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裂解炉工艺管道施工技术办法

 

一、工程概况

工程简介

辽阳石化分公司新建一台6万吨/年F103X乙烯裂解炉工程由山东齐鲁石油化工工程股分有限公司进行设计,辽阳石化工程建设监理公司对工程实施监理,总承包商为上海惠生化工工程有限公司,华北石油工程建设有限公司主要承担施工任务。

裂解炉采用KTI的专利技术为GK6型,GK6管组为两程直管,能够保证流体的均匀流动,避免物料在炉管内流动时产生多余的压降,减少流体对炉管的冲蚀。

直管也避免了其他型式炉管存在的“死区”减少产生焦质的偏向。

2005年建成投产的F101/102X的两台裂解炉是以裂解石脑油和加氢尾油为原料,本次设计的第三台裂解炉(F103X)裂解原料为石脑油或石脑油和乙烷共裂解。

本项目于今年施工,与炉区管廊上总管相接的分支管线,按照与成达工程公司界区划分,根部阀前(包括根部阀)由成达工程公司完成,根部阀后由山东齐鲁石化工程有限公司完成。

由于炉区管线通过几回改造,管线错综复杂,图纸资料与现场情形不一致,与管廊相连的管线需要按照现场情形适当调整。

工程特点

本工程的工艺管道主要介质为石脑油、乙烷等易燃、易爆、可燃介质,管道的材质主要为普通碳钢、合金钢、不锈钢等,管道的级别高,而且操作温度、压力高,质量要求严格,因此,焊接是工艺管道施工全进程的中心环节。

工艺管道的最高设计温度为650℃,最高的设计压力为。

施工的难点主如果:

施工的工期较短,场地狭小;预制深度小,现场安装工作量大;高空作业多;工艺管道的材质多,GrMo钢及不锈钢的施焊要求较高;工艺介质的温度高、压力大,焊接质量要求高;工艺管道的阀门、管件和弹簧支吊架数量多;施工区域的装置正在运行,安全施工要求高。

二、编制依据

《工业金属管道工程质量查验评定标准》GB50184-93;

《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97;

《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98;

《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002;

《石油化工企业设备管道表面色和标志》SHJ3043-1991;

《石油化工钢制管道工程施工工艺标准》SH/T3517-2001;

《石油化工企业蒸汽伴热管及夹套管设计规范》SH/T3040-2002;

《石油化工钢制通用阀门选取、查验及验收》SH3064-94;

《压力容器无损检测》JB4730-94;

《石油化工铬镍奥氏体、铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3523-1999。

三、主要工程实物量

工艺管道工程实物量

名称

材质

规格

数量

无缝钢管

20#

1/2”-12”

2309m

无缝钢管

20G

1/2”-6”

174m

无缝钢管

321H

1/2”-16”

99m

无缝钢管

P11

8”

2m

无缝钢管

P22

3/4”-8”

99.7m

焊接钢管

20#

1/2”-36”

176m

弯头

20#

1/2”-24”

1148个

弯头

20G

1/2”-6”

60个

弯头

321H

1/2”-16”

33个

弯头

P11

8”

1个

弯头

P22

1/2”-8”

33个

三通

20#

1/2”*1”-6”*10”

252个

三通

20G

1/2”*1”-3/4”*11/2”

3个

三通

P22

3/4”-8”

3个

异径管

20#

1/2”*1”-30”*36”

112个

异径管

20G

1/2”*1”

9个

异径管

321H

1/2”*1”-12”*16”

9个

异径管

P11

4”*8”

1个

异径管

P22

1/2”*3/4”-4”*8”

6个

单承口管箍

20#

1/2”-11/2”

343个

双承口管箍

20#

3/4”-2”

4个

加强管接头

20G

2”*1”-6”*3/4”

12个

加强管接头

F22

6”*3/4”-8”*11/2”

11个

加强管接头

F11

2”*1”-16”*2”

18个

螺纹短管

20#

1/2”-11/2”

159根

螺纹短管

20G

3/4”

4根

管帽

20#

1/2”-10”

184个

八字盲板

16Mn

2”-8”

3个

八字盲板

20#

4”-12”

9个

单盲板

20#

18”-36”

2个

隔环

20#

18”-36”

