焊接施工技术方案参考.docx
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焊接施工技术方案参考
1前言
1.1 编制依据及执行的施工验收规范、标准
1.1.1中国石油乌鲁木齐石化公司设计的100万吨/年对二甲苯芳烃联合装置工艺管道施工图。
1.1.2GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》。
1.1.3SH3501-2002《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》。
1.1.4GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》。
1.1.5SH/T3520-2004《石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程》。
1.1.6JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》。
1.1.7JB/T4730-2005《压力容器无损检测》。
1.1.8SH3526-1992《石油化工异种钢焊接规程》。
1.1.9GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》。
1.1.10SH3507-2005《钢结构工程施工质量验收规范》。
1.1.11SH3086-1998《石油化工管式炉钢结构工程及部件安装技术规范》。
1.1.12JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》。
1.1.13SH/T3523-1999《石油化工铬镍奥氏体钢铁镍合金和镍合金管道焊接规程》。
1.1.14中石油七建公司编制的相对应材质的焊接工艺评定。
1.2适用范围
本措施适用于乌鲁木齐石化公司100万吨/年对二甲苯芳烃联合装置钢结构、工艺管道的焊接。
2工程概况及特点
2.1 工程概况
本装置共分为三个标段,我公司施工Ⅰ、Ⅲ标段工程。
本装置Ⅰ、Ⅲ标段中钢结构约6110吨,材质为Q235-B、Q345-C;工艺管道合计焊口76609道,材质有20#、20G、L245、P11、11/4Cr、0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、00Cr19Ni10、TP316。
2.2 工程特点
2.2.1本工程涉及的不锈钢、铬钼钢等特种材质多,焊接工程量大,焊接质量要求高,焊接施工工序复杂,需要先进合理的焊接工艺和严格的过程控制。
2.2.2本工程焊接工程高空作业多,交叉作业量大,某些区域管线密集,结构复杂,施工难度大。
3施工技术措施
3.1焊接施工流程图
附图3.1焊接施工流程图
焊件、焊材的验收
仓储与维护
坡口加工
组对
定位焊
焊前预热无预热要求时
不合格
清除缺陷焊接
焊缝外观检查
RT检查
焊后热处理
不合格合格
硬度检测无预热要求时
焊接结束
3.2焊前准备
3.2.1人员资质
3.2.1.1参加施焊的焊工,必须具有技术监督部门颁发的相应类别的焊工合格证,并在有效期内;
3.2.1.2参加施焊前,要对焊工进行培训和考试,合格者方可参加施焊;
3.2.1.3焊工在施焊前,必须明确被施焊焊件的材质,应选用的焊条类型,是否在自己的资格项目之内。
3.2.2焊接工艺评定
根据现场施焊焊件的材质、规格型号来选用公司编制的焊接工艺评定报告,并根据焊接工艺评定报告编制焊接作业指导书。
焊工应根据焊接作业指导书施焊。
选用的焊接工艺评定目录见表3.2。
表3.2焊接工艺评定目录
序号
焊评编号
母材材质及规格
