工艺管道焊接技术措施方案.docx
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工艺管道焊接技术措施方案
编号：
LYXM—JQLH—JSCS15—2010加
辽阳石化分公司100万吨/年
加氢裂化装置安装工程
工艺管道焊接施工技术措施
中国石油天然气第一建设公司
辽阳项目经理部
2010年1月27日
施工组织设计（方案）报审表
工程名称：
100万吨/年加氢裂化改造工程编号：
G-2010-07-DX1110-A2/015
致：
吉林梦溪工程管理有限公司辽阳项目部
我方已根据施工合同的有关规定完成了工艺管道焊接工程施工组织设计（方案）的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。
附：
工艺规定焊接施工技术措施
承包单位（章）
项目经理
日期
专业监理工程师审查意见：
专业监理工程师
日期
总监理工程师审核意见：
项目监理结构
总监理工程师
日期
施工组织设计（方案）报审表
工程名称：
100万吨/年加氢裂化改造工程编号：
G-2010-07-DX1110-A2/015
致：
吉林梦溪工程管理有限公司辽阳项目部
我方已根据施工合同的有关规定完成了工艺管道焊接工程施工组织设计（方案）的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。
附：
工艺规定焊接施工技术措施
承包单位（章）
项目经理
日期
专业监理工程师审查意见：
专业监理工程师
日期
总监理工程师审核意见：
项目监理机构
总监理工程师
日期
100万吨/年加氢裂化装置安装工程
工艺管道焊接施工技术措施
工程建设单位审批
审批意见
年月日
监理单位审批
审批意见
公章
代表
年月日
施工单位审查会签
审批意见
公章
编制
审核
批准
年月日
1工程概况2
2编制依据2
3焊接技术方案3
3．1焊接施工顺序3
3．2焊接的一般规定4
3．3焊前准备5
3．4焊接工艺6
3．5焊接方案10
3．6焊后热处理12
3．7焊接检验13
4质量保证措施15
5安全保证措施16
6劳动力计划16
7焊接主要施工机具18
8施工手段用料18
1工程概况
辽阳石化分公司100万吨/年加氢裂化装置工程项目概算批复总投资9．12亿元，是中国石油天然气股份有限公司重点工程。
该装置与200万吨/年加氢精制装置及其公用区域管理控制中心、联合变配电所集中布置在一个区域内。
总占地3．62公顷，其中本装置占地1．49公顷。
本工程由中国石化洛阳石化工程公司设计，吉林工程建设监理公司进行全程监理，石油天然气辽阳工程质量监督站进行质量监督，我公司承担100万吨/年加氢裂化装置安装工程的施工。
我公司的施工范围包括装置界区内的钢结构安装、设备安装、工业炉安装、工业管线及管支架安装、地下管网安装、防腐工程、保温工程、防火工程。
本工程承包施工合同开工日期为2009年10月1日，中交日期为2010年8月20日。
本工程主要材质有A106-B、20﹟、20G、Q235B、Q235＋Zn、TP321、06Cr19Ni10（304）、15CrMoG,共计32Km，其中高压管道3．8Km.其主要介质为易燃易爆、高压临氢等危险介质，对管道的焊接质量、内部清洁度要求较高，碳钢管线壁厚最大达36．53mm，不锈钢部分达45．24mm，大部分需要焊前预热、焊后进行去应力消除处理，给焊接施工带来不便，增加焊接难度，特制此措施以指导施工，在焊接过程中要严格按照焊接规程及措施进行施工。
2编制依据
中国石化洛阳石油化工工程公司初步设计及相关施工图纸