2个

活接头

20#

1/2”

55个

法兰

16Mn

1/2”-8”

268片

法兰

20#

1/2”-36”

216片

法兰

F321H

3/4”-2”

27片

法兰

F304

6”

1片

法兰

F11

4”

1片

法兰

F22

3/4”-2”

9片

法兰盖

16Mn

6”

2片

法兰盖

16Mn

8”

2片

法兰盖

20#

2”

1片

法兰盖

F321H

3/4”

3片

法兰盖

F22

3/4”

3片

阀门

1/2”-36”

740个

高低温转油线

高、低温转油线现场焊接数量如下:

名称

材质种类

规格

现场焊接数量

高温跨管

TP321H

φ*

18

TP321H

φ*

96

低温跨管

P11

φ*

18

P11+TP321H

φ*

6

HK40+TP321H

φ*

6

TP321H

φ*

30

A106

φ*

24

P11+A106

φ*

6

上升、下降管

上升、下降管现场安装焊口数量如下:

名称

材质种类

规格

现场焊接数量

上升、下降管之间的焊道

φ168*

18

和废热锅炉相连焊道

+20IV

φ168*

12

和汽包相连焊道

+20MnMoNbIV

φ168*

12

辐射室炉管

名称

材质种类

规格

现场焊接数量

辐射室炉管和文丘里管间的焊道

CF8C+F321H

φ*

48

和废热锅炉相连焊道

20Cr33NiNb+incolo800H

φ76*

48

工艺管道和辐射室炉管、对流室炉管(原料管道、稀释蒸汽、高压蒸汽、锅炉给水管道)的焊接材质参照4.5.3表(焊材选用表)

四、施工技术办法

施工程序图

 

施工准备

技术措施、质量计划编制

焊工培训、考试

焊接工艺评定

压力管道安装报审

管段图确认

技术交底

管子、管件预制、组对

管道焊接

焊缝检验、焊后热处理

预制件检查、验收

预制件安装、就位

固定口焊接

管道号、焊缝号标识

焊工号标识

底片号、热处理号标识

相关作业工序交接

支吊架预制

焊缝检验、焊后热处理

质量检查确认

压力试验

管道号、焊缝号标识

焊工号标识

底片号、热处理号标识

系统吹扫、清洗

气密试验

防腐、保温

竣工验收、资料整理

原材料领出、运输、复验、标识

不合格返工

不合格返工

图纸会审

 

施工前预备

4.2.1施工和技术预备

Ø编制施工技术办法

Ø肯定合理经济、切实可行的施工工艺

Ø预备好施工用的表格

Ø施工技术交底

Ø施工所需的设备、机具都已预备就绪。

4.2.2图纸会审

图纸交付后,已由管道、焊接、热处置、设备、防腐、绝热等有关专业技术人员会同设计、业主代表进行图纸会审。

4.2.3管段图

裂解炉本体部份的所有工艺管道严格依照齐鲁石化工程公司提供的管段图施工。

4.2.4焊接工艺评定、焊工培训、焊工考试

对于管道利用的所有材质,必需有焊接工艺实验与评定。

具体内容见焊接方案。

参与本系统管道施工的焊工上岗前均进行培训,并进行焊工考核,考试合格的并有国家监察部门颁发的焊工作业证的方可进行本系统的管道焊接施工。

4.2.5压力管道安装报审

管道安装前,工程总承包单位向本地压力管道安全监察机构和经授权的压力管道查验单位递交压力管道安装申请报告及监检申请。

并由项目质控工程师负责向公司质量部门上报《压力管道安装动工报告》。

动工报告内容包括经本地压力管道安全监察机构批准的监检申请报告(复印件)、施工现场施工设备及施工文件预备情形,经批准后方可施工。

4.2.6技术交底

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、安全办法、质量标准、工序交接要求及其它注意事项。

管材、管件的复验和管理

4.3.1查验程序

检查产品质量证明书→检查出厂标志→外观检查→查对规格、材质→材质复检→无损查验及实验→标识→入库保管

4.3.2查验要求

Ø所有材料必需具有制造厂的质量证明书,其质量要求不得低于国家现行标准的规定。

同时,入口的材料要出具商检报告。

Ø钢管、管件、阀门在利用前应进行外观检查,不合格者不得利用。

Ø钢管表面不得有裂痕、折迭、皱折、离层及结疤等缺点;

