主蒸汽作业指导书.docx
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主蒸汽作业指导书
目录
1编制依据········································1
2工程概况········································1
3工程范围········································2
4焊接作业应具备的条件····························2
5机工具配备······································3
6材料要求········································3
7焊接操作工艺流程································3
8焊接工艺········································4
9焊接及热处理返工工艺···························10
10焊接质量控制及质量标准························11
11安全文明施工··································13
12附表··········································13
1．编制依据
1.1“湖南省电力勘测设计院”提供的设计图纸；
1.2《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869---2004）；
1.3《火电施工质量检验及评定标准》（焊接篇1996版）；
1.4《火电施工质量检验及评定标准》（管道篇2000版）；
1.5《电力建设施工及验收技术规范》（管道篇DL5031-94）；
1.6《焊工技术考核规程》（DL/T679-1999）；
1.7《T91/P91钢焊接工艺导则》（国家电力公司电源建设部2002年10月）；
1.8焊接工艺评定；
1.9《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/819-2002）；
1.10《火力发电厂异种钢焊接技术规程》（DL/752-2001）。
2．工程概况
2.1湖南创元电厂新建工程2×300MW机组主蒸汽管道是由“湖南省电力勘测设计院”设计。
2.2主蒸汽管道是由高温过热器出口至高压缸的蒸汽管道，设计压力17.5MPa，设计温度546℃。
2.3主蒸汽管道材质采用A335-P91，常温状态为马氏体组织。
P91钢是在原9Cr-1Mo马氏体钢中加入V、Nb等合金元素而开发研制成的高合金耐热钢，具有良好的抗高温氧化、抗蠕变性能。
2.4A335-P91钢属于高合金钢，焊接性较差、易出现裂纹、焊接接头脆化等问题，所以必须严格按照“作业指导书”及“工艺评定”操作，必须严格控制焊接和热处理温度，且采用较小的焊接参数，方可获得满意的焊接接头。
2.5A335-P91的化学成分（见下表）决定了其焊接性能相对于传统的Cr-Mo耐热钢较差，焊接及热处理的工艺要求也相对较高。
C
Mn
Si
S
P
Cr
Mo
Ni
Nb
V
N
下限
0.08
0.30
0.20
/
/
8.00
0.85
/
0.06
0.18
0.03
上限
0.12
0.60
0.50
0.01
0.02
9.50
1.05
0.4
0.10
0.25
0.07
3.工程范围
主蒸汽管道主要工作量如下表：
材质
规格
焊口数量
A335P91
ID368.3×40
21
ID273.05×30
7
ID146.3×14.73
2
4焊接作业应具备的条件
4.1作业人员资质：
