甲醇合成焊接方案.docx
《甲醇合成焊接方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《甲醇合成焊接方案.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
甲醇合成焊接方案
新疆广汇新能源有限公司
120万吨/年甲醇、80万吨/年二甲醚项目
工艺管道安装工程
焊接方案
批准：
审核：
编制：
中国化学工程第十四建设有限公司
二O一0年六月十二日
一、编制说明
本方案系指导新疆广汇新能源有限公司120万吨/年甲醇、80万吨/年二甲醚项目合成装置中各工序工艺管道（除地管外）焊接施工的主要技术文件,本装置的管道材质有耐热钢、低合金钢、碳钢、不锈钢；为保证焊接质量，特编制此方案进行指导施工。
二、编制依据
2.1.1GB/T20801.1~6-2006《压力管道规范工业管道》
2.1.2SH3501-2002《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》
2.1.3GB5044-1998《职业性接触毒物危害程度分级》
2.1.4GB50160-2008《石油化工企业设计防火规范》
2.1.5GB50235-1997《工业金属管道工程施工及验收规范》
2.1.6GB50236-1998《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
2.1.7JB/T4730—2005《承压设备无损检测》
2.1.8JB3223《焊条质量管理规程》
2.1.9GB150《钢制压力容器》
2.1.10JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》
2.1.11JB/T4709《钢制压力容器焊接规程》
三、工程概况及工程特点
新疆广汇新能源有限公司120万吨/年甲醇、80万吨/年二甲醚项目管线总长近35000余米。
该装置中大部分管道介质具有高温、高压、易燃、易爆等特点，在本装置中有大量的不同规格、材质的工艺管道，材质主要有：
碳钢管、合金钢管、不锈钢管等几种，工艺管道的设计压力最高为10.5MPa，焊接工作量较大，焊接要求较高，部分工艺管线焊缝需无损检测和热处理。
四、焊接施工工艺
4.1施工准备
4.1.1作业人员准备
主要作业人员需用计划表
序号
工种
技术鉴定证
安全操作证
人数
其它资质
1
电焊工
初、中、高级
持证
130
特种作业证
2
管工
初、中、高级
持证
50
3
电工
初、中、高级
持证
2
特种作业操作证
4
气割工
初、中、高级
持证
15
5
热处理工
初、中、高级
持证
4
6
探伤检测人员
/
持证
2
操作持Ⅰ持证，评定持Ⅱ级证
7
氩弧焊工
初、中、高级
持证
50
特种作业证
4.1.2主要工机具
机具一览表
序号
名称
规格
单位
数量
1
交流焊机
BX1-400
台
30
2
交流焊机
BX1-500
台
20
3
交直流电焊机
BXZ-500
台
30
4
逆变焊机
ZX7-400B
台
40
5
氩弧焊机
IVSA4-300/2XG/300-1
台
40
6
等离子切割机
LNG8-100
台
8
7
烘箱
ZKH-100
台
10
8
保温筒
个
140
9
气割工具
套
30
10
砂轮切割机
Ф400
台
10
11
角向磨光机
Ф100
台
150
12
管子坡口机
套
8
13
磁力管道切割机
＆=60mm
台
10
14
X探伤机
2505
台
1
4.1.3各种设备性能应完好,电流电压等仪表应在检测周期内。