焊接方法
焊接材料
适用壁厚(mm)
1
WsⅦ-2-090-1999
00Cr17Ni14Mo2φ=57X4
手工氩弧焊
TGF316L
1.5-8
2
SSUS316TP-019-2000
SUS316TPФ48.6×3
手工电弧焊
A202
1.5-16
3
SWsTP304-056-2000
TP304φ219.1×3.40
氩电联焊
TGS-308/NC-38
1.5-6.8
4
SwSTP304L-063-2001
00Cr19Ni10
氩电联焊
ER308L,E308L-16
1.5-6
5
WsⅠ-1-001-1987
20#Φ57×5
氩电联焊
H08Mn2SiA/E4315
1.5~10
6
SWsⅠ-1-052-2000
20#φ219×18
氩电联焊
H08Mn2SiA/E4315
5-36
7
SWsP11-018-2000
A335P11φ168.28×21.94
氩电联焊
H08CrMoV/E8018-B2
5-43.9
8
SⅦ-1/Ⅰ-1-090-2000
0Cr18Ni9/20Rδ=10mm
手工电弧焊
A302
1.5~20
9
WsP11/V-1-026-2003
P11/Cr5Moφ89×6
手工氩弧焊
H08CrMoVA
1.5~12
3.3焊件的检验与管理
3.3.1钢材应有出厂合格证或产品质量检验证明书。
其检验项目及技术指标应符合相应标准的要求。
指标不全或对材质有疑问时,应予以复验。
3.3.2合金钢管道组成件应采用快速光谱分析进行复查,并作好标记;
3.3.3经验收合格的材料,应按类别、规格、材质分别存放,并作好标识工作。
发放材料时,要严格按照“限额领料单”发料。
3.4焊材的验收、保管、烘干、发放与回收
3.4.1到货的焊材由焊接质量检查员与焊材保管员负责检查验收。
焊材必须有出厂合格证、产品质量证明书,并须经外观质量检查合格。
3.4.2焊条、焊丝的外观质量应符合下列标准:
3.4.2.1焊条、焊丝上的型号或牌号印记应清晰明确,夹持端端部有颜色标记的要颜色鲜明,无遗漏;
3.4.2.2焊条药皮应均匀、紧密地包覆在焊芯周围,整条焊条药皮上不应有影响焊接质量的裂纹、气泡、杂质及剥落等缺陷。
焊条引弧端药皮应倒角,焊芯端面应露出,以保证易于引弧;
3.4.2.3焊条偏心度应符合如下规定:
焊条直径D≤2.5mm,偏心度T≤7%;焊条直径D为3.2mm和4.0mm,偏心度T≤5%;
3.4.2.4焊丝表面应光滑平整,不应有锈蚀和氧化皮。
经热处理者允许有氧化色。
3.4.2.5焊材必须保存在通风良好、干燥的地方。
库内温度不低于5℃,相对空气湿度低于60%。
成包焊材要随用随启封,以免受潮变质。
搬运和摆放时要轻拿轻放,防止药皮受振脱落。
焊材分类、分规格摆放在专用的架子上,架子距地面和墙壁300mm以上。
按规定做好标识;
3.4.2.6焊材的保管、烘干和发放由专人负责。
焊材使用按焊材说明书进行烘干恒温,随用随取。
领用时要使用保温筒。
同一保温筒内不允许同时装有两种及两种以上焊条。
领用不锈钢焊条的保温筒应与领用其它焊条的保温筒分开使用;
3.4.2.7低氢型焊条一般在常温下放置超过4h要重新烘干。
露天操作隔夜时,焊条要在低温烘箱中恒温保存,否则次日使用前要重新烘干。
重新烘干次数不超过两次。
重复烘干的焊条要作出标记;
3.4.2.8烘干焊条时,禁止将焊条突然放入高温炉内,或从高温炉内突然取出冷却,要缓慢升温、冷却。
防止焊条因骤冷骤热而产生药皮开裂脱落现象;
3.4.2.9烘干焊条时,焊条不能成垛或成捆放置,应铺成层状,每次焊条堆放不能太厚(一般3-5层),避免焊条烘干时受热不均和潮气不易排除;
3.4.2.10焊条烘干要作好烘干记录,包括日期、规格、牌号、数量、温度及烘干时间等内容;
