焊前预热及焊后热处理作业指导书.docx
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焊前预热及焊后热处理作业指导书
作业指导书
工程名称：
内蒙古大唐托克托电厂五期扩建工程
编号：
H-09
作业项目名称：
#10机组焊前预热及焊后热处理施工
编制单位：
中国能建江苏省电力建设第一工程有限公司大唐托电项目部
编写：
日期：
审核：
日期：
审定：
日期：
日期：
批准：
日期：
出版日期：
版次：
第一版
目录
1．目的
2．适用范围
3．编制依据
4．工程概况、特点及主要工程量
5．劳动力计划和作业人员的资格要求
6．主要施工机械、工具、器具及材料计划
7．施工准备
8．作业程序
9．作业方法、工艺要求及质量标准
10．工序交接及成品保护
11．安全和文明施工措施
12．绿色施工节能减排与环境管理
13．环境因素识别及环境控制措施
14.主要危险源识别及预防措施
15.技术记录
1．目的
为了使项目作业规范、符合程序、满足标准，确保施工安全、优质、准点完成，编制本作业指导书。
2．适用范围
本作业指导书适用于内蒙古大唐托克托电厂五期扩建工程#10机组焊前预热及焊后热处理施工作业。
3．编制依据
1）东方锅炉厂相关图纸
2）《内蒙古大唐托克托电厂五期扩建工程#2标段施工组织总设计》
3）《内蒙古大唐托克托电厂五期扩建工程#2标段焊接专业施工组织设计》
4）江苏电建一公司焊接工艺评定报告
5）《焊接工艺评定规程》（DL/T868-2014）
6）《焊工技术考核规程》（DL/T679-2012）
7）《特种设备焊接操作人员考核细则》TSGZ6002.2010
8）《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869-2012）
9）《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/T819-2010）
10）《火力发电厂异种钢焊接技术规程》DL/T752-2010
11）《T91/P91钢焊接工艺导则》（电源质[2002]100号）
12）《T/P92钢焊接指导性工艺》（国电焊接信息网）
13）《锅炉安全技术监察规程》TSGG0001-2012
14）《电力建设安全工作规程》火力发电（DL5009.1-2014）
15）《锅炉安装监督检验规则》TSGG7001-2004
16）《建筑工程绿色施工评价标准》（GB/T50640-2010）
4．工程概况、特点及主要工程量
4.1工程概况
锅炉为东方锅炉集团股份有限公司生产的高效超超临界参数、变压运行直流炉，一次中间再热、单炉膛平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，π型布置，采用中速磨、冷一次风正压直吹式制粉系统，每台锅炉配一台四分仓回转式空气预热器、送、一次风机单列布置。
锅炉型号：
DG2057/29.3-Ⅱ2。
锅炉炉膛由垂直管膜式水冷壁和螺旋式水冷壁构成。
炉膛上部沿烟气流程方向设置屏式过热器，折焰角上方布置有高温过热器。
在水平烟道处布置了高温再热器。
尾部竖井分隔成前后两个烟道。
前部布置低温再热器，后部布置低温过热器和省煤器。
在分烟道底部分别设置了烟气调节挡板装置。
烟气流经调温挡板脱硝进口烟道、反应器、脱硝出口烟道进入空预器，在预热器进口烟道上设有烟道关断挡板，最后烟气进入除尘器，流经烟囱，排向大气。
锅炉采用前后墙对冲燃烧方式。
每台锅炉共设有36只旋流燃烧器，前后共分为6层，每层6只。
并设有16只燃尽风（OFA）风口燃烧器。
本工程采用等离子点火方式。
锅炉主要参数（B—MCR工况）：
锅炉型号
DG2057/29.3-Ⅱ2
过热蒸汽最大连续蒸发量（B-MCR）
2057t/h
过热蒸汽额定蒸汽压力
29.3MPa.g
过热蒸汽额定蒸汽温度
605℃
再热蒸汽流量（B-MCR）
1738.45t/h
再热蒸汽进/出口压力（B-MCR）
6.58/6.38MPa.g
再热蒸汽出口蒸汽温度（B-MCR）
623℃
给水温度（B-MCR）
305℃
排烟温度（修正后）（BRL）
118.5℃
汽轮机由东方汽轮机集团有限公司供货，系超超临界参数、一次中间再热、单轴、三缸两排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，型号为：
