引支钢管焊接工艺措施.docx
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引支钢管焊接工艺措施
广东省清远抽水蓄能电站
水道及厂房系统土建工程Ⅱ标
引水钢支管安装焊接工艺
措施方案
（修改版）
中国水利水电第十四工程局有限公司
清远抽水蓄能电站项目经理部
二○一二年五月十六日
审查：
校核：
编制：
引水钢支管安装焊接工艺措施方案（修改版）
1工程概述
清远抽水蓄能电站引水支管衬砌型式采用埋藏式压力钢管。
压力钢管钢材采用600MPa级高强钢（B610CFHQL2），管壁厚度为42～65mm。
引支钢管洞内安装全部为环缝，坡口型式为非对称X形坡口，采用手工电弧焊焊接。
2编制依据
（1）《广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程施工招标文件技术条款》；
（2）《引水钢支管制造、安装结构图1/3～3/3》（DZ103D.5-21-9~11）；
（3）《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017-2007）；
（4）《焊接工艺指导书》；
（5）《焊接工艺评定报告》；
（6）《技术工作联系单》【清蓄设字（水工引水）第01号】。
3焊接工艺措施
3.1焊缝类别
根据《广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程施工招标文件技术条款》和《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017—2007）的相关要求，焊缝类别如下：
一类焊缝：
包括所有主要受力焊缝，例如：
管壁纵缝；主厂房内明管环缝；引水钢管末端两节钢管所有环缝；凑合节合拢环缝；岔管管壁的纵缝和环缝、加强构件（包括支承环以及岔管的肋和梁）的对接焊缝及其与管壁间的组合焊缝；闷头与管壁的连接焊缝。
二类焊缝：
包括较次要的受力焊缝，例如：
管壁环缝，加劲环的对接焊缝及其与管壁间的组合焊缝。
三类焊缝：
包括受力很小，且修复时不致停止发电或供水的附属构件焊缝。
3.2焊接位置及坡口型式
引支钢管洞内安装全部为环焊缝，焊接位置有平焊、立焊、仰焊，立焊时焊接方向为向上。
引支钢管600MPa级高强钢（B610CFHQL2）安装环焊缝相同壁厚对接有：
t=42mm对接，t=46mm对接。
根据图纸要求，坡口型式如图1所示。
图1等厚钢板焊缝坡口示意图
引支钢管600MPa级高强钢（B610CFHQL2）安装环焊缝不同壁厚对接有：
t=42mm与t=46mm对接，t=46mm与t=56mm对接，t=56mm与t=65mm对接。
根据图纸要求，坡口型式如图2所示。
图2变厚钢板焊缝坡口示意图
3.3焊接材料的选用
（1）引支钢管洞内安装采用手工电弧焊，根据钢管材质600MPa级高强钢（B610CFHQL2），电焊条选用型号为GB6015-G（JB6015-G）的焊条，具体牌号选用四川自贡大西洋焊接材料股份有限公司生产的CHE607RH高韧性超低氢焊条。
焊条选用规格为Φ4.0×400mm。
（2）焊材的保管和烘烤
焊材的保管：
焊条放于通风、干燥和室温不低于5℃的库房里，设专人保管。
焊材的烘烤：
焊条烘烤和发放必须做好记录。
根据《焊接材料使用说明书》、《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017—2007）的相关要求，确定焊条烘烤参数，见表1。
表1焊条烘烤参数
焊材牌号
烘烤温度
烘烤时间
保温温度
CHE607RH
380～400℃
1～2h
100～150℃
焊工必须将烘烤好的焊条装于保温筒内使用，随烘随用，若超过4小时没使用完或其他原因回潮的焊条必须重新烘烤，焊条重新烘烤的次数不能超过两次。