3.4.2.11焊条的烘干一般按说明书的要求进行,若说明书无烘干规定时,按表-3.4.11进行烘干使用。
表-3.4.2.11常用焊条烘干规范一览表
序号
焊条(剂)牌号
焊条型号
烘干温度(℃)
恒温时间(h)
待用温度℃)
1
J422
E4303
150
1
100
2
J427
E4315
350
1
150
3
A002
E308L-16
150
1
100
4
A022
E316L-16
150
1
100
5
A202
E316-16
150
1
100
6
A137
E347-15
250
1
100
7
R407
E6015-B3
350
1
150
8
R307
E5518-B2
350
1
150
9
R507
E5MoV-15
350
1
150
10
R707
E9Mo-15
350
1
150
3.4.2.12焊条的发放坚持三条原则,即先入库的先发放、先烘干的先发放、重复烘干的先发放;
3.4.2.13发放焊条时,要核对焊条的规格、牌号及数量,并作好发放记录。
每次领用的焊条数量不超过4Kg,当日用不完的焊条应退库并作记录;
3.4.2.14烘干人员对退回的焊条要单独存放。
二次烘干发放时,焊条要作好标识,并在发放记录中注明。
当二次烘干的焊条再次退回时,不得再用于压力管道和压力容器焊接,应改作它用或报废处理;
3.4.2.15氩弧焊采用的氩气纯度不低于99.96%(检查分供方产品质量证明书)。
3.5坡口加工
3.5.1钢结构的坡口加工
3.5.1.1钢结构的坡口加工应按照设计图纸或专用图集的要求加工坡口;
3.5.1.2加热炉钢结构中,型钢截面高度大于250mm,钢板厚度大于20mm的所有节点接头,以及钢板厚度大于6mm的对接接头,均应开坡口全熔透焊接。
3.5.2工艺管道的坡口加工
3.5.2.1管道的坡口可采用氧乙炔焰或等离子切割,采用热加工方法加工的坡口必须去除坡口表面的氧化皮、熔渣及其它影响接头质量的表面缺陷,并将凹凸不平处打磨,保证尺寸正确和表面平整;
3.5.2.2不锈钢管的坡口加工和修磨,使用的刀具、砂轮片应与其它钢材的分开使用,防止产生渗碳,导致管材抗腐蚀能力下降;
3.5.2.3坡口形式及尺寸要求见附表1。
3.5.3坡口清理及检查
3.5.3.1法兰、管配件的焊接坡口由制造商加工,管子坡口现场加工。
加工前应认真核对有关标记,作好材质及其它标记的移植。
加工后,将内部清理干净,及时封闭两端管口,妥善存放;
3.5.3.2坡口表面平整,不得有裂纹、分层、夹渣、毛刺、凹凸、氧化皮等缺陷;
3.5.3.3焊接前将坡口表面及其附近20mm范围内的油污、水分及其它污物彻底清理干净,并要注意保护。
焊前包扎,避免磕碰;
3.5.3.4不锈钢管道施焊前,在坡口两侧各100mm范围内涂刷防粘污剂,以防止飞溅沾污焊件;
3.5.3.5铬钼钢、不锈钢坡口表面的无损检测应按设计文件要求进行,设计无要求时,毒性程度为极度危害或设计压力大于等于10Mpa的奥氏体不锈钢的管子和管件应作渗透检测,如有缺陷应及时消除;
3.6焊前预热
3.6.1管线在焊接前焊前预热要求见表-3.6:
表-3.6各种钢种的焊前预热要求
钢种
焊前预热
壁厚(mm)
温度(℃)
11/4Cr
≥10
200~300
P5/P11
任意
250~350
3.6.2焊前预热
3.6.2.1当环境温度低于0℃时,除奥氏体不锈钢外,无预热要求的钢种,在始焊处100mm范围内,应预热到15℃以上;
3.6.2.2异种钢焊接时,预热温度应按淬硬倾向较大的母材要求进行,且不低于该母材要求预热温度的下限值;
3.6.2.3预热应在坡口两侧均匀进行,内外热透并防止局部过热。
加热区100mm范围应予以保温。