焊接电源宜安放在通风的集装箱内。
4.5.1.3其他小型施工工具：
焊接面罩、焊条保温筒、清渣锤、钢丝刷、气割工具、角向磨光机。
4.1.3测量及计量器具
计量器具一览表
序号
器具名称
型号
备注
1
电流表
DM6056A
检测焊接电流、电压
2
温湿度表
JWS-A4
测量焊条仓库及焊接区温湿度
3
秒表
1/100sec
测量焊接时间、速度用
4
风速计
AVM-01/03
测量焊接区域风速0~40m/s
5
红外测温仪
测量预热、热处理热温度0~1000℃
6
焊接检验尺
检测对口尺寸、焊缝外观尺寸
4.2技术准备
4.2.1.1施工标准、规范的准备；
4.2.1.2施工方案的编制；
4.2.1.3施工技术交底和安全技术交底；
4.3焊料检查验收
4.3.1.1焊接工程所采用的材料，应符合设计文件的规定。
4.3.1.2材料应具有出厂合格证和质量证明书。
其检验项目及技术要求标准应符合国家标准或行业标准。
4.3.1.3材料入库前应核对材料牌号和质量证明书。
4.3.2焊接材料
4.3.2.1焊接材料（包括焊条、焊丝、焊剂及焊接用气体）使用前应按设计文件和相关标准的规定进行检查和验收，且应具有质量证明文件和包装标记。
4.3.2.2焊接材料的储存应保持适宜的温度及湿度，焊接材料库应保持干燥、清洁，室内的相对湿度应不超过60％。
4.3.2.3库存期超过规定期限的焊条、焊剂及药芯焊丝，应经复验合格后方可使用。
焊接材料库存的规定期限应在焊接材料质量证明书或说明书上注明，并应符合以下规定：
a）酸性焊接材料及防潮包装密封良好的低氢型焊接材料的规定期限一般为2年；
b）石墨型焊接材料及其他焊接材料的规定期限一般为1年。
4.3.2.4应按焊接材料说明书的要求对焊条、焊剂和药芯焊丝进行烘干，焊丝使用前应按规定进行除油、除锈及清洗处理。
4.3.2.5使用过程中应注意保持焊接材料的识别标记，以免错用。
4.3.2.6焊接施工所使用的焊条、焊丝、焊剂应符合国家现行材料标准的规定。
4.3.2.7焊接材料入库时，应核查其质量证明书，同时检查包装状况，不得有破损、受潮、锈蚀等现象。
4.3.2.8手工钨极氩弧焊所用的氩气应符合国家现行的标准《氩气》GB4842的规定，且纯度不应低于99.96%
4.3.2.9手工钨极氩弧焊易用铈钨极或钍钨极。
4.3.2.10氧乙炔气割所采用的氧气纯度不应低于98.5%，乙炔气的纯度和瓶中剩余的压力应符合先行国家标准《溶解乙炔》GB6819的规定。
4.4作业条件
4.4.1.1焊接工艺评定覆盖率、焊工持证率应达到100%
4.4.1.2焊接环境应符合下列规定，否则应采取有效的防护措施。
4.4.1.3手工焊条电弧焊时风速＜8m/s、气体保护焊时风速＜2m/s
4.4.1.4相对湿度＜90%
4.4.1.5无雨、雪天气
4.4.1.6焊接环境温度低于下列要求时，应采取提高焊接环境温度措施
4.4.1.7非合金钢不低于-20℃
4.4.1.8低合金钢不低于-10℃
4.4.1.9奥氏体不锈钢不低于-5℃
4.4.1.10其他合金钢不低于0℃
4.5焊接施工工艺流程图
试压竣工
编制焊接施工方案
技术交底
工艺评定
4.6工艺操作过程
4.6.1.1焊接工艺评定（总部评定）
4.6.1.2焊接工艺评定流程图
审核批准
不合格
4.6.2焊工考核取证
4.6.2.1焊工培训考核取证流程图
评
定
不合格
4.6.2.2从事焊接的焊工必须按《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》进行考试。
4.6.2.3焊工合格证的项目应覆盖该焊工参加焊接的工作内容。