Ø钢管无超过壁厚负误差的锈蚀、麻点、凹坑及机械损伤等缺点。

Ø法兰密封面应光洁,不得有径向沟槽,且不得有气孔、裂纹、毛刺或其他降低强度和连接靠得住性方面的缺点。

Ø带有凹凸面或凹凸环的法兰应自然嵌合,凸台的高度不得小于凹槽的深度。

Ø法兰端面上连接的螺栓的支承部位应与法兰结合面平行,以保证法兰连接时端面受力均匀。

Ø螺栓及螺母的螺纹应完整、无伤痕、毛刺等缺点,螺栓与螺母应配合良好,无松动或卡涩现象。

Ø金属垫片的表面用平尺目测检查,应接触良好、无裂纹、毛刺、锈蚀及粗糙加工等缺点;包金属及缠绕式垫片不该有径向划痕、松散等缺点。

4.3.3合金钢管道、管件的查验

本系统高温、高压管道均采用合金钢材质,这些管道的级别高、质量要求严格,对合金钢材料要严格查验,并注意标识移植,做好材料的现场管理工作。

管道组件应分区寄存,不锈钢与碳钢、低合金钢管道组成件不得接触。

具体查验要求如下:

Ø合金钢螺栓、螺母查验:

设计压力等于或大于10Mpa管道用的合金钢螺栓、螺母,应逐件进行快速光谱分析,每批抽两件进行硬度查验。

如有不合格,必需按原规定数加倍抽检,若仍有不合格,则该批螺栓、螺母不得利用,并应做好标记和隔离。

其他合金钢管道组成件的快速光谱分析,每批应抽检5%,且很多于一件。

如有不合格,必需按原规定数加倍抽检,若仍有不合格,则该批管道组成件不得利用,并应做好标记和隔离。

4.3.4阀门查验

本装置的主要介质为易燃、易爆、可燃介质,为保证管道的周密性,所有工程用阀门逐个进行壳体压力实验和密封实验,并按规定抽样解体检查。

阀门的外观质量应符合产品标准的要求,不得有裂纹、氧化皮、粘砂、疏松等影响强度的缺点

Ø检实验程序如下图:

检试验场地设置

强度试验

严密性试验

检试验标识

成品交付

合格证及质量证件

外观检查

解体或光谱分析

 

Ø阀门试压

阀门安装前应逐个对阀门进行液体压力实验和周密性实验。

阀体实验压力为公称压力的倍,稳压5min,无泄露为合格;具有上密封结构的阀门,应逐个对上密封进行实验,实验压力为公称压力的倍,实验时应关闭上密封面,并松开填料压盖,停压4min,无泄露为合格。

查验、实验合格的阀门,应作出标识,并填写阀门查验、实验记录。

阀门液压实验和上密封实验应以干净水为介质。

不锈钢阀门液体压力实验时水中的氯离子含量不得超过100mg/L,实验合格后应当即将水渍清除干净。

安全阀应按设计规定的开启压力进行调试,调压时压力稳固,每台安全阀启闭实验不得少于3次,调试合格后应及时进行铅封,并填写“安全阀调试记录”,合金钢阀门的阀体应逐件进行光谱分析。

阀门试压由有阀门检实验实践经验的管理人员、技术人员和检实验人员组成,并成立健全管理规章制度和办法。

阀门试压站设有原料寄存区、试压区、试压成品(合格区)区和不合格区。

Ø检实验要求

1)合格证及质量证明书。

阀门必需具有出厂合格证和制造厂的铭牌,铭牌上标明公称压力、公称直径、工作温度和工作介质。

高压阀门、合金钢阀门及特殊阀门有产品质量证明书。

入口的阀门要出具商检报告。

对剧毒、易燃、可燃介质管道利用的铸钢阀门,应有制造厂的无损探伤合格证明书。

2)外观检查

阀体上应有公称压力、公称通径、介质流向等标志;

阀门的手柄或手轮应操作灵活轻便,无卡涩现象;