3.6.2.4预热范围应以坡口中心两侧各不小于壁厚的3倍,有淬硬倾向或易产生延迟裂纹的材料,两侧各不小于壁厚的5倍,且不小于100mm;
3.6.2.5预热后的焊接工作应连续进行,中断焊接后需要继续焊接时,应重新预热。
3.7组对及定位焊
3.7.1钢结构材料组对时,对口错边两不得大于板厚的10%,且不大于3mm;组装时预留间隙应按设计要求,设计无要求时对接焊口间隙为1mm,T型接头间隙为1.5mm;
3.7.2管道组对时,应使内壁平齐,其错边量不超过,管道壁厚的10%,且不大于1.0mm。
3.7.3管子组对可使用组对卡具,若卡具需焊在母材上,则应符合下列规定:
3.7.3.1卡具与管材接触部分的材质应与管材成分相同,否则应用焊接该钢管的焊条在卡具上组焊过渡层;
3.7.3.2卡具的焊接工艺与正式焊接工艺相同。
管子焊接要求预热时,卡具的焊接也要预热,且预热温度取正式焊接时预热温度的上限;
3.7.3.3卡具拆除时要用砂轮割除或者用氧-乙炔焰在离管道表面3mm处切割,然后用砂轮修磨,不得用敲打或扳扭的方法去除;
3.7.3.4卡具拆除后要修磨焊痕,P11、11/4Cr、0Cr17Ni12Mo2、00Cr19Ni10、0Cr18Ni9去除卡具后要对修磨处做渗透检测。
3.7.4定位焊焊接要求
3.7.4.1定位焊焊接工艺与正式焊接相同;
3.7.4.2定位焊缝尺寸见表-3.7.4.2:
表-3.7.4.2定位焊焊缝尺寸选用表
焊件厚度δ(mm)
焊缝厚度(mm)
焊缝长度(mm)
≤4
2~2.5
≤2δ/3
5~10
>4
2~5
10~20
3.7.4.3定位焊焊点要均匀分布(至少3点),并应保证焊透及熔合良好,无裂纹、焊瘤、气孔、夹渣等缺陷;
3.7.4.4为保证底层焊道成型良好、减小应力集中,定位焊缝应平缓过渡到母材,且应将焊缝两端磨成斜坡;
3.7.4.5正式焊接要求预热时,定位焊也按相同的要求预热,且取预热温度的上限,避免强力组对;
3.7.4.6定位焊工艺与正式焊接相同。
定位焊焊点要均匀分布,并保证焊透且熔合良好,无裂纹、焊瘤、气孔、夹渣等缺陷。
3.8焊接环境要求
3.8.1焊接环境温度低于下列要求时,应采取提高焊接环境温度的措施
3.8.1.1非合金钢焊接,不低于-20℃;
3.8.1.2低合金钢焊接,不低于-10℃;
3.8.1.3奥氏体不锈钢焊接,不低于-5℃;
3.8.1.4其他合金钢焊接,不低于0℃。
3.8.2施焊环境若出现下列情况之一,而未采取防护措施时,应停止焊接作业
3.8.2.1焊条电弧焊时,风速等于或大于8m/s;
3.8.2.2气体保护焊时,风速等于或大于2m/s;
3.8.2.3相对湿度大于90%;
3.8.2.4下雨或下雪。
3.9焊接方法
3.9.1钢结构采用手工电弧焊。
3.9.2DN>50mm的管道采用氩电联焊,DN≤50mm的管道采用手工钨极氩弧焊。
3.10焊接材料
3.10.1焊接材料选用见表-3.10.1。
表-3.10.1焊接材料选用一览表
序号
母材材质
焊 接 材 料
备 注
手工钨极氩弧焊
手工电弧焊
1
20#
H08Mn2SiA
J427
2
20R
H08Mn2SiA
J427
3
20G
H08Mn2SiA
J427
4
L245
H08Mn2SiA
J427
5
Q345C
—
J507
6
P11、11/4Cr
H08CrMoV
R307
7
P5/P11
H08CrMoV
—
8
0Cr18Ni9
TGF308L
A102
9
0Cr18Ni9/20#
—
A307
10
0Cr17Ni12Mo2
TGF316L
A202
11
0Cr17Ni12Mo2
TGF316L
A202
12
00Cr19Ni10
TGF308L
A002
3.10.2焊材使用前按要求进行烘干;焊丝除去表面的油污及铁锈。