且该焊工施焊工作必须在合格项目有效期内。
4.6.3焊材管理
4.6.3.1焊材管理流程图
领取使用
不合铬未用完焊条受潮二次烘干
4.6.3.2焊接材料入库时，应核查其质量证明书，同时检查包装状况，不得有破损、受潮、锈蚀等现象。
4.6.3.3焊材库应具备防潮、通风、保暖性能，并设温湿度计实施监控。
室内温度应在5℃以上，相对湿度不超过60％。
4.6.3.4焊材需分规格、型号及批号分列排放，做出标识，焊材存放必须离地离墙300mm。
4.6.4焊材烘干设专职烘烤管理员
4.6.4.1焊接材料在烘干及保温时应严格按要求执行。
烘干焊条时应注意防止焊条因骤冷骤热而导致药皮开裂或脱落。
不同类型的焊接材料原则上应分别烘干，但烘干规范相同的不同类型焊接材料如同炉烘干时，必须间隔且有明显的标记。
4.6.4.2焊接材料的烘干规范可参照焊接材料说明书和焊接工艺的要求确定。
焊前要求烘干的焊接材料如烘干后在常温下搁置4小时以上，应再次烘干。
累计的烘干次数一般不宜超过2次。
4.6.4.3烘干后的焊接材料应存放在规定要求恒温温度的恒温箱内，并按不同型号、不同牌号、不同规格分别摆放，并设置明显标记。
4.6.4.4焊材烘烤管理员对焊接材料的烘干、保温、发放及回收应作详细记录。
4.6.4.5本项目的低碳钢、低合金钢焊材选用
1）同种钢号相焊碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限加30Mpa。
2）不同钢号相焊不同强度钢号的碳素钢、低合金钢之间焊缝金属应保证力学性能，且其抗拉强度不应超过强度较高的母材标准规定的上限值。
焊接材料一览表
钢号
手工电弧焊
氩弧焊
焊条型号
焊条牌号
焊丝牌号
Q235A
E4303
J422
Q235B
E4303
J422
L245
E4315
J427
H08AH08MnA
20
E4315
J427
H08AH08MnA
15CrMo
E5515-B2
R307
H13CrMoA
12Cr1MoV
E5515-B2-V
R317
H08CrMoVA
4.6.5不锈钢焊材选用
1）马氏体不锈钢、铁素体不锈钢焊接应选与母材成分份相同的焊材料，不进行预热和热处理时也可选用奥氏体焊材。
2）同种奥氏体不锈钢焊接应选与母材成分相近的焊接材料，其次还应保证焊缝具有良好的抗裂性和综合力学性能。
3）不同奥氏体不锈钢焊接焊材的选用应保证熔敷金属的Gr、Ni、Mo或Cu的主要合金元素含量不低于合金含量较低一侧母材标准规定的下限值.
4）不锈钢选用的焊条牌号
不锈钢选用的焊条牌号表
钢号
手工电弧焊
氩弧焊
焊条型号
焊条牌号
焊丝牌号
304
E308
A102
H0Gr1Ni10
4.6.6焊材的烘烤
4.6.6.1碳钢和合金钢焊条的烘烤:
焊接材料烘干温度及保持时间见下表
类别
牌号
温度（℃）
时间（h）
碳钢和低
合金钢焊条
J422
150
1
J427
350
1
R307
380
1
R317
350
1
4.6.6.2不锈钢焊材的烘烤:
不锈钢焊接材料的烘干温度、保温时间表
钢号
牌号
温度（℃）
时间（h）
304
A102
150
1
4.6.7施工艺参数
4.6.7.1焊缝坡口形式、尺寸、加工方法及组对。
4.6.7.2焊缝坡口形式、尺寸应符合设计文件和焊接工艺规程的规定。
4.6.7.3坡口面加工宜采用机械方法。
当采用火焰切割时，应清除过热层和氧化层，并将表面凹凸不平处打磨平整。
4.6.7.4坡口表面应无裂纹、夹渣、分层等缺陷
4.6.8坡口准备、坡口加工（见下表）
坡口形式选用表
项次
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a（º）