《现场设备、工业管道工程施工及验收规范》GB50236-98
《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97
《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000
《石油化工铬镍奥氏体钢铁镍合金管道合金规程》SH3523-1999
《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH/T3520-2004
《石油化工异种钢焊接规程》SH/T3526-2004
《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002
《承压设备无损检测》JB/T4730-2005
《焊接工艺评定管理标准》Q/CNPC—YGSG326．13—2009
《1CrMo管道焊接及热处理施工工艺标准》Q/CNPC—YGSG305．01—2009
《应力管道安装质量保证手册》
《质量保证手册》Q/CNPC—YGSG326．06—2009
公司有关程序文件
3焊接技术方案
3．1焊接施工程序
审查图样及设计文件
焊接设备条件
材料检验与管理
焊接工艺评定
焊工管理
焊接环境条件
进厂复检
编制焊接施工方案、交底
焊工岗前培训
入库储存
焊条烘干
坡口加工与组对
焊工岗前培训
发放使用
签发上岗证
回收
组对质量检查
记录
焊道预热、施焊
不合格
不锈钢表面酸洗、钝化
焊缝外观检查
返工
焊后热处理
不合格
焊缝无损检测
水压试验
焊接资料管理
3．2焊接的一般规定
作好焊接施工前的技术交底工作，抓好焊工管理、焊材管理、焊接工艺、工艺执行情况的管理，严肃纪律，确实抓好焊接这个关键程序的执行。
3．2．1焊工要求
担任焊接任务的焊工必须持有劳动部门颁发的焊工资质证，其合格项目应在有效期内，且所焊项目不能超出其持有的合格项目所允许的施焊范围
施焊前对符合条件的焊工进行考核确认，考核确认合格后，方可进行其相应项目的工程焊接。
3．2．2焊接工艺评定要求
焊缝无损探伤必须由经专业技术培训和考核合格的专业人员承担，评片应由取得锅炉压力容器检验Ⅱ级资格证书以上的人员承担。
3.2.4焊接材料要求
焊接材料的管理是保证焊接质量的前提，焊材错用将会造成无法预见的后果，焊条吸潮会导致焊接接头产生冷裂纹。
为保证焊接质量，对焊材管理要求：
1对于进口焊材，要有商检部门组织、建设单位、监理单位和物资部门进行商检，并对焊条进行抽样复检，复检合格后方可验收入库使用。
2焊条应具有产品质量证书，焊条的药皮不得有脱落或明显的裂纹，并符合相关规范的要求。
3焊条应存放于干燥、通风良好、温度大于5℃，且相对空气湿度小于60％的库房内；焊条应有专人负责保管、烘干和发放，并做好烘干、发放和回收记录，焊条烘干不得超过两次；对温度、高压管道所用焊材建立专用焊材库，配备去湿机和干湿温度计，保证焊条库符合以上规定要求。
4焊条领用时必须用焊条保温桶，且每次只能领用一个品种焊材，焊材的领用，必须填写领用申请单，由项目相关责任工程师签字确认；
5对于不同焊材焊条要分类摆放、烘干，并有明显标志，注明焊条牌号及规格，同一烘干箱内不得有异类焊条，以避免用错；
6对于焊丝要作好色标管理；
7同一焊工一个焊条筒内不得有两种或两种以上焊丝或焊条
8对焊条发放、回收要作好记录，且回收、第二次烘干的焊条不得用于高温高压管道焊接。
第二次烘干后仍未用完的焊条不得用于正式工程焊接。
3.3焊前准备
3.3.1坡口形式
3.3.1.1当厚度小于3mm时，采用Ⅰ型坡口；