NZK660-28.00/600/620。
本机组汽机为三缸两排汽型式，高压缸为整体组装供货，现场安装。
中压缸水平中分结构，整体组装供货，现场安装。
低压外缸散件供货，现场拼装焊接；低压内缸分上、下两半供货。
汽轮机从机头至低压缸，依次分布有#1～#4轴承座，高压、中压缸的就位方式均为猫爪支撑在前后轴承座上。
汽轮机布置在13.70m标高运转层上。
汽轮机主要参数：
项目
参数
额定功率
600MW
最大连续功率
620MW
额定主蒸汽温度
600℃
额定主蒸汽压力
26.47MPa（a）
高压缸排汽口压力（THA工况）
5.783MPa（a）
高压缸排汽口温度（THA工况）
372.1℃
再热蒸汽进口压力（THA工况）
6.2MPa
再热蒸汽进口温度（THA工况）
620℃
主蒸汽进汽量（THA工况）
1878.9t/h
再热蒸汽进汽量（THA工况）
1519t/h
额定排汽压力（THA工况）
4.9kPa（a）
4.2工程特点
本机组中高压合金钢焊口数量比较多，规格也比较多，因而热处理工作量也比较大。
焊后热处理施工需要安排责任心强、技能水平高的人员，以保证各个环节受控。
材质主要为：
20G、SA106C、15CrMoG、12Cr1MoVG、WB36、SA335P12/P22、SA213T91/T92、SA335P91/P92、A691Cr1-1/4CL22、SA182F12CL2等。
P91/P92钢大径厚壁管给焊前预热、焊接过程控制、焊后热处理如何控制测温点的温差，因此带来了相当大的难度。
在施工过程中我们采用电脑温控仪全过程跟踪控温，以确保质量，层间温度≤250℃。
采用K型镍铬电阻合金热电偶，热电偶布设于管道外侧，5G、6G位置，设于12点及6点两只热电偶；2G位置，两只热电偶，对称布置。
预热、全过程控温及脱氢处理时热电偶距焊缝坡口边缘30mm，最终热处理时热电偶设在焊缝中间。
T91/T92小径管薄壁管允许降至室温及时进行焊后热处理，P91/P92大直径厚壁管待焊接接头冷却到80-100℃,恒温1小时/2小时后立即进行，焊后热处理。
WB36钢焊前预热、焊后热处理应采用电加热。
4.3主要工程量
热处理主要工程量：
详见附表一、二（锅炉、汽机热处理焊口一览表）。
附表一锅炉热处理工作量
序号
项目名称
母材材质
规格
焊口
数量
1
水冷壁
12Cr1MoVG
Ф76×20
192
2
水平烟道区域顶棚
12Cr1MoVG
Ф63.5×10
576
3
炉膛烟道区域顶棚
12Cr1MoVG
Ф63.5×10
192
4
屏式过热器
SA-213T92
Φ45×11
750
SA-213T92
Φ51×11.5
30
5
高温过热器
SA-213T91
Φ54×8.5
70
SA-213T91
Φ45×7.5
1330
SA-213T92
Φ54×14
105
SA-213T91
Φ45×13
1715
6
高温再热器
SA-213T92
Φ51×4
1728
SA-213T91
Φ57×4.5
192
7
屏式过热器集箱
12Cr1MoV
Φ298.5×55
1
SA-335P91
Φ584×115
1
SA-335P91
Φ325×70
1
12Cr1MoVG
Φ559×100
2
SA-335P91
Φ325×70
1
SA-335P91
Φ584×115
1
8
高温过热器集箱
SA-182F92
Φ470×90
1
SA-182F92
Φ635×140
1
9
下水管
SA-106C
Φ457×60
7
SA-106C
Φ339.7×45
6
10
水冷壁集箱
SA-106C
Φ190.7×42
1
SA-106C
Φ368.3×80
1
12Cr1MoVG
Φ190.7×40
14
12Cr1MoV
Φ355.6×55
1
12Cr1MoV
Φ584×105
1
11
低过至屏过连接管
12Cr1MoV
Φ508.3×70
10
12
低再至高再蒸汽连接管
SA-335P91
Ф711×32
14
13
包墙过热器出口连接管（水平烟道至低过）
12Cr1MoVG
Ф114.3×18
10
12Cr1MoVG
Ф114.3×21
6
14
包墙过热器
15CrMoG
φ45×11
95
15
低温再热器
SA-213T91
φ57×4.5/5
1152
SA-213T91
φ57×5
1152
16
过热器悬吊管
12Cr1MoVG
φ57×14
1152
12Cr1MoVG
φ70×13.5
192