1
1-3
Ⅰ型
a°
T
C
0-1.5
——
——
2
3-9
Ⅴ型
T
c
0-2
0-2
65-75
9-32
0-3
0-3
55-65
施焊前需用角向磨光机（管内表面用直轴磨光机）对坡口表面及坡口周围不小于20mm范围内的油、漆、垢、毛刺飞边、氧化层和锈斑等清除干净。
4.7焊缝组对定位焊的工艺
4.7.1管道定位焊
4.7.1.1管壁厚δ≥10mm的不锈钢管定位焊采用过桥式，正式焊时应将定位焊缝磨掉。
碳钢管及管壁厚δ＜10mm的不锈钢管定位焊可采用永久焊缝。
当采用永久焊缝时，焊缝两端应修磨成缓坡形以便接弧。
在根部焊道焊接前，应检查定位焊焊缝，确认其不得有裂纹及其他缺陷，否则应对缺陷处理后方可施焊。
4.7.1.2定位焊应避免在仰焊或有障碍的位置。
4.7.1.3焊缝组对定位焊的工艺应和正式焊接相同。
4.7.1.4低碳钢、低合金强度用钢手工电弧焊定位焊缝的尺寸见下表
手工电弧焊定位焊缝的尺寸一览表
工件厚度（mm）
焊缝高度（mm）
焊缝长度（mm）
焊缝间距（mm）
≤4
＜4
＞5
50~100
5~20
≤0.7δn且≤6
＞15
100~300
＞20
＜8
＞60
250~350
4.7.1.2不锈钢手工电弧焊定位焊缝
1）组装时卡具、临时支架、定位焊的工艺均应和正式焊接相同，
2）手工电弧焊定位焊缝的尺寸见下表。
手工电弧焊定位焊缝的尺寸一览表
工件厚度（mm）
焊缝高度（mm）
焊缝长度（mm）
焊缝间距（mm）
≤4
＜4
＞5
50～100
5-20
≤0.7δn且≤6
＞15
100～300
＞20
＜8
＞50
200～350
3）卡具、临时支架与母材接触部分材质应和母材相同，夹具拆除应用砂轮磨除。
4）不锈钢板、钢管下料时应做材料移置标识，以防止剩余材料错用。
4.7.1.3焊件组对要求
1）焊接接头的组对应按设计图纸或焊接工艺指导书的要求进行。
2）接头组对时焊件应垫置牢固，防止焊接和热处理过程产生附加应力或变形。
除设计要求进行冷拉伸或冷压缩外，不得用强力方法组对焊接接头。
3）对接接头的组对应内壁齐平，内壁错边量应符合设计文件、焊接工艺规程或下图表中的规定。
管道组队内错边量
4）不等壁厚的工件组对时，薄件端面的内侧或外侧应位于厚件端面范围之内。
当内壁错边量不符合表4的规定或外壁错边量大于3mm时，焊件端部应按规定进行削薄修整。
5）不锈钢管组对时采用的工卡具，应使用与管材相同的材质，否则应采取木板或胶板等隔离措施。
6）焊接定位焊缝时应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺并应由合格焊工施焊
定位焊缝的长度、厚度和间距应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂在焊接根部焊道前应对定位焊缝进行检查，当发现缺陷时应处理后方可施焊。
4.8焊接线能量的计算：
4.8.1.1碳钢、合金钢管道
焊接线能量公式为：
Q=IU/V×60
式中：
Q—焊接线能量（J/cm）；
I—焊接电流（A）；
U—电弧电压（V）；
V—焊接速度（cm/min）。
4.8.1.2不锈钢管道
焊接线能量的控制：
焊接线能量公式为：
Q=IU/V×60
式中：
Q—焊接线能量（J/cm）；
I—焊接电流（A）；
U—电弧电压（V）；
V—焊接速度（cm/min）。
不锈钢焊接线能量控制范围应根据焊接工艺评定确定，一般在保证熔合良好的情况下尽量采用小线能量
4.9电弧焊工艺参数
焊接工艺参数应根据焊接工艺评定编制
4.12.1.1碳钢、合金钢焊接工艺参数