3.11焊接工艺规范见表-3.11
母材
材质
焊接
方法
焊接材料
极性
焊接电流
(A)
电弧电压(V)
焊接速度
(cm/min)
气体流量
(L/min)
20#、20R、20G、L245
GTAW
H08Mn2SiAΦ2.0
正接
60-70
10-12
4-6
10-12
SMAW
J427Φ2.5
反接
70-90
20-22
6-8
—
J427Φ3.2
反接
90-130
22-24
8-10
—
P11、P5/P11、11/4Cr
GTAW
H08CrMoVφ2.5
正接
100-140
10-12
4-6
10-14
SMAW
R307φ3.2
反接
100-140
20-22
6-8
—
0Cr18Ni9
GTAW
TGF308LΦ2.6
正接
75-90
18-22
5-8
—
SMAW
A102Φ2.5
正接
70-80
20-22
5-8
—
0Cr18Ni9/20#
SMAW
A307φ3.2
反接
70-90
20-22
12-16
—
SMAW
A307φ3.2
反接
70-90
20-22
12-16
—
0Cr17Ni12Mo2
GTAW
TGF316LΦ2.5
正接
110-120
11-13
4-5.5
10-12
SMAW
A202Φ3.2
正接
110-120
21-23
8.5-10
—
TP316
GTAW
TGF316LΦ2.5
正接
110-120
11-13
4-5.5
10-12
GTAW
TGF316LΦ2.5
正接
110-120
11-13
4-5.5
10-12
00Cr19Ni10
GTAW
H00Cr20Ni10Φ2.5
正接
110-120
11-13
4-5.5
10-12
GTAW
H00Cr20Ni10Φ2.5
正接
110-120
11-13
4-5.5
10-12
表-3.11 焊接工艺规范一览表
3.12钢结构的焊接
3.12.1钢结构的焊接应按照设计图纸或节点图要求进行,转角缝应连续绕角焊接。
3.12.2焊缝表面不得有裂纹、焊瘤、烧穿等缺陷,焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。
3.12.3T形接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接和角接组合焊缝,其焊脚尺寸不应小于板厚的25%,焊角尺寸的偏差应控制在0~4mm。
3.12.4钢结构焊接时,拘束度大,可能产生裂纹,如果出现裂纹,焊工不得私自处理,必须报告焊接责任工程师,制定返修方案。
3.12.5焊缝观感应达到:
外形均匀、成型较好,焊道与焊道、焊道与基本金属间过度平滑、焊道和飞溅物基本清除干净。
3.12.6焊缝外观质量应符合表-3.12.6的要求。
表-3.12.6焊缝外观质量检验标准
项目
质量标准
一级
二级
三级
气孔
不允许
不允许
直径小于或等于1.0mm的气孔,在1000mm长度范围内不得超过5个
咬边
不要求修磨的焊缝
不允许
深度不超过0.5mm,累计总长度不超过焊缝长度的10%,连续长度不超过100mm。
深度不超过0.5mm
要求修磨的焊缝
不允许
不允许
-
注:
焊缝金属表面不得有裂纹、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑等缺陷。
3.12.7钢结构焊缝的质量等级按设计图纸要求规定。
3.12.8无损检测
3.12.8.1H型钢翼板对接焊缝应进行100%的UT探伤,合格级别为Ⅱ级合格;
3.12.8.2梁与柱连接盖板全熔透焊缝进行100%的UT探伤,合格级别为Ⅱ级合格;
3.12.8.3H型钢腹板对接应进行50%的UT探伤,合格级别为Ⅱ级合格;