12Cr1MoVG
φ63.5×13
192
12Cr1MoVG
φ57×10.5
384
12Cr1MoVG
φ57×12
384
12Cr1MoVG
φ54×9.5
384
17
省煤器进口集箱
SA-106C
Ф508×95
1
18
省煤器出口集箱
SA-106C
Ф508×100
1
19
低温再热器进口集箱
SA-106C
Ф686×45
1
20
低温再热器出口集箱
SA-335P91
Ф711×50
1
21
包墙过热器出口连接管
12Cr1MoVG
Ф114.3×18
10
12Cr1MoVG
Ф114.3×21
6
有部分系统管道图纸未到，不在统计中，后续详见热处理焊口一览表。
附表二汽机热处理工作量
1
一级抽汽管道
12Cr1MoVG
Ф194×10
37
2
三级抽汽管道
12Cr1MoVG
Ф377×16
48
大部分系统管道图纸未到，不在统计中，后续详见热处理焊口一览表。
5．劳动力计划和作业人员的资格要求
表1劳动力计划和作业人员的资格要求
序号
工种
资格要求
高峰人数
备注
1
焊接技术员
熟悉相关规程、规范
2
2
热处理技术员
熟悉相关规程、规范
1
3
质检员
持有效证件
2
4
热处理工
持有效证件
6
5
班长
熟悉相关规程、规范
1
6
热处理材料管理员
有管理经验
1
7
热处理配合人员
胜任登高作业
10
6．主要施工机械、工具、器具及材料计划
6.1主要施工机械、工具、器具计划
表2主要施工机械、工具、器具计划
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
热处理电脑控温柜
DWK－C－360KW
台
6
校验合格并在有校期内
2
自动记录仪
EH-100-12
台
14
校验合格并在有校期内
3
履带加热器
各种规格
片
约800
4
定制加热器
组
40
适用于再热器，过热器
5
绳型加热器
L=20米
根
8
6
热处理二次输出线
2×16mm²
米
1800
7
热电偶补偿导线
KX2×1mm2
米
3600
镍铬－镍硅
8
热电偶
WRNK-103
根
100
校验合格并在有校期内
9
烘把
大号
把
2
焊前预热
10
红外线测温仪
RAYMX4PC
台
3
校验合格并在有校期内
11
钢丝钳
把
10
焊口包扎
12
十字螺丝刀
4寸、6寸
把
4
设备维护
13
平口螺丝刀
4寸、6寸
把
4
设备维护
14
万用表
台
1
电路检查
15
电缆快速接头
D4J70-1公式250-400A70mm2
只
60
6.2主要材料计划
表3主要材料计划
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
氧气
98.5%
瓶
500
焊前预热
2
乙炔气
瓶
250
焊前预热
3
硅酸铝保温棉
#10
公斤
8000
4
铁丝
#12
公斤
200
5
铁丝
#16
公斤
600
6
灯头线
米
200
接记录仪用
7．施工准备
表4施工准备
序号
类别
准备项目
应具备的条件
1
技术准备
作业指导书
已报监理审批。
热处理工艺卡
已编制审批，并发给热处理工。
2
人员准备
热处理工资格证
资格证原件已确认，在有效期内，已报监理审批。
热处理工钢印代号
热处理工的钢印代号已确定。
3
机具准备
热处理温控柜
已就位，经专业电工检查合格，符合安全规程要求。
记录仪、热电偶、远红外测温仪
已校验合格并在有效期内。
远红外加热器
规格满足要求，数量足够。
热电偶补偿导线
确认与所用热电偶型号匹配。
4
主要材料准备
氧气、乙炔
已准备。
热处理用保温棉
型号规格满足要求，数量足够。
5
现场条件准备
焊后热处理施工区域环境
热处理区域有挡风、防雨、防雪、防寒、防潮等措施，并挂有警示牌。
安全设施
脚手架稳固可靠，并能满足焊后热处理施工及检验工作的要求。
8.作业程序
巡检
巡检
巡检
热处理不足
硬度高于规范
热处理过分
NO硬度低于规范
YES
9．作业方法、工艺要求及质量标准
9.1预热
9.1.1各种钢材焊前预热温度
钢号
管材
板材
壁厚（mm）
预热温度（℃）
壁厚（mm）
预热温度（℃）
碳含量≤0.35％的碳素钢及其铸件
≥26
100-200
≥34
100-150
Q345
≥15
150-200
≥30
≥28
Q390
14MnMoV、18MnMoNbg
≥15
150-200
≥15
150-200