根据焊条烘烤参数，制定焊条烘烤记录表和发放记录表，对焊条烘烤的每一批次烘烤温度、烘烤时间、保温温度、焊条烘烤人、领用人等均作出详细的记录。
3.4焊缝温控及焊接
（1）焊接前必须将坡口及其两侧10～20mm范围内的铁锈、熔渣、油垢、水污用磨光机、钢丝刷等清理干净。
（2）预热
焊缝清理后用焊缝加热块（加热块型号：
LCD1200×230）在焊缝两侧预热，预热温度为80～100℃，预热区域的宽度为焊缝中心线两侧各3倍板厚且不小于100mm。
采用红外线测温仪进行温度测量。
图3焊缝预热示意图
高强钢的附件焊接时采用手持式加热器进行预热，其温度与母材加热温度对应，即80～100℃。
采用红外线测温仪进行温度测量。
当相对湿度大于90%应按上限温度进行预热。
（3）焊接及顺序
环缝焊接方法采用分层、分道焊。
内缝由两边对称焊接，外缝由四人对称焊接。
环逢与环缝间应按顺序逐条进行焊接，不得跳跃焊接。
（4）焊接层数及焊道
根据坡口尺寸及板厚，1:
1放样确定焊接层数和每层焊接的宽度、高度，具体焊道见表2。
表2焊层及焊道数
序号
壁厚
（㎜）
正面
反面
备注
焊层数
每层焊道数
焊层数
每层焊道数
1
t=42
h=1
n=1
h=1
n=1
h=2
n=1
h=2
n=1
h=3
n=1
h=3
n=1
h=4
n=1
h=4
n=2
h=5
n=1
h=6
n=2
2
t=46
h=1
n=1
h=1
n=1
h=2
n=1
h=2
n=1
h=3
n=1
h=3
n=1
h=4
n=1
h=4
n=2
h=5
n=1
h=6
n=1
h=7
n=2
3
t=56
h=1
n=1
h=1
n=1
h=2
n=1
h=2
n=1
h=3
n=1
h=3
n=1
h=4
n=1
h=4
n=2
h=5
n=1
h=5
n=3
h=6
n=2
h=6
n=3
h=7
n=2
h=8
n=3
焊道示意图
焊道原则
1、打底焊采用Ф4.0mm电焊条，焊层高度不大于4.5mm；
2、中间层及面层采用Ф4.0mm电焊条，每层高度不大于4.5mm、焊层宽度不大于12mm（焊条直径的3倍）。
（5）层间温度及控制
焊接时层间温度不低于预热温度，且不大于200℃。
即层间温度为80～200℃。
当焊接中断重新焊接时或分道退焊时用红外线测温仪测量层间温度，发现层间温度低于上述温度时，应对焊缝重新加热。
3.5焊接参数
（1）手工电弧焊焊接参数
坡口底层焊道（打底）、填充焊层、盖面焊层均采用直径Φ4.0mm电焊条。
焊接参数见表3。
表3手工电弧焊立焊焊接参数
焊道/
焊层
焊接方式
填充金属
焊接电流
电压（V）
备注
牌号
直径（mm）
极性
电流（A）
打底焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
130～135
21.5～23
填充焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
135～140
21.5～23
盖面焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
135
21.5～23
表4手工电弧焊平焊、仰焊焊接参数
焊道/
焊层
焊接方式
填充金属
焊接电流
电压（V）
备注
牌号
直径（mm）
极性
电流（A）
平焊打底焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
160～165
22～24
平焊填充焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
170
22～24
平焊盖面焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