焊工必须经过P91项目的理论及实际操作培训，按《焊工技术考核规程》（DL/T679-1999）或国家质量监督检验检疫总局《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定进行考核，取得相应的合格证，通过审核批准后才具备上岗资格。
4.2焊接作业前准备：
4.2.1P91钢焊接工艺评定已完成。
4.2.2焊工在施焊前应认真熟悉《焊接作业指导书》,凡遇施工条件与《焊接作业指导书》不符时，可拒绝施工。
4.2.3焊前应由技术员认真组织进行安全技术交底，严禁未经安全技术交底就擅自施工。
4.3环境要求：
4.3.1根据焊接现场实际情况布置相应的挡风、防雨、防雪、防寒等措施。
4.3.2当施焊环境温度低于0℃时，应设法采取措施提高环境温度至5℃以上再开始施焊。
4.3.3根据《风险因素控制对策表》做好安全措施后再施工。
5机工具准备
5.1机具：
选用逆变式或整流式直流弧焊机、角向磨光机、电动磨光机；热处理设备（远红外型）等。
5.2工具：
工具包、焊工专用凿子、锋钢锯条、钢丝刷、榔头、焊条保温筒、钨棒盒、聚光电筒、面罩、防护眼镜、防护口罩、氩弧焊枪、电焊钳、耐高温胶带、钳型电流表、远红外测温仪、充氩封头等；
5.3量具：
氩气表等（表计须经计量合格）。
5.4热处理设备应配置备用电源，防止突然断电。
6材料要求
6.1焊接材料的质量应符合国家标准或有关标准；
6.2焊条、焊丝应与母材匹配，并有制造厂的质量合格证；
6.3焊丝使用前应清除表面的油、垢及锈等污物，露出金属光泽；
6.4焊条使用前必须进行350-400℃烘焙1.5-2h，现场使用时应装入温度保持在80-120℃的专用保温筒内，通电保温，随用随取，严禁使用已受潮的焊条和已生锈的焊丝；
6.5钨极氩弧焊用的电极宜采用铈钨棒（Wce-20），直径为φ2.5㎜。
钨极于使用前切成短段，并在其端头处磨成适于焊接的尖锥体。
6.6保护气体氩气应符合国家标准或有关标准，纯度必须≥99.99%；
6.6焊接材料如下：
焊丝牌（型）号：
奥林康OE—CRMo9
焊条牌（型）号：
奥林康CRoMoCoD9M
7焊接操作工艺流程
8焊接工艺
8.1主蒸汽管道焊口采用GTAW+SMAW方法焊接。
氩弧焊采用两遍打底。
氩弧焊打底及焊条填充第一层焊道时，为防止根部氧化，焊缝背部需进行充氩保护。
焊接时采用小规范参数、多层多道焊接。
8.2对口前检查：
8.2.1对口前，应将坡口及其内外壁两侧15-20mm范围内的油、垢、锈、漆等清理干净，直至发出金属光泽；
8.2.2坡口处母材无裂纹、重皮、坡口损伤及毛刺等缺陷；
8.2.3坡口形状和尺寸按设计图纸和供货方提供的资料加工；
8.2.4对接管口端面应与管子中心线垂直，其偏斜度应符合下表规定：
图例
管子外壁（㎜）
△f（㎜）
≤60
0.5
60～159
1
159～219
1.5
＞219
2
8.2.5钝边厚度不超过2㎜,以防铁水流动性差而造成根部未熔合；
8.2.6小口径管道对口间隙控制在1.5～2.5㎜之间，大口径管道对口间隙控制在3～4㎜之间，间隙太大，不易操作，容易产生未熔焊接头；间隙太小，易产生未焊透的缺陷。
8.3焊前预热
8.3.1预热方法采用电加热方式（远红外履带式加热片），预热温度由热处理仪表控制。
8.3.2预热宽度以坡口边缘算起每侧不少于壁厚的3倍,且不小于60㎜，预热力求均匀。
热处理保温宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的5倍，且每侧应比加热器安装宽度增加不少于100㎜。
8.3.3氩弧焊打底时，在5℃以上的环境温度下,预热温度为100-150℃。
在负温条件下施工时应设法提高环境温度至5℃以上再进行预热。
8.3.4打底完毕后，应随即进行焊条电弧焊填充及盖面焊接前的预热，预热温度为200℃～300℃。
GTAW焊及SMAW焊应连续进行，中途不得中断。
8.4焊口点固：
8.4.1焊口点固时，采用塞块形式点固在坡口内，点固位置如下图所示，在现场施工时，可适当增加固定塞块，塞块数量以4块为宜，且基本对称布置。