15CrMo、ZG20CrMo、12CrMo
12Cr1MoV
≥6
200-300
≥8
200-300
T/P91
_
200-250
_
200-250
T/P92
_
200-250
_
200-250
WB36（15NiCuMoNb5）
≧20
150-200
≧20
150-200
注1：
当管子外径大于219mm或壁厚不小于20mm时，应采用电加热方法预热。
注2：
对于壁厚大于10mm时且母材为T/P91或T/P92的管子应采用电加热方法预热。
9.1.2壁厚≥6mm的合金钢管子、管件（如弯头、三通）和大厚度板件在负温下焊接时，预热温度可按表中规定最低值提高20-40℃。
9.1.3壁厚＜6mm的低合金钢管子及壁厚＞15mm的碳素钢管在负温下焊接时亦应适当预热。
9.1.4异种钢焊接时，预热温度应按焊接性能较差或合金成分较高的一侧选择。
接管座与主管焊接时应以主管规定的预热温度为准。
9.1.5预热加热宽度,当加热器在待焊接焊缝两侧分别布置或全覆盖布置时，加热宽度自待焊接焊缝边沿始计算，若采用柔性陶瓷电阻加热或红外线辐射加热，每侧加热宽度不少于焊件厚度的4倍；若采用电磁感应加热或火焰加热，每侧加热宽度不少于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。
焊接接头预热时的升温应按热处理升温要求升温。
9.1.6当采用钨极氩弧焊打底时，可按预热下限温度降低50℃。
施工过程中，层间温度应不低于规定的预热温度的下限，且不高于400℃。
9.1.7对无法安装加热炉的焊接接头，在征得技术员的同意并制订好相应措施后可采用火焰预热。
9.1.8火焰预热时，应采用中性焰加热，并不断均匀移动烘把，并采用红外线测温仪进行监控。
9.1.9测温火焰加热时采用测温笔或红外测温仪测温。
电加热时，使用热电偶测温，热电偶应放置在焊接坡口的边沿且数量不小于2个，如图1所示：
A、L为加热器宽度，从对口中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍。
B、预热时，热电偶应对称布置在焊口坡口边沿，与加热器之间应用一小块保温棉隔离，一个在高温点a或b，另一个在低温点c或d。
C、电加热时，用绳状或履带式加热器，空出焊缝部位，保温材料包扎时，也同样空出焊缝部位，但必须覆盖整个加热器。
水平管焊缝，保温材料下部包厚一点，上面薄一点，以便温度均匀。
9.2后热处理
9.2.1后热处理的温度为300℃-400℃，保温时间为2-4小时。
9.2.2可以直接用预热时的加热器对焊口进行后热处理，同时，必须用保温材料覆盖整个焊口。
9.2.3如果焊口完成焊接后不能在规程规定的时间内进行焊后热处理，也必须先立即做后热处理。
9.2.4T/P91、T/P92钢其合金含量较高，焊接前、焊接过程中、焊接后的温度控制较为严格，所以它的预热、后热过程和一般钢材不太相同,厚壁管采用氩弧焊打底电焊盖面的、薄壁管采用全氩焊接，焊接过程中层间温度严格控制在200～250℃。
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。
对于T91/T92焊口完成后允许降至室温但必须当天进行焊后热处理。
9.3焊后热处理
9.3.1常用钢材热处理温度、恒温时间表
钢种
温度（℃）
壁厚（mm）
δ≤12.5
12.5＜δ≤25
25＜δ≤37.5
37.5＜δ≤50
50＜δ≤75
75＜δ≤100
100＜δ≤125
时间（分钟）
C≤0.35%
580-620
-
-
90
120
135
150
165
1Cr-1/2Mo
670-700
30
60
90
120
135
150
165
1Cr-1/2Mo-V
720-750
30
60
90
120
180
240
300
2.25Cr-1Mo
720-750
30
60
90
120
180
240
300
T/P91
760±10
60
120
180
240
300
360
480
T/P92
760±10
90
120
240
300
360
480
600
WB36（15NiCuMoNb5）
580-600
90
120
150
180
240
300
-
9.3.2下列焊接接头焊后应进行热处理
A、壁厚＞30mm的碳素钢管子与管件
B、壁厚＞32mm的碳素钢容器
C、壁厚＞28mm的普通低合金钢容器（A类级Ⅱ钢）
D、壁厚＞20mm的普通低合金钢容器（A类级Ⅲ钢）