3.3.1.2当厚度≥3mm时，采用V型坡口，坡口加工尺寸如图1所示；
3.3.1.3当厚度≥26mm时，管道采用单面焊双面成型，开V、Y型复合坡口，如图2所示。
＆
图1V型坡口加工图图2V、Y型坡口
3.3．1.4坡口加工尺寸规格要求见表1；
表1
碳钢（合金钢）
不锈钢
＆
P
C
ɑ
＆
P
C
ɑ
2＜t≤3
2
1～1.5
60°±5°
2＜t≤3
0～0.5
0～1.0
60°±5°
3＜t≤6
2.5
≤2
60°±5°
3＜t≤6
1～1.5
0．5～1．5
60°±5°
6＜t≤20
2．5
0～3
60°±5°
6＜t≤20
1．5～2
0～3
60°±5°
21＜t≤60
2
0～3
70°±5°
21＜t≤60
2
0～3
70°±5°
3.3.2坡口加工要求
3.3.3.1坡口采用机械方法加工，现场固定口采用等离子弧（不锈钢）、氧乙炔焰（碳素钢、低合金钢）的热加工方法。
对于不锈钢管道加工要采用专用切割片、砂轮片、钢丝刷；在热加工后，必须除去坡口表面的氧化皮、溶渣，并将凹凸不平处打磨平整。
3.3.2.2为提高劳动生产率，改善生产条件，高压管道切割大部分采用带锯机及坡口机加工，到货后主要进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层等缺陷。
3.3.2.3下列管子及管件坡口表面应进行渗透检测，如有缺陷应及时消除
①设计要求
②设计压力大于或等于10MPa的管子及管件
③用于毒性程度为极度危害介质的管子及管件
④火焰加工的铬钼耐热钢坡口
⑤铸造管
3.3.3焊缝在组对前应将坡口表面及其两侧内、外壁20mm范围内的油、漆、垢、锈、其他对焊接有害的物质等清除干净，直至放出金属光泽。
坡口表面不得有裂纹、夹层等缺陷。
3.3.4施焊环境应符合下列规定：
焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。
焊接时的风速不应超过下列规定，当超过规定时，要有防风设施。
1手工电弧焊：
8m/s；
2氩弧焊：
2m/s
3焊接电弧1m范围内的相对湿度应不得大于90﹪；
4当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪，或在下雨、下雪刮风期间，焊工及焊件应有相应的保护措施，方能继续进行焊接。
3.4焊接工艺
3.4.1焊接方法选择
表2焊接方法选择
焊接内容
焊接方法
工艺管道（DN≤50或＆≤4mm）
钨极手工氩弧焊GTAW
工艺管道（DN＞50或＆＞4mm）
氩-电联焊GTAW＋SMAW
3.4.2焊材选择
表3同种材质焊接选用焊条
序号
材质
焊接方法
焊接材料
备注
1
Q235B
氩弧焊
H08Mn2SiA
手工电弧焊
E4315（J427）
2
Q245R
氩弧焊
H08Mn2SiA
手工电弧焊
E4315（J427）
3
20＃
ASTMA105（或A106B）
手工电弧焊
E4315（J427）
氩弧焊
H08Mn2SiA
4
15CrMoG
手工电弧焊
E5515-B2（R307）
氩弧焊
TIG-1CM
5
06Cr19Ni10（304）
TP321
氩弧焊
HOCr20Ni10Ti
自保焊丝
TGF347
手工电弧焊
A132/A137
6
06Cr19Ni10（304）
氩弧焊
HOCr21Ni10
手工电弧焊
A107
3.4.2.2异种钢焊接焊材选用
表4异种钢焊接焊材选用
序号
母材
焊接方法
焊材
备注
1
16Mn＋20＃/Q235B
手工电弧焊
J427
2