8.4.2点固用的塞块材料应选用含碳量小于0.25％的钢材为宜。
如16Mn、钢20、12Cr1MoV等。
如有SA335P91材料作塞块最好。
点固焊用的焊材及焊接工艺与正式施焊相同；
8.4.3点固焊前应进行预热，预热温度为100-150℃，用氩弧焊点固。
焊口点固完毕后检查点焊处，若发现缺陷应及时处理；
8.4.4点固焊和施焊过程中不得在管子表面引燃电弧。
8.5充氩保护
8.5.1P91钢由于合金含量高，铁水流动性差，根部焊缝容易烧焦，所以打底及填充第一层焊缝时，在管内须进行充氩保护，打底焊的好坏关键在充氩质量。
背面保护充氩流量为15-30L/min，正面保护充氩流量为8-12L/min。
8.5.2充氩保护范围以坡口轴向中心为基础，每侧各250～300㎜处贴上两层可溶纸（可用报纸代替）。
用浆糊粘住，做成密封气室。
充氩时利用细针头或细铜管把头敲扁插入焊缝内（有探伤孔的管道可从探伤孔充氩）。
8.5.3充氩后，当感觉氩气从焊缝间隙轻微返出时（也可用打火机是否熄灭来判断），用石棉条将焊口间隙堵住，此时将氩气流量减少，流量过大会产生内凹的缺陷。
施焊时焊完一段将石棉条拔开一段，逐段地进行焊接。
8.6氩弧焊打底
8.6.1采用双层钨极氩弧焊打底。
引弧时应提前1.5-4s输送氩气，排除氩气输送管内及焊口处的空气；熄弧后，应适当延时5-15s熄气，保护尚未冷却的熔池，降低焊缝表面氧化程度。
8.6.2氩弧焊打底焊接到塞块时，应将塞块除掉，并将焊点用角向磨光机或电磨打磨，不得留有焊疤等痕迹。
经肉眼或放大镜检查确认无裂纹等缺陷后，方可继续进行焊接。
8.6.3TIG焊打底的焊层厚度应不小于3mm。
8.5.4氩弧焊打底时，应减少热输入，这样可有效地降低根部焊缝氧化程度，保证打底质量。
8.6.5TIG焊操作上应特别注意收弧质量，收弧时先将焊接电流衰减下来，填满弧坑后移向坡口边沿收弧，以防产生弧坑裂纹。
8.6.6TIG焊打底完成后，仔细检查根部焊缝，确保无根部缺陷后，按工艺升温到规定温度，再立即进行次层焊接；
8.6.7TIG焊工艺参数如下:
焊层数
焊丝直径
（mm）
焊接电流
（A）
电弧电压
（V）
焊接速度
（mm/min）
熔敷金属厚度（㎜）
1～2
φ2.4
80～100
10～14
40.2～41.2
3.0～3.2
8.7层间及盖面焊接：
8.7.1层间及盖面焊接采用小参数、多层多道手工电弧焊方法。
预热温度升温至200-300℃后进行填充及盖面焊接。
8.7.2SMAW焊层间温度为200-300℃，层间温度用测温笔测量。
8.7.3为减少焊接应力与变形，直径＞194㎜的管件采用二人对称焊接。
同时，注意不得两人同时在一处收头，以免局部温度过高影响施焊质量。
打底焊时一人操作，另一人从对侧进行监视打底焊情况，如图所示：
8.7.4SMAW焊时应注意焊条的摆动幅度，最宽不得超过焊条直径的4倍。
每层焊道厚度以焊条直径为宜，焊道宽度以焊条直径的3倍为宜，严格控制焊接热输入，尽可能采用细条窄道焊。
8.7.5P91钢大径厚壁管采取多层多道焊的方法进行焊接，每层焊道接头错开10～15㎜，其焊道排列布置见下图：
8.6.7注意层间清理，每焊一层（道）用角磨机或钢丝刷彻底清除焊渣及飞溅，特别是中间接头及坡口边缘。
焊条焊渣一般工具很难清理，可借助锋钢锯条进行辅助清理。
8.7.8焊接时应逐层进行检查，经自检合格后，方可进行次层焊接。
8.7.9每只主蒸汽焊口从打底到填充、盖面应连续完成，焊接热过程中途不得中断，如发生不能解决的特殊原因被迫中断时，应采取“后热、缓冷、保温”等措施，以防产生裂纹等缺陷，再焊时，应仔细检查并确认无裂纹后，方可按照工艺要求继续施焊。
8.7.10施焊过程中，中间填充层采用φ3.2㎜的焊条，最后两层使用φ4.0㎜的焊条。
因为焊接热输入对焊缝冲击韧度有很大影响，切忌使用大参数。
每根焊条收弧都采用衰减电流，待熔池填满后再收弧，以防产生弧坑裂纹。