1）碳钢、合金钢（热轧及正火钢）手工电弧焊工艺参数
低碳钢、热轧及正火钢手工电弧焊工艺参数表
焊缝空间位置
坡口
形式
厚度（mm）
第一层焊缝
其它各层焊缝
焊条直径（mm）
焊接电流（A）
焊条直径（mm）
焊接电流（A）
平焊
对接
V形
5～6
3.2
100～130
3.2
100～130
4.0
160～210
4.0
160～210
≥6
4.0
160～210
4.0
160～210
5.0
220～280
X形
≥12
4.0
160～210
4.0
160～210
5.0
220～280
立焊对接
V形
＜10
3.2
90～120
4.0
120～160
4.0
120～160
4.0
120～160
3.2
90～120
4.0
120～160
4.0
120～160
5.0
160～200
X形
12～18
3.2
90～120
4.0
120～160
4.0
12～160
4.0
120～160
≥19
3.2
90～120
4.0
120～160
4.0
120～160
5.0
160～200
横
对接
焊缝
单边V形
5～8
3.2
90～120
3.2
90～120
3.2
90～120
4.0
140～160
≥9
3.2
90～120
4.0
140～170
4.0
140～170
4.0
140～170
双单边V形
14～18
3.2
90～120
4.0
140～170
4.0
140～170
4.0
140～170
≥19
4.0
140～170
4.0
140～170
仰对
接焊
缝
V形
5～8
3.2
90～120
3.2
90～120
90～120
4.0
140～160
≥9
3.2
90～120
4.0
140～160
4.0
140～160
4.0
140～160
X形
12～18
3.2
90～120
4.0
140～160
4.0
140～160
4.0
140～160
≥19
4.0
140～160
4.0
140～160
2）碳钢及合金钢（热轧、正火钢）手工钨极氩弧焊工艺参数
低碳钢及热轧、正火钢手工钨极氩弧焊工艺参数表
钨极直径（mm）
焊丝直径（mm）
焊接电流
（A）
焊接电压
（V）
喷嘴直径
（mm）
钨极伸出长度（mm）
氩气流量
（L/min）
2.0
2.0
60～120
12～18
8～16
3～8
5～10
2.5~3
2.5
90～130
12～18
8～16
3～8
5～15
4.10碳钢管道焊接
4.10.1.1对于碳素钢管道，手工电弧焊是用得最普遍、最广泛的一种焊接方法，本项目中的管径≤DN50的低碳钢工艺管管道均全部采用全氩焊接，管径≥DN80的低碳钢工艺管管道均全部采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面焊接。
4.10.1.2氩弧焊用焊丝使用前应去除表面的油脂、铁锈等杂物，焊条应按规定要求进行烘干。
4.10.1.3不管采用手工钨极氩弧焊还是手工焊条电弧焊，引弧均应在坡口内进行，严禁在坡外引弧、收弧或试验电流，收弧应填满弧坑。
4.10.1.4当管件为水平固定焊接时，件表面不得有电应假定垂直中心线将管子分成前后两半周，打底焊接时应先焊一半周，引弧和收弧时均应超过中心线5～10mm。
4.10.1.5焊接时应在坡口内引弧，严禁在非焊接部位引弧，管弧擦伤等缺陷。
4.10.1.6焊接后清除表面飞溅，不允许表面有裂纹、气孔、夹渣、凹陷等缺陷，并在焊口附近打上焊口号和焊工钢印代号。