165
22～24
仰焊打底焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
130～135
22～23
仰焊填充焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
135～140
22～23
仰焊盖面焊
手工电弧焊
CHE607RH
Φ4.0
直流反接
135
22～23
（2）碳弧气刨
钢管的焊缝焊接采用内缝焊、反面碳弧气刨清根，清根的深度一般在2.5～5mm，为避免在刨削过程中产生夹碳和贴渣等缺陷，碳棒与工件要有合适的倾斜角度。
表4碳弧气刨倾角参数
刨削深度mm
2.5
3
4
5
6
7～12
碳棒倾斜角
25°
30°
35°
40°
45°
50°
碳弧气刨采用直径为Φ8mm和Φ10mm碳棒，为避免刨削产生缺陷，需选用合适的参数，参数见表5。
碳弧气刨清根后用角向磨光机清理渗碳层。
表5碳弧气刨参数
碳棒直径
（㎜）
电弧长度
（㎜）
空气压力
（MPa）
极性
电流
（A）
气刨速度（m/min）
8
1～2
0.39～0.59
直流反接
350～400
1.0～1.2
10
1～2
0.39～0.59
直流反接
450～500
1.0～1.2
3.6焊缝外观检查要求
所有焊缝均应进行外观检查，外观质量应符合表6的规定。
表6焊缝外观检查
序号
项目
焊缝类别
一
二
三
允许缺欠尺寸
1
裂纹
不允许
2
表面夹渣
不允许
深不大于0.1δ,长不大于0.3δ，且不大于10
3
咬边
深不大于0.5
深不大于1
4
未焊满
不允许
不大于0.2+0.02δ且不大于1，每100焊缝内缺欠总长不大于25
5
表面气孔
不允许
直径小于1.5的气孔每米范围内允许5个，间距不小于20
6
焊瘤
不允许
—
7
飞溅
不允许
—
8
焊缝余高△h
手工焊
δ≤25△h=0～2.5
25＜δ≤50△h=0～3
δ＞50△h=0～4
—
自动焊
0～4
—
9
对接接头焊缝宽度
手工焊
盖过每边坡口宽度1～2.5，且平缓过渡
自动焊
盖过每边坡口宽度2～7，且平缓过渡
10
角焊缝焊脚K
K≤12时，K
；K＞12时，K
注1：
δ是钢板厚度代号；
注2：
手工焊是指焊条电弧焊、CO2半自动气保焊、自保护药芯半自动焊以及手工TIG焊等。
而自动焊是指埋弧自动焊、MAG自动焊、MIG自动焊等。
3.7焊缝内部质量无损检测
（1）焊缝内部探伤选用超声波探伤和X射线探伤方法，探伤比例见表7。
表7焊缝无损探伤抽查率
办法
钢种
低碳钢和低合金钢
高强钢
焊缝类别
一类
二类
一类
二类
一
射线探伤抽查率（%）
25
10
40
20
二
超声波探伤抽查率（%）
100
50
100
100
射线探伤抽查率（%）
5
（注2）
10
5
注：
（1）任取上表中的一种办法即可，若用超声波探伤，还须用射线复验；
（2）若超声波探伤有可疑波形，不能准确判断，则用射线复验；
（3）高强钢指屈服点≥450MPa，且抗拉强度≥580MPa的调质钢。
（2）600MPa级高强钢无损探伤应在焊接完成48h后进行。
（3）射线探伤的检验及评定按GB/T3323规定执行，检验等级为B级，一类焊缝不低于
级为合格，二类焊缝不低于
级为合格；超声波探伤的检验及评定按GB11345规定执行，检验等级为B级，一类焊缝
级为合格，二类焊缝不低于
级为合格。
3.8缺陷和修补措施
（1）焊缝内部或表面发现有裂纹等危险性缺欠时，应进行分析，找出原因，制订措施后经监理工程师批准后，方可焊补。
（2）焊缝内部缺欠应用碳弧气刨或砂轮将缺欠清除并用砂轮修磨成便于焊接的凹槽，焊补前应检查。
如缺欠为裂纹，则应采用渗透JB/T6062有关规定探伤检查，确认裂纹已经消除，方可焊补。
