焊接施工方案.docx
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焊接施工方案
平顶山中盐皓龙天河公司改扩建工程
机电设备安装施工招标
（B标段）
不锈复合钢板、双相
不锈钢板焊接施工方案
投标单位：
中国化学工程第六建设公司
地址：
湖北省襄樊市胜利街182号
二○○四年十二月
1SAF2205（S31803）双相不锈钢性能介绍
2工程概况
3编制依据
4材料
5焊接
6质量检验与合格标准
7焊缝返修
8酸洗钝化处理
9安全技术措施
10劳动力组织、主要工机具及手段用料计划
1SAF2205双相不锈钢性能介绍
1.1SAF2205不锈钢特点
由于现代工业技术的飞跃发展，传统的奥氏体不锈钢（如316L）经常受到强氧化型酸、有机酸及Cl-的破坏致使发生品间腐蚀、应力腐蚀点蚀，缝隙腐蚀等各种局部腐蚀。
双相不锈钢（即指铁素体+奥氏体双相不锈钢）的运用，得到了新的评价，该类钢在上述各腐蚀种类中表现出了某些优越性，正受到日益重视。
国内外，相继发展了一系列的新型双相不锈钢，并已收到了良好的效果，当前发展的有Cr18型，Cr21型和Cr25型三类双相不锈钢，而SAF2205材质正是Cr21型。
2205双相不锈钢具有良好的焊接性，不预热或不后热施焊均不产生焊接裂纹。
A、2205双相不锈钢的成分与组成铁素体，铁素体组织含量40%，奥氏体组织含量40%。
B、化学成分：
SAF2205（S31803）的化学成分：
（wt%）
C≤0.03；Si≤0.8，Mn≤2.0，Cr=22，Ni=5.5Mo=3N=0.14
1.2SAF2205的耐应腐蚀性能
和奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢具有了高强度，对晶间腐蚀不敏感，有较好的耐点蚀性能，具有优良的耐应力，腐蚀性能。
A、由于这是α+r双相不锈钢特点是由于屈服强度比奥氏体高，较难产生晶间滑移，表面不易破裂，应力腐蚀裂纹难以形成。
B、由于α+r双相体的存在和各元素的组合，耐孔蚀能力超于18-8型不锈钢，不易形成蚀，减少了以孔腐为起点的应力腐蚀裂纹源。
C、由于α+r体的存在，对应力腐蚀裂纹的扩展有机械屏障或阻挡的作用，可以阻止裂纹向前发展，也可以使护层中的裂纹改变方向，从而大大延长了应力腐蚀裂纹的发展期。
1.3施工应注意的问题
由于2205材料对冷加工易产生脆化恶化双相体的现象，导致应力腐蚀下降。
1.3.1SAF2205（S31803）双相不锈钢焊接特点
A、在高温条件下具有晶粒长大的倾向，但对硫化不很敏感，因此，采用小电流，快焊速的小规范工艺。
B、采用TIG（手工钨极氩弧焊），焊前不预热，焊后不热处理，焊接时能量尽可能少，以防止热影响区晶粒粗化与单相铁素体化，为防止焊缝和热影响区出现单相铁素体组织，采用窄焊道多道焊，采用细焊丝进行熔化气体保护焊（TIG）焊接。
C、采用的焊材
焊丝：
HOOCr25Ni13Mo3
焊条：
EOO-23-13Mo2
D、晶腐蚀能焊后试验
采用H2SO4-CnSO4-Cu屑法试验
a、按GB6401-86进行。
b、按GB43345-84进行不锈钢H2SO4-CuSO4-Cu屑法试验进行腐蚀性试验。
对铁素体、奥氏体型双相不锈钢中α-r相组织含量全相测定。
2工程概况
名称
规格型号
材质
数量（台）
单重t
焊接方法
探伤
比例
方式
合格级
浓缩蒸发室
φ3800×5000
316L/Q235B
1
35
氩弧焊+手工电弧焊
20%
PT、RT
Ⅲ
Ⅰ效蒸发室
φ6400×7000
2205/Q235B
1
85
Ⅱ效蒸发室
φ6400×7000
2205/Q235B
1
85
Ⅲ效蒸发室
φ6400×7000
2205/Q235B
1
85
Ⅳ效蒸发室
φ8400×7000
2205/Q235B
1
120
