管道热处理施工方案.docx
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管道热处理施工方案
30万吨/年蒽油轻质化装置
管道热处理施工方案
批准：
审核：
编制：
杜均伟
山东军辉建设集团有限公司
2015年11月10日
第1章工程概况
1.1工程简述
本装置管道材质复杂，包含20#、A106、15CrMo、12Cr5Mo、A312GrTP321、A312GrTP347多种材质。
根据合同规定、设计文件要求和公司内部质量管理标准，编制本方案，适用于30万吨/年蒽油轻质化装置，工程量大，技术要求严格，所有参与本项目的技术人员务必执行方案规定的技术要求和流程，确保本工程在计划的时间内保质保量完成。
1.2编制依据
（1）《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-2010）。
（2）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-11）。
（3）《工业安装工程质量检验评定统一标准》（GB50252-94）
（4）《工业金属管道工程质量检验评定标准》（GB50184-2010）
（5）《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH/T3520-2004
（6）《石油化工剧毒、可燃介质管道施工及验收规范》SH3501-2011
（7）《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》GB50517-2010
（8）《焊接工艺评定》
（9）设计图纸及合同文件。
（10）管道材料规范
第2章施工准备
2.1人员准备
2.1.1热处理操作人员应经过理论知识和操作知识培训，取得资格证书。
没有取得资格证书的人员只能从事辅助性的焊接热处理工作，不能单独作业或对焊接热处理进行评价。
焊接热处理人员包括热处理技术人员和热处理工。
2.1.2热处理人员施工前需进行有针对性的培训、考试，合格后才允许进行现场施工。
2.2技术准备
2.2.1施工前由技术人员编制管道热处理方案，上报总承包方及监理审批。
2.2.2作业前由技术人员对施工班组进行现场施工技术交底，交清工程内容、工程量、施工方案、关键技术、特殊工艺要求、安全措施、质量标准、工序交接要求及其它注意事项。
2.3机具设备准备
2.3.1控温仪的打点记录仪、钳型电流/电压表、热电偶以及硬度测试仪应经过校准并在有效周期内，准确度应达到的要求，其测量范围应满足工艺要求；补偿导线型号应与热电偶相匹配。
并报验监理公司审查。
2.3.2准备完好的热处理设备、加热绳及加热绝热使用的保温棉。
2.3.3热处理要单独使用配电箱，防止中途跳闸，影响热处理工艺。
2.3.4一次电缆敷设完毕，电源控制柜接线完毕，二次电缆经短路及断路检查合格。
加热器经检查完好，电阻带无断头、断股现象，瓷管、套管无破损、松动现象。
2.3.5焊接接头两端的管段应垫实、支撑牢固，防止高温下变形，被处理件的管道内不得有穿堂风、积水或蒸汽。
检查施工现场四周有无漏水、漏油处，严禁有水珠或油珠溅落在加热片或被加热区上。
2.3.6按施工进度计划、结合本公司设备管理各项规定，保证进场设备数量、规格、完好率100%，满足施工工艺及进度要求。
2.3.7热处理施工尽可能安排在晴天进行，如果在雨天实施热处理施工，必须采取有效的措施（预备遮雨伞或挡雨棚），保证热处理对象不被淋湿。
2.3.8填发热处理记录及报告，热处理曲线报告，硬度检测报告由第三方负责等。
2.4热处理人员职责
2.4.1热处理技术人员的职责是:
a）应熟悉相关规程，熟练掌握、严格执行本规程，组织热处理人员的业务学习；