3.12.8.4其他位置的无损检测按设计文件要求进行。
3.13工艺管线的焊接
3.13.1焊接通用要求:
3.13.1.1手工氩弧焊时,采用小电流、短弧焊,保持适当的焊接速度,控制熔池的温度不要过高,熄弧后,焊炬停留5秒钟后再移开;氩弧焊时,应提前送气和滞后停气,以保护钨极及引弧和熄弧处的焊缝质量。
手工电弧焊进行盖面时,采用小电流、短弧操作;
3.13.1.2引弧采用后退法在坡口内引弧,严禁在焊件表面上引弧和试验电流。
地线与焊件紧密可靠连接;
3.13.1.3焊接时应注意始端和终端的质量。
引弧时,保证将母材熔透,收弧时将弧坑填满,尤其是定位焊,并用砂轮打磨去弧坑缺陷且将弧坑修磨平整,以防止产生裂纹。
多层焊的层间接头应错开并注意层间清理;
3.13.1.4管子焊接时,管内防止过堂风;
3.13.1.5正式焊起点应在两定位焊焊缝之间。
3.13.2合金钢焊接要求:
充氩
3.13.2.1铬钼合金钢焊接前应按要求进行焊前预热,预热后及时焊接;
3.13.2.2铬钼钢焊接过程应该注意控制电流大小,在不影响焊接性能的情况下,选用较小的电流进行焊接,从而降低焊缝温度,增强焊缝的高温持久强度;
3.13.2.3焊接的层间温度控制:
P11、11/4Cr的层间温度控制在200-220℃范围之内;
3.13.2.4每道焊缝一次连续焊完;因故中断焊接时必须进行300-350℃、15-30min的后热处理,保温缓冷,以减少焊缝中氢的有害影响,降低焊接残余应力,防止裂纹产生。
再次焊接前检查确认无裂纹后方可按原工艺要求施焊。
3.13.3奥氏体不锈钢焊接:
3.13.3.1焊接应采用小线能量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法;
3.13.3.2焊接采用多层多道焊、引弧时应在两焊接接头之间处引弧;
3.13.3.3焊件表面严禁电弧擦伤,并严禁在焊件表面引弧、收弧;
3.13.3.4严格控制层间温度:
0Cr18Ni9的层间温度控制在100℃以下;0Cr17Ni12Mo2、00Cr19Ni10的层间温度控制在60℃以下;
3.13.3.5奥氏体不锈钢焊接接头焊后应按设计文件规定进行酸洗与钝化处理;
3.13.3.6焊接完毕后,必须及时将焊缝表面的熔渣及周围的飞溅物、防飞溅涂料清理干净;
3.13.4焊缝外观检验:
3.13.4.1除有特殊要求的焊缝外,焊工焊完后及时除去渣皮、飞溅及防飞溅涂料,并将焊缝表面及周围清理干净,不锈钢焊缝清理时使用不锈钢钢刷,清理后对焊缝外观质量进行自检,自检合格后在焊缝两侧100mm内作焊工代号标记;
3.13.4.2焊缝外观应成型良好,宽度以每边盖过坡口边缘1~2mm为宜。
角焊缝的焊脚高度应符合设计规定,外型应平缓过渡;
3.13.4.3焊缝表面的质量应符合下列要求:
(1)不允许有裂纹、未熔合、未焊透、表面气孔、夹渣、飞溅、擦伤、角焊缝不足等缺陷;
(2)焊缝咬边深度不大于0.5mm,连续咬边长度不大于100mm,且焊缝两侧咬边长度不大于该焊缝全长的10%,合金钢及不锈钢管线不得有咬边;
(3)焊缝表面不得低于管道表面,焊缝余高为1.5~3mm为宜;
(4)焊接接头错边量不应大于壁厚的10%,且不大于2mm。
3.13.5管支吊架、承插凸台焊接要求
3.13.5.1管支吊架焊接作为工艺管线焊接的一部分,其焊接工艺应与工艺管线焊接一致;
3.13.5.2管托预制应采取防变形措施,焊接完成后应将管托调整至合适形状尺寸;
3.13.5.3焊缝不得有漏焊、欠焊、裂纹、高度和长度不够等缺陷。
支架与管道焊接时,管子表面不得有咬肉现象;
3.13.5.4固定管托与支座、管件之间应焊接牢固,焊角尺寸应达到设计要求;
3.13.5.5管子插入承插焊法兰、凸台时应按要求预留间隙,其角焊缝焊角高度