该复合材料是将低碳Q235B）与双相不锈钢（SAF2205）通过轧制或爆炸成等方法结合成整体材料。
双相不锈钢（2205）属于铁素体——奥氏体型双相不锈钢。
该铁素体组织含量约40%，奥氏体组织含量为60%，简称Cr21型双相不锈钢。
3编制依据
3.1以往类型工程施工技术方案和经验
3.2《石油化工不锈复合钢焊接规程》SH3529-92
3.3《不锈复合钢板焊制压力容器技术条件》CD130A3-84
3.4《不锈钢复合钢板》GB8165-87
3.5《工程焊接实用手册》中国计划出版社
4材料
4.1钢材与焊接材料
4.1.1复合钢板的包装、标志及质量证明书应符合GB247-88规定。
经抛光或酸洗钝化的复合钢板表面应用塑料布加以保护，在运输过程中不得有擦伤、划伤。
4.1.2不锈复合钢板及双相不锈钢板应符合国家标准或行业标准，并应具有出厂质量证明书，内容包括标准和合同附加项目中规定的检验要求。
4.1.3不锈复合钢及双相不锈钢所使用的焊接材料应具有出厂质量证明书，并应符合下列标准的规定。
4.1.3.1不锈钢焊条应符合《不锈钢焊条》（GB/T983-1995）
4.1.3.2基层焊条应符合《碳钢焊条》（GB/T5117-1995）
4.1.3.3手工钨极氩弧焊用焊丝应符合《焊接用钢丝》（GB1300-77）
4.1.3.4氩弧焊所使用的氩气钝度不得低于99.2%
4.2焊接材料的选用
不锈复合钢板的焊接材料选用见表二。
焊接材料选用表
（二）
母材
焊条
氩弧焊丝
型号
对应牌号
基层
Q235B
E4303
J422
H08Mn2SiA
复层
2205
E00023-17MO2
（E2209）
H00Cr25Ni13MO2
过渡层
E1-23-13MO2
A312
4.3焊接材料的贮存与保管
4.3.1焊材库必须通风，库房内不得放入有害气体或有腐蚀性介质。
4.3.2焊材应放在架子上，架子离地面高度和离墙面距离均不小于300mm，并严防焊条受潮。
4.3.3焊材应按种类、牌号、批号、规格和入库时间分别摆放，并有明显的标牌。
4.3.4焊材库内应设温度计，湿度计及通风设施，库内温度不应低于5℃，空气相对湿度不超过60%并做好每天的记录。
4.4焊条烘干与发放
焊条烘烤、发放的正确与否对焊接质量有直接的影响，必须遵守下列几点：
4.4.1焊条的烘烤与发放应有专职人员负责，焊条烘烤、发放、回收应有记录，建立严格的管理制度。
4.4.2焊条烘烤温度
酸性焊条J422烘干温度100℃～200℃，烘干1小时，A312、E2209烘干温度、时间见产品说明书。
烘干后的焊条应存在100℃～150℃恒温箱内，随用随取，取出焊条立即放入焊条保温筒内。
焊条保温筒内焊条，使用时最长不得超过4小时，否则重新烘烤。
对回收需重新烘烤的焊条，必须另行堆放，并有明显标记，重新烘烤的焊条，烘烤次数不得超过三次。
焊接材料发放应根据焊接工艺要求进行发放，影响焊接质量，如焊条药皮脱落、生锈、受潮等不合格焊条（焊丝）严禁发放使用。
5焊接
5.1焊接设备选择
5.1.1焊接设备选用原则：
必须能保证焊接质量，满足焊接工艺要求，且考虑合理性。
5.1.2为保证焊接接头质量，切割的复合钢板采用等离子切割（复层面朝上），碳钢板采用半自动切割机切割。
5.1.3复合钢板，不锈钢板采用温州产AXZ-400氩弧焊机，碳钢板（支座、加强圈等）采用交直流弧焊机。
5.2焊前准备
5.2.1焊工考试
5.2.1.1凡参加不锈钢复合材料的焊工必须进行考试，合格后方可承担焊接施工。
5.2.1.2焊工考试应执行劳动人事部《锅炉压力容器焊工考试规则》的有关规定，并按评定合格的焊接工艺评定进行考试。
5.2.1.3除符合上述规定外，不锈复合钢焊工考试应按组合后的不锈复合钢板进行对接接头考试。
5.2.2坡口加工及检查
5.2.2.1坡口加工型式规范，采用外坡口（基层侧）。