b）负责编制焊接热处理施工方案、规程等技术文件,指导并监督热处理工的工作；
c）收集、汇总、整理焊接热处理资料。
2.4.2热处理工的职责是:
a）按焊接热处理施工方案进行施工；
b）记录热处理操作过程；
c）在热处理后进行自检。
第3章热处理的定义、目的
3.1焊接热处理的定义
在焊接之前、焊接过程中和焊接之后，将焊件全部或局部（以坡口为中心各不小于壁厚的5倍且≮100mm）加热到一定温度，保温一定时间，然后以适当的速度冷却下来，以改善工件的焊接工艺性能和力学性能，是改善焊接接头的金相组织的一种工艺方法。
焊接热处理包括预热、后热和焊后热处理。
3.1.1预热
焊接开始前，对焊件的全部或局部进行加热的一种焊接热处理工艺。
3.1.2后热
指焊后不能立即进行热处理时，焊后立即进行后热处理（即保温缓冷），后热温度应为300℃-350℃，保温时间0.5小时，使焊件缓冷的热处理工艺。
3.1.3焊后热处理
焊接工作完成后，将焊件加热到一定温度，保温一定时间，使焊件缓慢冷却下来，以改善焊接接头的金相组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。
3.2焊接热处理的目的
1）消除或降低焊接残余应力，改善焊缝金属的组织与性能。
2）消除焊接热影响区的淬硬组织，提高焊接接头的塑性和韧性
3）促使残余氢逸出
3.3焊后热处理施工操作流程（见下页）：
检查先决条件
热处理规范确定
加热器的安装
测温计的安装
保温材料的安装
焊后热处理操作
热处理后自检及焊缝清理
硬度检测
技术文件
第4章焊接热处理工艺
4.1焊前热处理
4.1.1预热方式
预热方式分为局部预热和整体预热。
电加热适用于整体预热和局部预热。
火焰加热适用于现场局部预热（支管或管台角焊缝）。
4.1.2预热温度
4.1.2.1确定焊件的预热温度时，应综合考虑以下几个因素：
a）钢材的焊接性；
b）焊件的厚度、接头型式，环境温度；
c）焊接材料的潜在含氢量和结构拘束度；
d）异种钢焊接时,预热温度的选择应根据合金成分高的一侧或焊接性差的一侧进行选择。
e）当焊件温度低于0℃时，所有钢材的焊缝应始焊处100mm范围内预热至15℃以上。
f）焊前预热的加热范围应以焊缝中心为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍，且不应小于100mm。
g）要求焊前预热的焊件，其层间温度应在规定的预热温度范围内。
碳钢和低合金钢的最高预热温度和层间温度不宜大于250℃，奥氏体不锈钢的层间温度不宜大于150℃。
4.1.3常用钢种的最低预热温度
母材类别
焊件接头母材
厚度T（mm）
母材最小规定
抗拉强度（MPa）
最低预热温度（℃）
碳钢（C）、碳锰钢（C-Mn）
≥25
全部
80
＜25
＞490
80
合金钢
（C-MoMn-MoGr-Mo）Gr≤0.5%
≥13
全部
80
＜13
＞490
80
合金钢（Cr-Mo）0.5%＜Gr≤2%
全部
全部
150
合金钢（Cr-Mo）2.25%＜Gr≤10%
全部
全部
175
马氏体不锈钢
全部
全部
150
低温镍钢（Ni≤4%）
全部
全部
95
4.2焊后热处理
4.2.1焊后热处理的接头
4.2.1.1设计要求焊后需进行热处理的焊接接头；根据设计要求进行焊后热处理。
4.2.2热处理加热方法
热处理加热采用电阻加热，即将电阻加热绳缠绕在焊接接头上（两侧均不低于3倍焊缝宽度且不应小于100mm），将热电偶插入其中（热电偶端部与焊缝表面紧密接触），外层用石棉包裹（石棉层厚度不低于50mm，宽度两侧均不低于5倍焊缝宽度）。
电源引入热处理控制箱，再用耐火电缆与加热绳联结，用耐火电缆将热电偶与热处理记录仪相联，热处理记录仪与热处理控制箱用电缆联接。