06Cr19Ni10/TP321＋A106B
氩弧焊
H0Cr24Ni13
手工电弧焊
A307
3
15CrMoG
手工电弧焊
E5515-B2（R307）
氩弧焊
TIG-1CM
3.4.2.3焊条烘干温度及保持时间
表5焊条烘干温度及保持时间
序号
焊条牌号
烘干温度℃
烘干恒温时间（h）
1
J427
350
1
2
J422
150
1
3
R307
350
1
4
A137
250
1
5
A307
250
1
6
A107
250
1
3.4.3焊接工艺评定
表6所用焊接工艺评定
序号
材料名称（材质）
装置壁厚范围（mm）
评定编号
备注
1
20＃
3-36．53mm
Ⅰ-1-G3.5-GTAWV5G
2
20＃/A106
A106Gr.B-G39.47-（GTAW＋SMAW）U5GA
3
20＃/A106
A106Gr.B-G18.26-（GTAW＋SMAW）U5G
4
06Cr19Ni10
3.5-6.5mm
Ⅶ-1-G6-（GTAW＋SMAW）V5G
5
TP321
7-45.24mm
Ⅶ-1-G20.62-（GTAW＋SMAW）V5GS
6
TP321
6,35-45.24mm
Ⅶ-1-G25.4-（GTAW＋SMAW）V5GS
7
15CrMoG
5-9.5
Ⅳ-1-G9.5-（GTAW＋SMAW）V5G
3.4.4定位焊缝要求
①定位焊的焊接工艺同正式焊接工艺相同。
②定位焊焊点应均匀发布，环焊缝点焊间距为300～500mm正式焊接时，起焊点应在两定位焊缝之间；
③定位焊的长度为10～15mm，高为2～4mm，且不超过壁厚的2/3。
④为确保底层焊道成型良好，减少应力集中，定位焊缝的两端为缓坡状，否则应进行打磨
5定位焊缝的长度、厚度和间距能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂，可按下表执行。
溶入永久焊缝内的定位焊两端应修整便于接弧。
6焊接根部焊道前，对定位焊缝进行检查，发现缺陷时处理后方可施焊。
表7定位焊缝的长度、厚度和间距允许偏差
焊件厚度（mm）
焊缝高度（mm）
焊缝长度（mm）
间距（mm）
≤4
＜4
＞5
50～100
5～20
≤0.7＆且≤6
＞10
100～300
＞20
≤8
＞50
250～400
3.4.5焊接时的注意事项
①严禁在焊道坡口外引弧、试验电流或随意焊接临时支撑物，焊接时所焊管道不得有穿堂风；并防止电弧擦伤母材。
②焊接施工中应注意起弧和收弧的质量，收弧时应将弧坑填满；多层焊的层间接头应错开；
③高空组对焊接时，应搭设防风棚，采取必要的防风措施。
④多层多道焊时焊接过程中的层间温度不应低于其预热温度。
每一焊道完成后彻底清除焊道表面的溶渣，消除各种表面缺陷，且每层焊道的接头应错开20-30mm以上；每层焊完后应立即对层间进行清理，并进行外观检查，发现缺陷，消除后方可进行下一层的焊接。
⑤与母材焊接的工卡具其材质宜与母材相同或同一类别号。
拆除工卡具时不损伤母材，拆除后将残留焊疤打磨修整至与母材齐平，对于耐热钢材料，应对休磨后的焊痕进行渗透检测，无裂纹等缺陷为合格。
对于不锈钢管道临时支撑件采用碳钢时，两种材质间要用胶皮进行隔离，不允许在不锈钢管线上焊接碳钢临时支撑。
⑥每条焊缝应一次连续焊完，当因故中断焊接时，应根据工艺要求采取保温缓冷或后热等防止产生裂纹的措施，再次焊接前应检查焊层表面，确认无裂纹后，方可按工艺要求继续施焊。
⑦低碳钢、奥氏体不锈钢及不锈钢与碳钢接头焊接时，应在焊接作业指导书规定的焊接参数范围内，在保证焊透的条件下，采用小电流、短电弧、快速焊和多层焊工艺，并应控制层间温度。