阀门内无积水、锈蚀、脏污、油漆脱落和损伤等缺点,阀门两头应有防护盖保护,外观查验应符合要求。

3)尺寸检查

阀门的结构长度、通径、法兰螺纹等应符合规定,同型号、同规格抽查10%且不小于1个。

4)材质检查

合金钢阀门的阀体应逐件进行快速光谱分析,复查材质并做出标记。

按设计文件“阀门规格书”中对阀门的阀体和密封面,和有特殊要求的高温、高压、耐侵蚀、耐低温的垫片填料的材质进行检查,每批至少抽查一件。

5)解体检查

密封性实验不合格的阀门,必需解体检查,组装后从头实验。

6)阀门保护

实验合格的阀门及时清理阀体内部积液,并及时进行保护,外露的阀杆部份涂油脂,阀门密封面及关闭件涂防锈油,阀门的法兰密封面、阀门内腔及螺栓等部份防锈油;阀门进出口及时封堵,以避免污染。

4.3.5弹簧支吊架查验

裂解炉的进出口管道,高、中压蒸汽等管道设置有弹簧支吊架,弹簧支吊架的正确应用超级重要。

Ø检查弹簧支、吊架的规格、型式、荷载等标识数据是不是符合设计规定。

Ø弹簧支、吊架按产品说明书要求作“全紧缩变形实验和工作载荷紧缩实验”。

Ø检查弹簧支吊架上是不是附有弹簧的拉伸、紧缩标尺,其标尺注明载荷与位移的对应关系。

Ø检查弹簧支吊架的固定销是不是在设计位置上,固定销是不是松动,不然进行调整。

Ø检查弹簧两支承面与弹簧轴线是不是垂直,其误差不得超过自由高度的2%。

在自由状态下,检查弹簧各圈间距是不是均匀,其误差不得超过平均节距的10%。

4.3.6其它管道组成件查验

Ø对其它管道组成件的产品质量证明文件,应进行查对,且下列项目应符合产品标准的要求:

7)化学成份和力学性能;

8)合金钢锻件的金相分析结果;

9)热处置结果及焊缝无损检测报告。

Ø管件外表面应有制造厂代号(商标)、规格、材料牌号和批号等标识,并与质量证明文件相符,不然不得利用。

Ø管件的表面不得有裂纹,外观应滑腻,无氧化皮,表面的其它缺点不得超过产品标准规定的允许深度,坡口、螺纹加工精度应符合产品标准的要求。

焊接管件的焊缝应成行良好,与母材圆滑过渡,不得有裂纹、未熔合、未焊透、咬边等缺点。

ØSHA类管道的关键应按SH3501的规定进行无损检测

Ø法兰密封面、金属环垫、缠绕式垫片不得有径向划痕、松散、翘曲等现象,其表面不得有影响密封性能的划痕、间隙、凸凹不平及锈斑等缺点。

Ø其它合金钢管道组成件每批应抽检5%(且很多于一件)进行快速光谱分析。

4.3.7焊接材料查验

Ø焊条的验收应符合下列要求:

10)有焊条说明书或质量证明书;

11)包装完整,无破损或受潮现象;

12)标志齐全:

每箱应有焊条型号、牌号、直径与长度、净重或根数、制造厂标记等;

每包应有焊条型号、牌号、直径与长度、生产批号、查验号及日期、适用电流极性、允许的最大及最小焊接电流、烘干要求、制造厂名;

每根焊条的夹持端应有焊条型号或标记。

Ø氧乙炔焊和惰性气体保护焊所用的冷拉钢丝,应按《焊接用钢丝》GB1300的规定验收并符合下列要求:

13)包装物不得有破损;

14)每盘(捆)附有标牌,每批应有质量证明书;

15)钢丝表面不得有锈蚀或油污;

16)当设计有特殊要求时,每批钢丝应按盘数任选3%,且很多于二盘,进行化学成份查验,其指标应符合GB1300《焊接用钢丝》的规定。

Ø供手工钨极氩弧焊用的氩气纯度应在%以上。

Ø氧乙炔焊和氧乙炔割应利用一级氧气,其纯度应不低于%;乙炔气的质量应符合有关现行标准的规定。

4.3.8材料现场管理

不同材质的管材、管件验收合格后,分门别类地摆放,并用料签、料牌或书写方式作堆放分类标识。

标识别离表明物资的名称、型号、规格、材质及查验和实验状态。

料签、料牌的颜色作如下规定:

Ø合格品用白色;

Ø待检或待处置品用黄色;

Ø报废品用红色。

管道加工、预制

按照现场情形设置管道预制场,配备精巧的施工机具,尽可能加大预制深度,力争达到40%以上。

4.4.1管子切割、开坡口和螺纹加工

Ø管子切割、坡口加工

管子切断前移植原有标记,以保证正确识别管子的材质。

管子切断前,用石笔和专用圈带在管子上圈好位置,再切割。

管子切割时,公称直径DN≤80的碳钢管和合金钢管宜用无齿据切割,公称直径DN>80的碳钢管和合金钢管宜用氧乙炔火焰切割;公称直径DN≤80的不锈钢管宜用无齿锯切割,公称直径DN>80的不锈钢管宜用等离子切割。

碳钢管和合金钢管的坡口用坡口机加工,当条件不允许时亦可用氧乙炔焰加工;不锈钢管的坡口加工宜用等离子加工。

管子切割和坡口加工后,必需用磨光机将切割表面的热影响区除去,且切口表面应无裂纹、毛刺、凸凹、缩口、溶渣、氧化物、铁屑等,并保证尺寸正确和表面平整。

管子切口端面倾斜误差不大于管子外径的1%,且不得超过2mm;坡口斜面及钝边端面不平度不大于0.5mm,坡口尺寸和角度的形式和尺寸见管道预制。

4.4.2管道预制

管道的预制在预制场的平台上进行预制。

预制的管段组对前要进一步核实各管段的尺寸、方向,下料后要用记号笔在管段两头标注与管段图相一致的焊缝编号,并严格按管段图所标焊缝编号进行组对。

因现场需要而发生焊缝增加时,在管段图上相应位置标注焊缝编号,焊缝编号为前一个焊缝号加上“-1”、“-2”等;如没有此焊道,可直接从图中划掉此焊道号。

管道预制时严格依照管段图预制,做好管线五号和日期标识,管段组对焊接后,管工要在焊缝一侧用记号笔标注焊工号、焊缝编号、管线号和日期。

探伤人员对相应的焊缝探伤后,将探伤号标注在焊缝相应区域。

技术人员天天要将焊工号、探伤号、热处置编号移植到相应的管段图上,已预制和安装的管线别离用彩笔涂在管段图上。

管线焊口号标识如下:

焊工号

焊缝编号

热处理编号

管线号

探伤号

日期

Ø管道组对

管道组对时的坡口形式和尺寸如下图所示:

序号

厚度T

(mm)

坡口

名称

坡口形式

坡口尺寸

间隙c

(mm)

钝边p

(mm)

坡口角度

α(°)

1

1~3

Ⅰ型坡口

T

C

0~

2

3~9

Ⅴ型坡口

α

p

c

T

 

0~2

0~2

65~75

9~24

0~3

0~3

55~65

管道组对时,对坡口及其内外表面用角向磨光机清理油、漆、锈、毛刺等污物,清理的范围大于或等于10mm。

Ø管道组对时的错边量

管道对接焊口的组对内壁要齐平,错边量SHA级管道不能超过管道壁厚的10%,且不大于0.5mm;SHB和SHC级不能超过管道壁厚的10%,且不大于1mm;无毒、非可燃介质管道对接焊口内壁错边量不超过壁厚的10%,且不大于2mm。

壁厚不同的管道组成件组对,当壁厚差大于下列数值时,按下图要求加工:

17)SHA类管道的内壁差0.5mm或2mm;

18)SHB和SHC级管道的内壁差1mm或外壁差2mm。

Ø自由管段和封锁管段的加工尺寸允许误差应符合下表规定:

项目

允许偏差

自由管段

封闭管段

长度

±10

±

法兰面与管子DN<100

中心垂直度

100≤DN≤300

DN>300

法兰螺栓孔对称水平度

±

±

管子对口时,在距接口中心200mm处测量平整度,当管子公称直径小于100mm时,允许误差为1mm;当管子公称直径大于或等于100mm时,允许误差为2mm。

全场允许误差均为10mm。

管道对口平直度见下图:

200

钢板尺

偏差值

当采用承插焊时,承口和插口的轴向不留间隙。

其余承插焊管子和管件之间间隙为1-1.5mm。

预制好的管段要分区寄存,不锈钢管段不得与碳钢及地面直接接触。

Ø管道组对时的定位焊

19)定位焊的焊接工艺同正式焊接工艺相同;

20)定位焊焊点应均匀散布,每一个焊口焊接2~3个点;正式焊接时,起焊点应在两定位焊点之间;

21)定位焊的长度为10~15mm,厚为2~4mm,且不超过壁厚的2/3;

22)为确保底层焊道成形良好,减少应力集中,定位焊缝的两头为缓坡状,不然应进行打磨修整。

Ø管道预制的焊接要求见管道焊接。

Ø预制完待安装的管道必需将管内的焊渣、沙土、铁屑及其它杂物清除干净,并用管帽或塑料布包封管端。

Ø在预制阶段完成管道上的开孔采用开孔器开孔,开孔后及时清理管内铁渣;若确实须在安装时进行管道开孔,开孔后管道内的铁渣用面团粘干净,若是是手不能伸入的小孔则用长夹子夹住面团粘干净。

4.4.3管道支吊架预制

Ø管道支吊架在管道安装前按照设计需用量集中加工、提前预制。

Ø管道支吊架的形式、加工尺寸符合设计要求。

Ø钢板、型钢采用机械切割,切割后清除毛刺。

切口剪切线与号料线误差不大于2mm;断口处表面无裂纹,缺棱不大于1mm;型钢端面剪切斜度不大于2mm。

Ø采用手工、半自动切割时,应清除熔渣和飞溅物,其切割质量应符合下列要求:

23)手工切割的切割线与号料线的误差不大于2mm,半自动切割不大于1.5mm;

24)切口端面不垂直度不大于工件厚度的10%,且不大于2mm。

Ø管道支吊架的螺栓孔采用机械加工,不得利用氧乙炔焰割孔。

孔的加工误差不得超过其自由公差。

Ø管道支吊架的卡环(或U型卡)用扁钢弯制而成,圆弧部份应滑腻、均匀,尺寸应与管子外径相符。

Ø支架底板及支吊架弹簧盒的工作面应光滑光洁。

Ø支吊架应按设计要求制作,其组装尺寸误差不得大于3mm。

Ø管道支吊架焊接后应进行外观检查,不得有漏焊、欠焊、裂纹、烧穿、咬边等缺点,焊缝周围的飞溅物应予清理。

Ø管道支吊架的角焊缝应焊肉饱满,过度圆滑,焊脚高度应不低于薄件厚度的倍。

焊接变形必需予以矫正。

Ø制作合格的管道支吊架,涂防锈漆,并标识后妥帖保管。

对合金钢管道支吊架作相应的材质标记,并单独寄存。

管道焊接

本系统工艺管道的焊接质量是确保装置安全投产的关键,必需制定严格科学的焊接技术方案,严格按有关焊接技术规范、焊接工艺标准进行施工。

本系统工艺管道公称直径DN≤50mm的管道采用氩弧焊打底、盖面,公称直径DN>50mm的管道采用氩弧焊打底、手工电弧焊盖面的焊接方式。

4.5.1焊接施工程序

 

返工

不合格

审查图样及设计文件

焊接工艺评定

编制焊接施工方案

现场施焊

焊工管理

焊工岗前培训

焊工岗前考试

签发上岗证

记录

回收

材料检验与管理

入库储存

进厂复验

焊条烘烤

发放使用

焊缝外观检验

焊缝无损检测

焊前预热

坡口加工与组对

焊后热处理

硬度试验

返工

不合格

焊接资料整理

 

4.5.2焊接方式选择

所有的工艺管道的对接焊缝均采用氩弧焊打底,手工电弧焊填充、盖面;角焊缝采用手工电弧焊打底、填充、盖面。

4.5.3焊接材料选用表:

母材

焊接材料

焊丝

焊条

备注

20#

H08Mn2SiA

J427

CF8C+F321H

TGF347

A137

20Cr33NiNb+incoloy800H

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