8.7.11SMAW焊接工艺参数如下:
焊层数
焊条直径（mm）
焊接电流（A）
焊接电压（V）
焊接速度（mm/min）
熔敷金属
厚度（mm）
3
φ2.5
75-90
21-25
60-100
2.5～3.0
4～7
φ3.2
90-120
22-25
70-100
2.8～3.4
8～11
φ4.0
130-150
22-25
70-120
3.2～4.0
8.8焊后自检：
8.8.1每只焊口焊完后，应及时进行清理检查，确保100%外观合格。
8.8.2经自检合格后在焊缝附近标注焊工代号、焊口编号。
8.9焊后热处理
8.9.1当焊缝整体焊接完毕，焊接接头冷却到100~120℃时（恒温时间大于1小时），应及时进行焊后热处理。
8.9.2当焊接接头不能及时进行热处理时，应于焊后立即做加热温度为300～350℃、恒温时间为2小时的后热处理。
当焊接过程中或热处理过程中发生异常情况断电时，须立即对焊缝进行火焰消氢处理。
整个过程严格按照焊接热处理工艺执行。
8.9.3热处理升、降温速度以≤150℃/h为宜，恒温温度为750℃-770℃。
降温到300℃时，可不控温，保温材料不拆除，冷却至室温。
8.9.4恒温时间：
P91钢焊接接头按壁厚每25mm，1小时计算，但最少不得少于4小时。
8.9.5预热及热处理过程规范曲线（P.W.H.T）示意见下图：
9焊接及热处理返工工艺
9.1当检验发现焊缝有缺陷或硬度不合格时，须进行焊接及热处理返工。
9.2焊缝缺陷的返工：
9.2.1对焊缝缺陷准确定位，其中包括缺陷所处的圆周位置，缺陷所在的深度，缺陷的种类，缺陷的大小等。
9.2.2采用机械打磨的方法在缺陷位置进行打磨，接近缺陷时打磨力度须减小，打磨一下检查一下，直至发现焊接缺陷并与检查结果相比较进行确认。
9.2.3将缺陷全部打磨干净，若是氩弧焊打底产生的缺陷，须将焊缝全部磨通，磨通时注意间隙不可磨得太大，在接近磨通时，停止磨光机打磨，改用锯条锯开。
确认缺陷打磨干净后，将打磨部位打磨成V型坡口状，坡口角度约60°。
9.2.4补焊时，焊接工艺与正常焊接时完全相同。
即须对整只焊口进行包扎预热，严格控制层间温度及工艺参数。
当焊缝磨通时，须对管道内部进行充氩。
9.2.5补焊完成后，立即进行热处理，热处理过程与正式施焊时相同。
9.2.6热处理完成后，重新对焊缝进行无损检验及硬度检查。
9.2.7同一位置的挖补次数不得超过两次。
两次返工均未成功的，应将焊口割掉重新对口焊接。
9.3热处理返工：
当热处理曲线不合格或热处理后硬度检查不合格时，须对焊口重新热处理，热处理工艺与正式施工时相同。
热处理结束后，重新进行检验直至符合要求。
10焊接质量控制及质量标准
10.1焊接见证点及停工待检点设置：
为了检查、验证分项焊接施工的焊接过程是否受控，在焊接质检计划中设立过程控制点，即见证控制W点及检查H点。
主蒸汽管道第一只施焊的焊口为首只焊口，首只焊口焊接完成后，经外观检查和无损检验合格，办理签证后方可进行下只焊口的焊接。
10.2焊接过程控制：
除有特殊原因外，每只焊口均应连续完成，焊接过程中，应有专责焊接质检员负责各方面协调工作，密切注意各施工参数，并作好焊接过程记录，随时掌握施工动态。
10.3焊工自检和专检均应重视焊接接头外观质量，除焊缝均整、尺寸符合规定外，应消除咬边缺陷，以减缓焊接接头应力。
10.4外观符合规定的焊接接头,方可按规定比例进行无损检验。
10.5壁厚≥70㎜管子焊口，焊至20-25㎜时，应停止焊接，立即进行后热处理，然后做“RT”或“UT”探伤检验，确认合格后，再按作业指导书规定程序施焊完毕。
10.6主蒸汽管道在工厂配管时不开探伤孔，做100%“RT”射线检验较困难，可做100%“UT”光谱无损检验。
10.7焊接接头热处理完毕，应做100%硬度测定，测定部位为焊缝区和热影响区（异种钢为两侧，同种钢可选一侧），每个部位测定不少于三点，硬度测定平均值的标准不超过母材的布氏硬度加100HB，且应≤350HB为合格。
