探伤。
焊接接头分类检查的方法、范围及数量见下表：
焊接接头类别
范 围
检 验 方 法 及 比 例（%）
外 观
射
线
超
声
硬
度
光谱
割样/代样
自检
专检
Ⅰ
受热面管子
100
100
50
5
10
0.5
外径大于150mm或壁厚大于20mm的的管子及管道
100
100
100
100
100
—
外径大于150mm，工作温度高于450℃的蒸汽管道
100
100
100
100
100
—
工作压力大于8Mpa的汽、水、油、气管道
100
100
50
100
100
—
工作温度大于300℃且不大于450℃的汽水管道及管件
100
50
50
100
100
—
Ⅱ
工作温度高于150℃且不高于300℃的蒸气管道及管件
100
25
5
100
—
—
工作压力为4—8Mpa的汽、水、油、气管道
100
25
5
100
—
—
工作压力大于1.6Mpa且小于4Mpa的汽、水、油、气管道
100
25
5
—
—
—
承受静载荷的钢结构
100
25
3）
—
—
—
Ⅲ
工作压力为0.1—0.6Mpa的汽、水、油、气管道
100
25
1
—
—
—
烟、风、煤、粉、灰等管道及附件
100
25
4）
—
—
—
非承压结构及密封结构
100
10
—
—
—
—
一般支撑结构（设备支撑、梯子、平台、拉杆等）
100
10
—
—
—
—
外径小于76mm的锅炉水压范围外的疏水、放水、排污、取样管子
100
100
—
—
—
—
1.2.1 焊缝外观检查
焊缝边缘要圆滑过渡到母材，焊缝外形尺寸要符合设计图样和工艺文件的规定，焊缝高度不低于母材表面，以0~2mm为宜，焊缝及其热影响区表面无裂纹、夹渣、弧坑和气孔，咬边深度≤0.5mm，管子焊缝两侧咬边总长度不超过管子周长的20%，且不超过40mm，受热面管子要进行通球试验。
1.2.2 无损探伤检查
无损探伤原则上选用X—射线的探伤方法，但对于厚度＞20mm，且小于70mm的管子、管件，经业主/监理及当地安全监察部门同意后，可用超声波探伤。
对于锅炉受热面管子，除做射线探伤外，还应另做25%的超声波探伤。
烟、风、煤、粉、灰管道要做100%的渗油检查。
射线探伤按SD143《电力建设施工及验收技术规范—钢制承压管道对接焊缝射线检验篇》标准，Ⅱ级合格
超声波探伤按ⅠSD67《电力建设施工及验收技术规范—管道焊缝超声波检验验篇》标准，Ⅰ级合格
无损探伤的结果若有不合格时，除对不合格焊缝进行返修外，尚要从该焊工当日的同一批焊接接头中增做不合格焊口数的加倍扩探，若扩探仍有不合格的，要对该焊工焊接的全部对接接头做探伤检查。
1.2.3 光谱分析复查
合金钢件焊后要对焊缝进行光谱分析复查，规定如下
1）锅炉受热面管子不少于20%
2）其它管子及管道100%
3）光谱分析复查要根据每个焊工的当日工作量进行。
1.2.4 硬度检查
合金钢管子热处理后需作焊缝的硬度测试，一般不超过母材布氏硬度HB加100，且HB≤270，但对经焊接工艺评定，且具有与焊接工艺指导书规定相符的热处理自动记录曲线图的焊接接头，可免去硬度测定。热处理自动记录图异常的要做硬度值抽查。被查部件的硬度值超过规定范围时，要按班次做加倍复验并查明原因，对不合格接头重新做热处理。
1.3 焊缝返修
外观检验和无损检测不合格的焊缝要进行返修，一般采取挖补的方法返修。第一次返修由该焊工按原工艺进行返修，二次以上的返修要分析原因，由焊接工程师制订返修方案，并挑选水平较高的焊工进行返修。补焊前要彻底清除缺陷，补焊后按原要求进行外观和无损探伤检查。要求焊后缓冷或焊后热处理的焊缝，补焊后要重新进行焊后缓冷或焊后热处理。同一位置上的返修不应超过三次。
1.4 焊接施工管理
从焊接施工准备阶段到焊接检验完成全过程，要加强焊接工艺纪律，强化过程管理，做好以下几项工作。
1.4.1 焊接施工准备阶段
1）完成并妥善保管好能100%履盖的焊接工艺评定及试样。
2）完成能100%履盖的焊工考试工作，并妥善保管好焊工资格证书，填写合格焊工登记表
3）根据评定合格焊接工艺评定编制各类焊缝的焊接工艺卡，向焊工进行技术交底，并按焊接工艺卡要求施焊，要妥善保管好焊接工艺卡。
4）妥善保管好焊材合格质量证明书。
1.4.2 焊接施焊过程阶段
如实认真填写并妥善保管好以下记录
1）焊材一级库记录。
2）焊材烘烤发放及回收记录。
3）焊接过程记录。
1.4.3 焊接检验阶段
如实认真填写并妥善保管好以下记录
1）类委托单。
2）热处理记录报告及曲线图/硬度测试报告。
3）焊缝外观质量检查记录。
4）无损探伤报告及底片。
5）返修通知单及返修记录，返修探伤报告及扩探报告，及重新热处理的报告曲线图，返修焊接过程记录等。
6）焊缝编号标识规定及示意图。
7）代样试验报告。
1.5 安全技术措施
焊接场所周围10米之内不得有易燃物品。
氮气瓶、氧气瓶和氩气瓶不得混放，不得靠近火源，不得在阳光下爆晒。
焊前应认真检查焊接设备是否良好接地，防止高频电流危害焊工，防止触电事故发生。焊接及切割时，必须穿绝缘鞋，焊把绝缘性能应良好，焊接区应有良好的通风设备。
焊工必须按规定穿戴好劳保防护用品。
高空作业时，焊工要系好安全带，电缆不得缠在身上，并应装配接火盘，下方不得有易燃易爆物品，高空氩弧焊时，不得使用高频引弧。
作业场所要备有消防器材及设施，一旦发生火情，首先切断电源。

中国化学工程第十一建设公司