（3）焊补的焊缝需要预热、后热，预热温度比正式焊缝预热温度高出20～30℃。
后热温度。
（4）返工后的焊缝，应用射线探伤或超声波探伤复查，同一部位的返工次数不宜大于2次，高强钢不宜大于1次，否则，应制订可靠的技术措施，并经专门研究后，方可焊补。
返工后的焊缝，应用超声波探伤或射线探伤复查。
（5）钢板表面不得有电弧擦伤和硬物击痕。
若有擦伤或击痕应将其打磨出凹槽，若打磨后的深度大于2mm则应焊补。
（6）管壁表面凹坑深度大于板厚的10％或大于2mm的，焊补前应用碳弧气刨或砂轮将凹坑修磨成便于焊接的凹槽，再行焊补。
焊补前预热、焊后后热温度按照环焊缝焊接时的预热、后热温度进行加热。
焊补后应用砂轮将焊补处磨平，并认真检查有无裂纹。
高强钢应用渗透JB/T6062有关规定探伤检查。
3.9焊接操作注意事项
所有焊缝（包括定位焊缝）焊接严禁在母材上引弧和断弧，定位焊的引弧和断弧应在坡口内进行。
焊接顺序的选定应尽量减少变形和收缩应力，在施焊前选定定位焊焊点和焊接顺序应从构件受周围约束较大的部位开始焊接，向约束较小的部位推进。
碳弧气刨清根后必须用角向磨光机打磨清理渗碳层。
每条焊缝应一次连续焊完，当因故中断时，应采取防裂措施。
在重新焊接前，应将表面清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺继续施焊。
定位焊后应尽快焊接安装环缝，每条焊缝应连续完成，不得中断，若有中断后重新焊接时应用手持式加热器进行加热，加热至要求温度后方可焊接。
在钢管上的所有临时附件（吊耳、支腿、支撑、压板等）的焊接，必须按照钢管安装焊缝的焊接工艺进行焊接。
有一些钢管外壁附件，不影响运行、与设计不矛盾时可以不拆除；钢管内壁附件拆除时，严禁锤击拆除，必须在附件根部上部约5mm处用碳弧气刨刨削、然后磨止与钢板齐平，并用超声波配备K3的斜探头进行检测，若发现缺陷按温控程序进行修复。
4资源设置
4.1主要施工设备
根据压力管道现场安装的情况，拟配置以下施工设备：
表8主要施工设备表
序号
名称
规格
数量
用途
备注
1
履带式发热块
LCD1200×230
14
高强钢温控用
10KW/块
2
松下焊机
YD-400AT3
8
焊接
3
松下直流焊机
SS630
1
碳弧气刨清根用
4
空压机
0.9M3/S
1
碳弧气刨清根用
5
焊条烤箱
ZYH-60
1
焊材烘烤
6
风铲
0.2M3/S
3
焊层药皮清理
7
红外线测温仪
１
测量焊缝温控温度
8
温度计
2
观测环境温度
9
湿度计
2
观测环境湿度
10
超声波探伤仪
1
焊缝无损探伤用
11
X射线探伤仪
1
焊缝无损探伤用
4.2人员配置
施工负责人2人（其中技术负责1人）
专职安全、环保管理人员1人
质量检验人员1人
探伤作业人员1人
环缝焊接人员8人
电气维修工1人
辅助人员2人
5质量管理措施
5.1质量保证技术措施
（1）施工前进行技术交底，明确钢管焊接质量目标：
确保超声波无损探伤一次合格率95%，X射线无损探伤一次合格率85%；杜绝一切质量事故，工程总体质量等级为优良，创国家级优质精品工程。
（2）严把施工过程控制
①加强技术管理的基础工作，施工中每道工序严格执行施工质量“三检制”和“联检制”，坚持施工作业队施工人员自检、作业队质检员复检、项目部专职质检人员终检制度，在三检合格的情况下由项目部质检人员将检验结果呈交监理人，并在监理人指定的时间里，质检人员与监理人一起，对申请验收的工程部位进行联检，在联检合格后，监理人在验收合格证上签字后方可进行下道工序的施工作业。
②为了达到过程的有效控制，必须做到质量、成本、工期三位一体，工程过程中，明确各职能人员的控制任务，进行密切协作，做好技术交底工作。
③在压力钢管焊接过程中，做好焊接记录和质量检验报告，把施工过程真实记录下来。