5.2.2.2不锈复合钢板的切割及坡口加工宜采用机械方法，切割面应光滑，不得有缺陷。
5.2.2.3切割采用等离子切割，切割后，应用机械方法（磨光机）去除端面及热影响区缺陷或裂纹。
严禁将切割的溶渣落在复层上。
采用等离子切割时，复层朝上，采用等氧乙炔切割时，复层应朝下。
5.2.2.4加工完的坡口应进行外观检查，不得有裂纹和分层，否则应进行修补。
5.2.3焊接前应将坡口表面的油、锈、脏物等清除干净。
坡口两侧各10-20mm范围内的氧化皮要打磨干净。
复层坡口两侧各100mm范围内应涂上白垩粉，防止焊接飞溅沾附在钢板上。
5.2.4组对时应以复层为基准，以防错边量过大，影响焊接质量。
充许错边量满足规范要求。
5.2.5在焊前，应检查坡口尺寸，组装间隙应符合图纸和规范规定。
5.2.6点固焊仅允许在基层一侧采用与焊接基层金属相同的焊接材料。
5.2.7在组对过程中，严禁在复层表面引弧和在复层上焊接工卡具。
只允许在基层钢一侧，并采用与基层钢材料相同卡具，使用与正式焊接时相同牌号的焊条，去除卡具时，应防止损伤基层金属，焊接处应打磨光滑。
5.2.8设备上安设人孔和接管时，要选取相应牌号的电焊条进行堆焊，使接管的端面及焊缝应有4±1mm的堆焊层。
5.3焊接方法
基层采用电焊打底，电焊盖面，过渡层采用电焊打底，复层采用氩弧打底，电焊盖面。
5.4焊接工艺（按公司WPS及PQR进行）
5.4.1焊接环境应符合下列规定：
5.4.1.1焊接温度不低于0℃。
5.4.1.2手工电弧焊时，风速应小于8m/s，钨极氩弧焊时，风速应小于2m/s。
5.4.1.3相对湿度小于90%。
5.4.1.4焊接场所应有防风、雨、雪措施。
5.4.2焊接选焊接基层，后焊接过渡层和复层，且焊接基层时不得将基层金属沉积在复层上。
5.4.3为了便于返修，基层焊缝或基层与过渡层焊缝焊接完毕后，应按《钢熔化焊接接头射线照相和质量分级》进行检查，合格后，方可焊接过渡层，复层或复层的焊缝。
5.4.4过渡层焊接应用小线能量、反极性、直线运条多层多道焊接。
5.4.5过渡层的熔焊金属在基层处的厚度宜为1.5-2.5mm，在得层处的厚度宜为0.5-1.8mm。
5.4.6焊接复层前，必须清除坡口边缘飞溅物，并清除过渡层熔渣及其表面杂质。
5.4.7复层作为容器内壁，钢板开成外坡口，先焊基层焊缝，焊层1、2、3……n逐渐焊满碳钢基层。
然后从复层侧清根，深5-6mm，并用砂轮机打磨，经X光检查合格后，再焊过渡层1、2、3……n，最后焊接复层1、2、3……n。
6质量检验与合格标准
6.1外观检查
6.1.1焊缝表面及热影响区不允许有裂纹。
6.1.2复层焊缝表面不得有咬边、过烧、气孔。
6.1.3基层焊缝咬边深度不得大于0.5mm，连续长度不得大于100mm。
每条焊缝咬边的总长度（焊缝两侧之和）不得超过该焊缝长度的10‰。
6.2无损探伤及试板代样
6.2.1复层焊缝应做着色渗透探伤检查，渗透探伤按JB4730之要求进行。
6.2.2设备壳体基层对接焊缝应进行局部无损探伤，检查长度20%，如发现超标缺陷，由检查员指定位置加探10%，如仍有不合格部位，则对容器进行100%探伤检查。
无损探伤按《压力容器无损检测》JB4730-94射线探伤Ⅲ级合格。
6.2.3如在容器上焊缝开孔，则开孔中的两侧各不少于1.5倍开孔直径范围内的焊缝要求射线探伤。
6.2.4凡被补强圈、支座、垫板等所覆盖的焊缝也要探伤。
6.2.5试件经外观检验和无损检验合格后，方可进行试样加工，其试样的种类和数量可按表四。
对接试件试样种类和数量
表四
试件母材厚度（mm）
试样的种类和数量
拉伸试验
弯曲试验
冲击韧性试验
焊缝区试样
热影响区试样
10≤T≤20
2
2
3
3
6.2.6拉伸试样应以总厚度为准进行，试样应用机械方法去处焊缝余高，使之与母材产齐，并应地合下列规定：
6.2.6.1试样型式及尺寸，应满足GB150及CD130A3-84之要求。