10.8打底焊接时，要注意不能像焊接一般钢材那样，送丝一定要均匀，不能靠送焊丝的力量来突出根部，否则容易造成根部焊缝出现未熔化的焊丝头。
铁水过渡要采用自由过渡，收头时特别要注意把焊接电流衰减下来，填满弧坑后移向坡口边沿收弧，防止产生弧坑裂纹。
10.9焊条电弧焊填充时，第一道焊道应尽可能减小焊接电流，防止打底层由于电流过大被击穿。
手工电弧焊收弧时都应衰减电流，待熔池填满后再收弧，防止产生弧坑裂纹。
10.10层道间须进行仔细清理，可利用锋钢锯条或角向砂轮机进行清理，不可用榔头錾子过重地敲击焊缝，防止产生裂纹。
每焊一层（道），用角向砂轮机或钢丝刷彻底清除焊渣及飞溅，特别要注意中间接头及坡口边缘。
10.11焊层、焊道尺寸。
多层多道焊时，焊层的厚度以等于焊条直径为宜，焊道宽度以焊条直径的3倍为宜，最大不应超过焊条直径的4倍。
10.12焊条电弧焊时，要严格控制焊接工艺参数。
由于P91钢的合金含量较高，熔池中液体金属流动性较差，过小的焊接电流不易获得优良的焊缝形状，容易形成层间熔合不良。
因此，可以采用增大焊接速度代替降低焊接电流的办法来保证较低的焊接热输入量，即采用较小的焊道厚度。
10.13质量标准：
焊缝质量应符合DL/T869-2004规范规定，见下表：
序号
质量类别
质量要求
1
焊缝余高
平焊：
0-2mm；其它位置：
≤3㎜
2
焊缝余高差
平焊≤2mm；其它位置≤2mm
3
焊缝宽度
比坡口增宽＜4㎜
4
咬边
咬边深度≤0.5mm；
咬边总长≤1/10焊缝总长，且≤40mm
5
表面裂纹、未熔合、气孔、夹渣、根部未焊透
不允许
6
根部凸出
≤2㎜
7
内凹
≤1.5㎜
11安健环保证措施
11.1焊接作业过程中存在的危险点：
高空落物；触电；烫伤；中暑；火灾；弧光灼伤皮肤、眼睛等。
11.2针对危险点采取的安全措施
11.2.1临空面必须设置安全围栏,并挂安全网；
11.2.2焊接场地保证干燥,焊工必须穿绝缘鞋或脚下垫置可靠绝缘物,工器具焊线绝缘完好。
11.2.3在作业过程中，如有起重作业，应设置警戒区，焊工严禁在该区内作业，防止所吊重物落下造成危险。
11.2.4各专业交叉作业，要保持协调合作，未经允许焊工不得对未加固的组合安装部件焊接，以免发生不必要的事故。
11.2.5高空作业时，必须认真检查脚手架，保证安全可靠并将安全带系在上方牢固可靠的地方。
11.2.6在有坑、孔部位，必须加设可靠围栏或盖板。
11.2.7焊接手套、工器具、工作服等完好，“三口”扎紧，防止烧烫伤。
11.2.8消防设施应有防雨、防冻措施，并定期进行检查、试验，确保消防水畅通、灭火器有效。
11.2.9在易燃、易爆区周围或装过挥发性油剂及其他易燃物质的容器施焊时，必须办理工作票，经有关部门批准，并采取相应的防火措施后方可施焊。
11.2.10电焊线及电气设备的绝缘必须良好，布线应整齐，设备的裸露带电部分应有防护措施。
架空线路的路径应合理选择，避开易撞、易碰的场所，避开易腐蚀场所及热力管道。
11.2.11严禁将电线直接勾挂在闸刀上或直接插入插座内使用。
11.2.12电源线路不得接近热源或直接绑挂在金属构件上，不得架设在脚手架上。
11.3设备及环境保护措施：
11.3.1进入施工场地禁止吸烟；
11.3.2在施工现场，不得损坏安全设施，不得跨越围栏；
11.3.3焊接、热处理电源线铺设走专用通道，整洁、合理；
11.3.4每次工作结束后，必须把电焊电源线、遥控线、氩气输送皮管整理好，遥控器拆回；
11.3.5焊丝头、焊条头不允许乱丢，在施工中必须随时清理，施工结束后及时回收；
11.3.6焊接产生的焊渣及施工过程中消耗的磨光片、电磨头等及时清理，做到工完、料尽、场地清。
12.附表
12.1风险因素控制对策表。
12.2环境因素调查表。
12.3安全技术交底记录表。
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