文件和资料是工程项目进行交接验收的主要依据，应按招标文件和业主的规定要求做细做好。
在记录表格上签字后方可进行下道施工。
④在检验过程中，如果发现质量不合格的项目，须及时分析原因，提出控制办法，避免质量不合格的情况在多个项目上重复出现；同时，研究处理办法，尽力一次处理合格。
（3）质量控制的监督和监理
①尊重监理工程师的监督、检查及信息反馈。
对到施工现场实施监理工作的工程师，在工作中指定专职质量安全保证人员为他们提供便利条件，对监理工程师提出的问题及时认真解决。
②及时提交焊缝检测各项记录，供监理工程师审验。
③现场施工接受监理工程师的常规检查与随机抽样检查，焊缝质量在接受监理工程师检查验收合格后，方转下一阶段的施工。
④认真对待工程师在施工过程中发出的指令，及时贯彻到施工和管理中去。
5.2施工人员资质控制
（1）焊工资格管理
①从事一、二类焊缝焊接的焊工应按DL/T679、SL35或《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》考试合格并具有相应主管部门签发的焊工合格证，并在有效期内。
②焊工焊接的钢材种类、焊接方法和焊接位置等，均应与焊工本人考试所取得的合格项目相符。
凡从事高强钢、不锈钢复合钢板焊接的焊工及手工碳弧气刨的操作工应进行理论和实践的培训。
④焊工参加焊接工作中断6个月以上者，应重新进行考试。
（2）无损检测人员资格管理
无损检测人员应持有电力、水利行业、质量技术监督部门及无损检测学会等国家有关部门签发的，并与其工作相适应的技术资格证书。
评定焊缝质量应由
级或
级以上的无损检测人员担任。
5.3焊接质量要求
严格按照规范、《焊接工艺评定报告》及本措施的要求进行焊接，从坡口清理、焊条烘焙、焊接电流、焊接速度、清根处理、焊接检验等每一道工序都严格按照工艺及规定操作和执行。
每一位施工人员从思想上、认识上必须树立质量就是生命的观念，从而付诸于实际行动。
6安全管理措施
6.1安全方针及目标
安全生产管理坚持“安全第一，预防为主，综合治理”的方针和“以人为本”的观点，遵循“管生产，必须管安全”的原则，建立切实有效的安全生产责任制。
做到“六先”，即安全意识在先；安全投入在先；安全责任在先；建章立制在先；隐患防范在先。
安全管理目标：
“三无一杜”和“一创建”。
三无即无工伤死亡事故，负伤率3‰以下；无高空坠物伤亡事故；无火灾事故。
一杜绝即杜绝重伤事故；“一创建”创建安全文明工地。
6.2安全措施
（1）焊接时必须正确佩带安全帽及各类防护用品（焊工面罩、焊工手套、焊工服、劳保鞋）。
（2）焊接上部时的梯子、作业平台必须稳定牢固。
（3）焊机地线不能直接从钢管上接入。
（4）焊机的电源开关实行一机一闸。
（5）焊机及其电气设备使用前应对线路绝缘进行检查，对不合格的线路设备要及时维修或更换，严禁带故障运行。
（6）焊机及其电气设备检修、搬迁时，应切断电源并悬挂“有人工作，不准送电”的警告牌。
（7）焊机、空压机必须有保护接地。
（8）焊机、空压机的保护接地，每班均有当班人员进行一次外表检查。
（9）焊机及其电气设备的检查、维修和调整工作，必须由专职的电气维修工进行。
（10）空压机外露的转动部分（如皮带和齿轮等），必须加装遮栏或防护罩。
（11）X射线探伤时其操作区域应规定安全范围，并加以明显标志，以防他人进人射线禁区，遭到伤害。
（12）X射线探伤工作场所应有足够的照明，射线机配电盘应装有指示灯。
（13）X射线探伤人员要根据工作情况，穿戴合适的防护用品。
包括工作服、口罩、手套、铅玻璃眼镜等。
操作前应进行检查，工作后进行淋浴。
（14）X射线探伤人员操作中不得饮食、吸烟，如发现头昏等现象，应及时通风、治疗。
工作完毕后，应及时清洗手、脸等。
（15）凡从事射线工作人员，应按国家规定每三个月进行一次血液分析，每年进行一次健康检查。