6.2.6.2拉伸试验方法按《金属拉伸试验方法》（GB228-87）测定焊接接头的抗拉强度。
6.2.6.3每个试样的抗拉强度应不低于两种钢材（Q235、00Cr18N5Mo3Si2）标准规定值下限的较低者。
6.2.7弯曲试验应以不锈复合钢板的总厚度进行，试样的型式和尺寸应满足GB232-82之要求。
6.2.7.1弯曲试验按《金属弯曲试验方法》（GB232-88）测定接头的致密性和塑性。
6.2.7.2背弯试样按《钢制压力容器焊接工艺评定》的要求进行评定。
6.2.8冲击试样只在基层上取样，并应符合下列规定：
6.2.8.1试样位置，应符合下列要求：
A、试样应垂直于焊缝灿线，缺口轴线应垂直于母体表面。
B、焊缝区试样的缺口轴线应位于焊缝中心线上。
C、热影响区试样的缺口轴线至试样轴线与熔合线交点的距离应大于零，且尽可能多的通过热影响区。
6.2.8.2试样型式、尺寸和试验方法应符合《金属夏比（V型缺口）冲击试验方法》（GB2106）的规定。
6.2.8.3合格标准：
每个区（焊缝区、热影响区）三个试样的冲击功平均值应不低于母材标准规定值，且只允许有一个试样的冲击功低于规定值，但不低于规定值的70%。
7焊缝返修
7.1返修次数要求应满足GB150之要求。
8酸洗钝化处理
为防止不锈钢表面的污垢，应进行去油和酸洗钝化处理，要求如下：
8.1酸洗钝化配方
HNO3：
30%HF：
10%水：
其余
室温洗刷15-30分钟。
8.2酸洗、钝化前的检查和准备
A、在焊接工作结束后。
B、焊缝已清理，且脚手架已搭设合格。
C、采用不锈钢丝或尼龙刷进行。
D、在设备底部有接好收集酸洗，钝化液设施。
8.3洗、钝化步骤和要求
A、将配好的酸洗、钝化液用刷子涂在复合板全部，停滞10-30分后用不锈钢丝刷反复洗刷，直到表不显出灰色金属光泽为止。
B、顺序：
由上而下
C、合格后，用结水冲洗干净，用PH试验检查量中性PH=7。
9安全技术要求
9.1焊接作业区附近必须备有消防器材，消防器材，安全设施应为优秀产品，并受安全监督部门检查。
9.2罐内照明必须使用安全电压（12V），罐体必须按有关规定安装施工接地线，罐内施焊时，应有监护人员进行监护。
9.3罐内作业时，必须有良好的通风和照明条件。
9.4电器设备必须有可靠的接地装置，并按照操作规程进行操作，以防触电。
9.5电焊工、气焊工操作时应配带劳动保护用品。
9.6工作完毕，检查清理施工现场，切断一切用电设备的电源。
10劳动力组织、主要工机具及手段用料
劳动力组织一览表
工种
电焊工
汽焊工
电工
民工
人数
10
4
1
8
主要工机具及材料一览表
序号
名称
规格
单位
数量
1
逆变电焊机
AX7-400
台
10
2
直流弧焊机
台
2
3
焊条烘干箱
0～600℃
台
1
4
焊条保温箱
0～300℃
台
1
5
焊条保温筒
台
12
6
等离子切割机
K-160
台
2
7
半自动切割机
台
2
8
角向磨光机
φ125
台
10
9
角向磨光机
φ100
台
10
10
氧气瓶
瓶
20
11
乙炔气瓶
瓶
20
12
氩气瓶
瓶
10
13
氩气表
块
10
14
氧气表
块
20
15
乙炔表
块
20
16
汽焊工具
盘
4
17
碳钢焊条
φ4.0
Kg
400
18
碳钢焊条
φ3.2
Kg
800
19
碳钢焊丝
H08Mn2SiAφ2.0
Kg
50
20
不锈钢焊条
E2209φ4.0
Kg
200
21
不锈钢焊条
E2209φ3.2
Kg
800
22
不锈钢焊条
E2205φ2.5
kg
400
23
不锈钢焊条
A312φ3.2
Kg
200
24
不锈钢焊条
A312φ2.5
Kg
100
25
氩弧焊丝
H00Cr25Ni13Mo2φ2.0
Kg
180
26
脚手架
吨
2
27
篷布
3m×6m
块
8
28
铁丝
8#
kg
100
升级会员 