⑧采用氩弧焊打底的焊缝，打底后及时进行填充焊，合金钢，不锈钢焊缝施焊时内侧充氩气保护，为节省工期，提高生产率及质量合格率，对大部分碳钢、不锈钢管道采用气体保护自动焊焊接技术。
⑨封底焊时，采用袖珍手电筒从坡口间隙检查内侧焊缝的成型质量，发现缺陷及时处理。
⑩焊缝焊完后立即清除渣皮、飞溅物、清理干净焊缝表面，自检合格后通知专职质检员进行焊缝外观检查。
焊缝表面应光滑且与母材圆滑过渡，不允许有裂纹、气孔、咬边等缺陷。
（11）对于碳钢管线焊完后在焊缝100mm处打钢印，对不允许打钢印的材质要求用记号笔进行标识，并及时在管段图上做好移植工作。
（12）对于图纸有应力消除要求的焊缝要进行焊后消应力处理。
消应力处理温度符合表（8）及设计图纸要求。
（13）对于符合表（8）中的焊接材料要进行相应的焊前预热及焊后热处理。
温度表按（8）中数据执行。
表（8）钢预热及热处理温度
钢号
壁厚（mm）
预热温度℃
壁厚（mm）
热处理温度℃
备注
P5
任意
250-300
任意
750-780
20#A106
≥26
100-200
≥30
600-650
（14）对于环境温度低于0度时，除奥氏体不锈钢类外，无预热要求的钢材要在始焊处100mm范围预热15度以上；预热过程中要防止局部过热。
（15）对于要求预热管道，预热范围以坡口中心两侧不小于壁厚的3倍，且不小于100mm，对加热区要予以保温。
3.5焊接方案
3.5.1低碳钢焊接
本标段中的低碳钢主要为Q235B＋Zn、20#、20R、20G、A106B、Q245R
等材质，该类材料焊接性能良好，在正确的焊接工艺保证下，可以获得优质的焊接接头，施工中同时应注意以下几个方面：
①控制焊接线能量在15～30KJ/cm范围内，因为焊接线能量过大，焊缝接头影响区晶粒会粗大，引起组织脆化，同时过大的线能量也会导致焊接变形量过大。
②焊前将坡口附近内外表面10mm范围内的铁锈、油污、漆、毛刺、水分等清理干净，否则易产生气孔和氢白点。
③施焊时采用短弧，以保证电弧稳定并加强对溶池的保护。
④当管道壁厚大于等于26mm时，坡口加工VY型坡口，焊接前需要进行50～150℃的预热，预热在坡口两侧均匀进行，内外渗透并防止局部过热，预热宽度为坡口两侧距坡口中心各不小于壁厚的三倍范围；当壁厚为19～29mm时焊后保温缓冷，采用20mm后的耐火纤维毯缠绕两层进行保温缓冷；壁厚大于等于30mm时，应按规范进行600～650℃的焊后热处理。
对其他有特殊要求应力消除的焊缝进行焊后应力消除热处理。
3.5.2不锈钢的焊接
本区域内不锈钢主要是ASTMTP321、06Cr19Ni10，其导热系统小而线膨胀系数大，自由状态下焊接时，易产生较大焊接变形，而且容易出现裂纹，接头处易产生晶间腐蚀和应力腐蚀，为解决上述问题，采用如下对策：
①主要采用V型坡口，壁厚部分采用VY型坡口，为减小焊接变形，坡口角度和对口间隙应适当减小。
②采用含碳量较小且加入合金元素的焊条和焊丝，可以有效地降低接头附近碳化铬的形成，采用短弧操作，减少合金元素烧损。
③选用药皮类型为碱性低氢型焊条，提高焊缝接头处的抗裂性能。
焊接和热处理时，被焊件要支垫牢固，要减少变形量。
④不锈钢导热系数小，电阻率大，在同样的焊接电流下可获得较大的熔深。
为防止过热，施焊电流应比特殊钢焊接时低20%左右，采用小电流，窄道、快速、多层多道焊，焊条直线前进，不做横向摆动。
⑤多层焊时，焊接过程中宜控制层间温度在100℃以下。
⑥焊接收弧时要慢，弧坑要填满，防止弧坑裂纹。
⑦焊前要求在焊道两侧不少于100mm处涂白垩粉以防飞溅物等焊后不易清理，影响焊接质量；