在热处理控制箱上设定好热处理工艺，由热处理控制箱控制热处理工艺，热处理记录仪记录热处理曲线图。
4.3热处理工艺参数
4.3.1工业金属管道及管道组成件焊接完毕，经无损检测合格后，应根据管材、管件的母材和厚度，确定是否需要进行焊后热处理，以及热热处理的温度，具体按下表执行，焊后热处理温度的确定：
母材类别
名义厚度t（mm）
母材最小规定抗拉强度（MPa）
热处理温度（℃）
恒温时间（min/mm）
最短恒温时间（h）
碳钢（C）、碳锰钢（C-Mn）
≤19
全部
不要求
/
/
＞19
全部
600～650
2.4
1
铬钼合金钢
（C-MoMn-MoGr-Mo）
Gr≤0.5%
≤19
≤490
不要求
/
/
＞19
全部
600～720
2.4
1
全部
＞490
600～720
2.4
1
铬钼合金钢（Cr-Mo）
0.5%≤Gr≤2%
≤13
≤490
不要求
/
/
＞13
全部
700～750
2.4
2
全部
＞490
700～750
2.4
2
铬钼合金钢（rC-Mo）
2.25%≤Gr≤3%
≤13
≤490
不要求
/
/
＞13
全部
700～760
2.4
2
铬钼合金钢（Cr-Mo）
3%≤Gr≤10%
全部
全部
700～760
2.4
2
马氏体不锈钢
全部
全部
730～790
2.4
2
铁素体不锈钢
全部
全部
不要求
/
/
奥氏体不锈钢
全部
全部
不要求
/
/
低温镍钢
（Ni≤4%）
≤19
全部
不要求
/
/
＞19
全部
600～640
1.2
1
4.3.2支管连接时，热处理的厚度应为主管或支管的厚度，不计入支管连接件（包括整体补强或非整体补强）的厚度。
当任一截面上支管连接的焊缝厚度大于上表所列厚度的2倍时或焊接接头各处组成件的厚度小于上表的最小厚度时，应进行热处理。
4.3.3对用于平焊法兰、承插焊法兰、公称直径小于或等于50mm的管子的连接角焊缝、螺纹接头的密封焊和管道支吊架与管道的连接焊缝，当任一截面的焊缝厚度大于上表所列厚度的2倍时，焊接接头处各组成件的厚度小于上表规定的最小厚度时，应进行热处理。
4.3.4下列情况不需进行热处理：
1）对于碳钢材料，当角焊缝厚度不大于16mm时。
2）对于铬钼合金钢材料，当角焊缝厚度吧大于13mm时，并采用了不低于推荐的最低预热温度，且母材规定的最小抗拉强度小于490MPa时。
3）对于铁素体材料，当其焊缝采用奥氏体或镍基冲填金属时。
4.3.5热处理的加热速度和冷却速度应符合下列规定：
1）当加热温度升至400℃时，加热速率不应超过（205×25/t）℃/h，且不得大于205℃/h。
2）恒温后的冷却速率不应超过（260×25/t）℃/h，且不得大于260℃/h。
，400以下可自然冷却。
热处理曲线图如下：
碳钢、碳锰钢-热处理曲线
（℃）
800
700
600
500
400
300
200
100
0123456（h）
4．4焊后热处理方法
4.4.1施工程序
4.4.2加热器的安装
1）当管道焊接接头处于垂直位置时（即管道为水平安装位置），加热器应以焊缝中心对称安装。
当管道焊接接头处于水平位置时（即管道为垂直安装位置），安装加热器时，其中心应略低于其接头位置约15～20mm。
2）多个加热器加热处理一个焊件时，加热器不能重叠，加热器中心位置必须在对应的热电偶测温点上。
串联或并联一次加热处理多个焊件时，焊口的规格，保温宽度、厚度应一致。
3）焊缝一端的管子较短时（端盖、堵头）应接一段相同管径的短管。
焊缝两边不对称时（大小头、阀门）加热炉的中心位置可向体积大的
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