4.10.1.7当管道焊接环境温度低于0℃时，所有钢种在始焊处100mm范围内应预热15℃以上，预热时的加热范围，以对口中心线为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍，热处理的加热范围，每侧不应小于焊缝宽度的3倍。
对容易产生焊后延迟裂纹的管道，应在焊后立即加热至300～350℃，然后保温缓冷。
4.11合金钢管道焊接
4.11.1.1管道用低合金钢的焊接性，一般低合金钢的焊接性是比较好的，在本项目中所有≤DN50的合金钢管道全部采用全氩焊接、≥DN80的低合金钢管道采用氩弧焊打底、手工电弧焊盖面。
但随着合金含量的提高，焊接时容易出现以下问题：
4.11.1.2冷裂纹（延迟裂纹）这是焊接低合金钢时最容易出现的问题，冷裂纹一般均产生于焊接接头的热影响区。
产生原因如下：
a焊缝和热影响区的含氢量偏高由于熔池金属在冷却过程中析出大量的氢原子，其中一部分在热影响区聚集成氢分子关造成很大的压力，导致产生裂纹。
b热影响区的淬硬程度,低合金钢有较明显的淬硬性，如果焊接工艺不当，容易在近缝区出现马氏体组织，使性能变坏（塑性、韧性下降），导致焊接接头对裂纹的敏感性增强。
c焊接接头的刚度,接头刚度越大（如管子壁厚较大、施焊时进行强制对口等），造成的局部应力也越大，产生冷裂纹的倾向随之增大。
综上所述，氢、马氏体和焊接应力是产生冷裂纹的主因。
因氢的扩散需一定时间，所以冷裂纹要在焊后经过一段时间才会出现，所以它又称为延迟裂纹。
4.11.1.3热裂纹如采用较大的焊接线能量焊接低合金钢时，也可能会产生热裂纹，其原因如下：
a）焊缝中含硫、磷，这是两种促使产生热裂纹的主要元素。
b）焊缝的形状系数（即熔宽与熔深的比值）越小（小于1），热裂倾向越大。
手工电弧焊的焊缝形状系数在1.3～2.0之间变动。
⑶焊接接头的拘束条件。
拘束应力越大，热裂倾向越大。
4.11.1.4管道用低合金钢的焊接工艺特点
针对低合金钢焊接时易出现的问题，其焊接工艺特点如下：
a）严格焊接材料的管理和坡口的清理、控制焊材含氢量，这对防止冷裂纹至关重要。
为此焊前焊条应严格按规定烘干、保存、发放和使用，焊前将坡口油污、铁锈、脏物和氧化皮等清除干净。
b）选用低氢型焊条施焊。
c）采取焊前预热，焊接中保持层间温度和焊后热处理等措施防止接头出现淬硬组织、消除焊接应力和氢等，防止冷裂纹产生。
d）禁止强制对口，以减少焊接接头承受的压力，这对防止冷裂纹的发生有利。
e）低合金钢焊接时，可采取较柢碳钢大的焊接线能量，这可减小近缝区的淬硬倾向，起到预热的效果。
但注意焊接线能量不可过大，以防焊接接头晶粒粗化，使接头性能变坏。
低合金钢一般均采用直流电焊机焊接，打底层一般多用氩弧焊，焊条直径和焊接电流的选用原则同低碳钢。
4.12不锈钢焊接
4.12.1.1手工电弧焊焊接工艺参数
不锈钢手工电弧焊焊接工艺参数表
板厚
（mm）
焊条
直径
平焊
立焊
电流A
电压V
速度cm/min
电流A
电压V
速度cm/min
3-6
φ3.2
80-110
22-26
10-14
70-90
22-26
7-12
φ4
110-140
24-28
12-18
80-110
22-26
8-12
8-12
φ3.2
90-120
22-26
10-16
70-100
22-26
7-12
φ4
110-140
24-28
10-18
80-120
22-26
8-12
4.12.1.2手工钨极氩弧焊焊接工艺参数
手工钨极氩弧焊焊接工艺参数表
钨极直径（mm）
焊接电流（A）
焊接电压（V）
电源极性
喷嘴直径（mm）
钨极伸出长度（mm）
氩气流量L/min
焊枪
背面
2.0
60～100
18～20
CD+
8～16
3～8
8
升级会员 