对于要求进行焊后应力消除管道，焊后应进行850-900℃热处理，热处理采用电加热法，加热速度：
400℃以上时，不得超过5000/＆，且不大于200℃/h,低于50℃/h；恒温时间：
＆/25小时，且不小于1/4h；冷却速度：
400℃以上时，不得超过6500/＆，且不大于260℃/h，不低于50℃/h.在焊后热处理过程中，在加热区以外部分用复合硅酸盐保温材料进行保温，防止产生有害温度梯度。
3.5.3合金钢焊接
本装置选用的Cr-Mo耐热钢材质有：
15CrMoG、P5.铬钼耐热钢，焊接接头过热区容易产生裂纹，具有明显的回火脆性，对其坡口采用机械加工并进行PT检查。
焊接前后的预热和热处理必须严格按焊接工艺要求。
①坡口加工采用机械方法，现场的固定焊口无法机械加工时采用火焰切割，切割后清除氧化层。
②严格控制焊前预热及层间温度：
对焊缝坡口两侧不小于三倍壁厚，及坡口两侧各100mm左右范围内进行预热，预热温度见表（8），层间温度不低于预热温度。
③采用多层多道的焊接方法。
④焊接时，当达到预热温度后，立即进行氩弧焊打底的焊接，且一次连续焊完。
⑤一道焊口必须一次焊完，若遇上停电等特殊情况无法施焊时，要及时保护焊缝，使其缓冷，再次施焊时，必须对焊缝重新加热至所要求的预热温度，方可进行施焊。
⑥焊后要求：
焊后立即进行250～350℃、15Min后热，保温缓冷，并及时进行焊后热处理，热处理完毕进行无损检测。
3.5.4焊缝返修
焊缝返修工艺与正式焊接施工工艺相同，对碳钢管线一道焊口返修次数不得超过3次，对合金钢总部分不得超过两次；对于第二次返工，要有技术负责人组织认真分析原因，制定相应措施，报批后方可进行返修工艺。
对合金钢部分热处理后进行的返修要重新进行焊后热处理，并重新进行无损检测及硬度检测等。
3.6焊后热处理
各种材质焊后热处理温度见表（8）
测温采用热电偶，测温点不少于两个，且热电偶关于热处理焊缝均匀布置。
a：
焊后热处理的加热速率、恒温时间及冷却速率按以下规定执行：
Ⅰ、当温度升至300℃以上时，加热速度不大于（5125/＆）℃/h,且不得大于220℃/h；
Ⅱ、焊后热处理的恒温时间为每25mm壁厚恒温1h，且不得小于30min,在恒温时间内最高与最低温差不超过50℃；
Ⅲ、恒温后冷却速率不大于（6500/＆）℃/h且不得大于260℃/h,300℃以下可自然冷却。
b：
热处理设备：
电脑控制的TS-1型
c：
热处理过程：
电脑设定热处理工艺参数点焊热电偶焊缝上缠绕加热带→保温毡保温→开机→自动输出热处理曲线
d：
热处理加热范围：
以焊缝中心为基准，每侧在焊缝宽度的3倍以上，且不小于25mm；
加热范围
3b3b
b
图3电加热范围示意图
e：
保温宽度：
加热宽度以外100mm范围内
f：
热处理曲线：
温度℃
热处理温度
恒温时间
时间min
g：
热处理的质量检验：
焊接接头的热处理用硬度测定法按下列规定进行检查：
焊缝热处理后在其外表面的母材A、热影响区B、焊缝C三处按下图规定检查硬度。
焊缝
ABC
母材热影响区
图5硬度测点位置图
测定的硬度值需符合设计文件规定，当设计文件无明确规定时，碳素钢不大于母材硬度的120%，合金钢不大于母材硬度的125%。
硬度值超过规定应重新热处理并作硬度测定。
焊道热处理后，按照规定要求进行超声等无损检测复检。
3.7焊接检验
3.7.1外观检查
3.7.1.1一般要求
焊缝外观质量符合GB50236-98及GB3323等规范的规定，具体要求如下表9。
表9焊缝外观质量分级表
检验项目
缺陷名称
质量分级
Ⅰ
升级会员 