E、耐热钢管子与管件和壁厚大于20mm的普通低合金钢管道
F、其他经焊接工艺评定需进行热处理的焊件
9.3.3凡采用氩弧焊或低氢型焊条，焊前预热和焊后适当缓冷的下列部件可免做焊后热处理：
A、壁厚≤10mm、管径≤108mm的15CrMo、12Cr2Mo钢管子。
B、壁厚≤8mm、管径≤108mm的12Cr1MoV钢管子。
9.3.4异种钢焊接接头的焊后热处理，应按两侧钢材及所用焊条（焊丝）综合考虑，但焊后热处理的最高恒温温度必须低于两侧母材及焊缝熔敷金属三者中最低Ac1温度减20℃-30℃。
9.3.5升降温速度的一般公式：
A、热处理过程中升温、降温速度按250×25/壁厚℃/h计算，且不大于300℃/h；SA213T91/T92、SA335P91/P92钢的升降温速度不得大于150℃/h。
B、降温过程中温度在300℃以下时，可以不控制，但必须随炉冷却。
9.3.6加热宽度及保温宽度：
A、热处理的加热宽度,一般管道对接加热宽度应根据加热方法及外径D与壁厚δ的比值来取，但最少不小于100mm，加热中心位于焊缝中心，当采用柔性陶瓷电阻加热，远红外辐射加热时按下述方法确定加热宽度，当D/δ≤7.5时，加热宽度从焊缝中心起每侧不小于管子壁厚的4倍，当7.5＜D/δ≤10时，加热宽度从焊缝中心起每侧不小于管子壁厚的5倍，当10＜D/δ≤15时，加热宽度从焊缝中心起每侧不小于管子壁厚的6倍，D/δ＞15时，加热宽度从焊缝中心起每侧不小于管子壁7倍
热处理的保温宽度，从焊缝中心算起，每侧应比加热宽度至少2倍壁厚，且不小于
150mm，保温厚度以40mm-60mm为宜。
见下图
B、T/P92热处理的加热宽度及保温宽度应按《T/P92钢焊接指导性工艺》（国电焊接信息网）中的计算公式执行：
1.加热区宽度
推荐的最小加热区宽度取下面三式的最大值
（1）HO=S+50
（2）H1＝S+4
（3）
其中：
Hi：
为管道加热带面积与散热面积之比，对水平布置的、公称直径在DN150以下的管道，且只有一个周向加热控制区时，其Hi可取5；对公称直径DN150以上的管道、尺寸DN150以下但有两个以上周向加热控制区的水平管道以及所有的垂直管道，Hi取3。
D:
管道的外径；d：
管道的内径；S：
焊缝宽度+（2t或50mm二者中的最小值）
R:
管道半径；t:
管道的名义厚度
2.保温区宽度
推荐的最小保温区宽度为：
H＋4
（4）其中H为加热区域宽度。
9.3.7热电偶的布置
A、热电偶必须对称分布于焊缝中心两侧，且不得少于两个。
水平管则必须上、下对称布置。
见下图。
B、热电偶一般用铁丝捆绑固定在监测点上。
热电偶触点应紧密牢固可靠，且用一小块保温棉将加热器隔开，避免加热器的直接热辐射。
9.4加热器在各种条件下的安置方式
9.4.1水平管
使用绳状加热器时，两侧的覆盖宽度应符合加热器宽度的要求，下部应紧密，上部可稍疏，见下图。
使用履带式加热器时，其覆盖宽度也应满足加热宽度要求。
9.4.2垂直管
绳状加热器或履带式加热器的加热中心适当下移10mm-30mm，总加热宽度应满足6-10倍的管子壁厚，见下图。
9.4.3三通
一般在满足加热宽度时的三通可参照图a安置加热器，对不满足加热宽到要求的三通可参照b。
注：
A、在a中，必须满足3-5倍焊缝区壁厚，保温材料必须覆满整个区域。
B、在b中，加热器3必须使用履带式加热器，其余不要求，保温材料覆盖焊缝及其热影响区区域。
9.4.4一炉处理多个焊口时加热器及热电偶布置示意图如下：
注：
一炉处理多个焊口时不允许在同一组线上在并连另外一炉处理多个焊口。
9.4.5安置加热器的操作规定
A、任何情况下，加热器不能重叠、交叉，且金属材料不得与加热丝相碰。
B、加热器与管壁应紧密接触，且不得有扭结或不平整情况。
9.4.6保温材料的包扎
根据温度梯度的分布及传导情况，基本上为上部到下部，从薄件往厚件，逐渐加厚，且包扎紧密、牢固。
例如直立三通，直立管上保温材料短而薄，水平管上从上到下逐渐加长加厚。
（厚、薄为相对比较而言）
9.4.7热处理过程的操作注意事项
A、在大口径管道热处理时，必须堵住管子端部以防止通风。
确保管内无水。
B、确保焊口在热处理过程中不受外应力影响。
C、在保温过程中，任意两点热电偶温差不得超过50℃。
9.5热处理控温柜的接线方法及操作方法
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