（16）X射线探伤时一人不得单独作业，至少要有二人以上，一人负责操作一人负责监护。
（17）X射线探伤操作时，在提取射源过程中，不可直视射线。
（18）X射线机透视操作前，应将外壳安全接地，防止操作者触电。
（19）X射线试验室的门上，应装置闭门接触器、关门供电，开门断电，同时门面上应装置红色警告牌，防止他人无意打开门时，受到射线损害。
6.3施工人员安全操作规程
6.3.1电焊工安全操作规程
（1）焊接及切割操作人员作业必须按照安全操作规程进行。
（2）严格遵守各项安全管理制度，按规定穿戴好劳动防护用品。
（3）焊接人员必须熟知焊接、切割机具的性能和有关电气、防火安全知识以及触电急救常识，遵守各焊接、切割机具的安全操作规程。
（4）作业前必须了解焊接与切割工艺技术以及周围环境情况，对焊机、割机作认真检查，检查设备是否完好，外壳是否已接地，初级和次级是否绝缘良好，各接点是否接触牢靠。
否则，不准投入使用。
（5）电焊机带电部分不得外露，所用的电焊钳及导线的绝缘必须良好，不得有破损现象。
严禁用竹片等绑夹电焊钳使用。
（6）电焊机接零（地）线及电焊工作回线都不准搭在易燃、易爆的物品上，也不准接在管道和设备上。
（7）焊机电源接通时，人体不应接触带电部分，停电后必须切断电源开关。
（8）电焊机空载电压一般不超过：
直流机为70伏，交流机为90伏。
（9）焊接与切割作业点应设置防弧光和电火花的挡板或围屏，以免伤害他人。
（10）在密闭或半密闭的工件内焊、割作业，宜有两个以上通风口，并应设专人监护。
（11）焊、割用气瓶应稳固竖立放置，不得经受冲击、高温，使用后必须留有不小于98～196kPa表压的余气。
（12）乙炔瓶、氧气瓶之间的距离应不小于5m，气瓶与火源（火电）距理应不小于10m。
氧气瓶不得沾有油污，严禁用氧气代替压缩空气使用。
（13）工作中断或停止作业时，必须先关闭乙炔瓶开关，后关闭氧气瓶开关。
（14）焊割后的灼热工件不准堆放在电焊钳线、焊枪软管旁，也不准将电焊钳线与焊枪软管绞在一起。
（15）禁止使用泄漏、烧坏、磨损、老化或有其他缺陷的软管。
焊机发生故障，应立即停机排除或通知维修人员处理。
（16）工作后应切断电源和气源，盘收电焊钳线和焊枪软管。
6.3.2电工安全操作规程
（1）电工应服装整齐，袖口要扎紧。
头戴安全帽，脚穿绝缘胶鞋，手戴干燥线手套，不准赤脚、赤膊工作。
不准戴金属丝的眼镜，不准用金属制的腰带和金属制的工具套。
（2）维护电工作业时，必须有二人一道参加，其中一人操作，另一人监护。
（3）经常检查常用小工具（如钳子、电工刀、螺丝刀、扳手等），使用时应注意：
随身佩带，注意保护，以免需要时措手不及。
按功能正确使用工具。
钳子、扳手不许当榔头用。
使用电工刀时，刀口不可对着人，螺丝刀不准用铁柄或穿心柄的。
对于工具的绝缘部分应经常进行检查，如有损伤不能保证其绝缘性能时，不得用于带电操作，应及时修理或更换。
（4）使用梯子，倾斜角应不小于20°，但也不应大于60°，底脚应有防滑设施，禁止两人同登一个梯子。
（5）工具袋必须合适，背带要牢固，漏孔处要及时缝补好。
（6）使用人字梯时，夹角应保持45°左右，梯脚应用软橡皮包住，两平梯间应用链子拉住，以防向外侧滑倒，必要时派人扶住。
（7）设备安装好后，必须对设备及接线仔细检查，确认无问题后方可合闸试运转。
（8）安装电动机时，必须检查绝缘电阻是否合格，转动是否灵活，零部件是否齐全，同时必须安装接地线。
（9）拖拉电缆应在停电情况下进行，若因工作需要不能停电时，应首先检查电缆有无破裂、缺口之处，确认完好后，上绝缘手套才能拖拉。
（10）在进行停电作业时，首先拉开刀闸开关，取走熔断器，挂上“人工作、不准
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