两塔焊接技术措施.docx
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两塔焊接技术措施
1工程概况
1.1工程简介
中国石油长庆石化分公司500万吨/年常减压蒸馏装置中的常压塔和减压塔为常减压装置中的核心设备。
常压塔规格为φ5600×53000×（3+14）/18/20/22，主体材质16MnR+0Cr13Al、16MnR。
全塔金属总重量164.1t，其中16MnR段筒体121.9t、16MnR+0Cr13Al复合段筒体16.8t。
常压塔设计压力0.35MPa,设计温度150℃-370℃,工作介质为原油、油气和水，属Ⅰ类压力容器。
所有塔筒体焊缝接头形式采用双面焊全焊透形式，焊接接头系数为1，焊后对所有A、B类焊缝进行100%无损检测，Ⅱ级合格。
16MnR及16MnR+0Cr13Al复合钢基层焊接时，立缝原则上选用手工电弧焊和CO2半自动焊，焊丝选用H08Mn2SiA、焊条选用J507焊条；横焊选用手工电弧焊，焊条选用J507焊条。
16MnR+0Cr13Al复合钢筒体焊接时，过渡层和复层均选用A302焊条。
减压塔规格为φ5200/φ7400/φ4200×49329×20/28/28/20，主体材质20R。
全塔金属总重量257.4t，其中筒体210.9t。
减压塔设计压力-0.1Mpa,设计温度95℃-395℃,工作介质为常压渣油。
所有塔筒体焊缝接头形式采用双面焊全焊透形式，焊接接头系数为0.85，焊后A、B类焊缝无损检测比例不小于20%，Ⅲ级合格。
焊接时立缝选用手工电弧焊和CO2半自动焊，焊丝选用H08Mn2SiA、焊条选用J427焊条，横焊采用手工电弧焊，焊材选用J427焊条。
为方便运输，塔全部在现场分片组对焊接，焊接量大，质量要求高。
为确保塔体组焊质量，特制定此施工技术措施，施工中须严格遵照执行
1.2焊接特点
1.2.1常压塔体上段材质为16MnR+0Cr13Al复合材料，须采取严格的工艺措施确保过渡层和复层的焊接质量。
1.2.2塔体分片组焊，焊接量大且焊缝集中，必须采取有效的措施防止焊接变形。
1.2.3焊接施工期属北方冬末春初时期、天冷多雾、多雨雪，这将给现场焊接带来很大困难，需采取防护措施以保证焊接质量。
1.2.4工期紧，要求高。
1.3编制依据
1.3.1中国石油天然气华东勘察设计研究院设计的相关图纸
1.3.2SH/T3527-1999《石油化工不锈钢复合钢焊接规程》
1.3.3JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》
1.3.4《常减压两塔组对安装方案》
1.3.5JB4709-2000《钢制压力容器焊接规程》
1.3.6SH3524《石油化工钢制塔、容器现场组焊施工工艺标准》
2焊接施工程序
焊接施工程序见图1。
图书馆、
3主要施工方法
3.1焊前准备
3.1.1焊接工艺规程编写。
工程开工前，焊接责任工程师根据焊接工艺评定报告、设计要求及现场实际焊接条件编写焊接工艺规程（WPS），所有的焊接工作均需按批准的焊接工艺规程严格执行。
3.1.2焊工资质。
凡参与本工程施焊的焊工均应按《锅炉压力容器焊工考试规则》进行考试，并取得相应项目合格证方能上岗。
3.1.3焊接设备选用ZX5-400型硅整流焊机、ZX7-400逆变焊机和NBC-400CO2气体保护半自动焊机。
3.1.4焊条选用见下表
母材类型
焊材类型
备注
16MnR+0Cr13Al
E5015（J507）+E309-16（A302）
H08Mn2SiA+E309-16（A302）
复层选用奥氏体焊材
0Cr13Al
E308-16（A102）
奥氏体焊材
16MnR
E5015（J507）
H08Mn2SiA
20R
E4315（J427）
H08Mn2SiA
3.2焊条贮存、烘干及发放。
3.2.1焊接材料应由专人负责保管。
保持焊材房温度为5℃以上、湿度不低于60%，且通风良好。
焊材保管员每天应分别于上午、下午记录焊材库房的温度、湿度情况，并及时记录《焊材库环境检测记录》。
3.2.2所有入库焊接材料均须有经材料责任工程师确认的质量证明书，入库的焊条要分类摆放。
焊条的堆放要离地、离墙300mm以上，以保证通风良好。
3.2.3焊条开封后应逐根核对型号、规格，并仔细检查，凡药皮脱落、锈蚀严重或焊芯偏心的焊条禁止使用。
3.2.4焊条使用前须按包装箱（袋）上的说明书要求进行烘干。
当无说明时，按下表要求进行烘干：
焊条烘干参数
种类
烘干温度（℃）
恒温时间（h）
允许使用时间（h）
重复烘干次数
保温温度（℃）
E4315（J427）
350-400
1-2
4
≤2
100-150
E5015（J507）
350-400
1-2
4
≤2
100-150
E308-16（A102）
150-200
1-2
8
≤2
50-80
E309-16（A302）
150-200
1-2
4
≤2
50-80
压力容器用焊材与其它同种型号的焊材不得混放，更不能同时烘烤。
3.2.5焊材的烘烤应符合当天实际用量,尽量避免重复烘烤。
烘干后的低氢型焊条应保存在100～150℃的恒温箱中随取随用。
低氢型焊条在现场使用时，应备有性能良好的保温简，超过允许使用时间后须重新烘干。
3.2.6保管员应认真做好焊条烘烤记录，应将焊条的种类、规格、数量、批号、烘烤次数记录清楚。
3.2.7焊条烘烤的升温与降温速度不应过急，升温速度一般不超过150℃/h，降温不超过200℃/h。
3.2.8各施工班组根据焊接任务提前16小时向焊材库提交焊材领用卡，保管员应根据焊材领用卡进行烘烤和发放。
焊工应持焊条筒来领取焊条，每次领取焊条数量不超过3kg，随用随领，剩余退回。
领取后的焊条必须在4小时内用完，超过4小时须重新烘干后方可使用，保管员对发放及回收的焊材应做好详细记录。
3.3坡口制备
3.3.1对接缝坡口加工已在制造厂内完成，现场只负责现场复核和局部修磨。
复合钢坡口打磨时，复层应使用不同的砂轮磨光机。
3.3.2坡口形式及尺寸要求见下图：
图2：
减压塔坡口形式图
图3：
常压塔坡口形式图
3.3.3加工完的坡口应进行外观检查，复合钢不得有裂纹和分层，否则应进行修补。
3.4焊接工艺及要求
3.4.1焊接前清除坡口面及两侧不少于20mm范围内的铁锈、泥砂、油污和水份等。
复合钢复层距坡口100mm范围内应涂白垩粉等防飞溅涂料。
3.4.2复合钢组对应以复层为基准，对口错边量不大于复层厚度的50%，且不大于2mm。
其它钢以内侧平齐为基准。
3.4.3常压塔复合钢定位焊及工卡具等都应焊在基层母材上（即16MnR一侧），且采用与焊接基层金属相同的焊条（即J507焊条）。
每段定位焊缝的长度≥50mm,间距不大于500mm，厚度不小于6mm。
定位焊点应仔细检查，若有缺陷则应在正式焊接前清除。
去除工卡具时，应防止损伤基层金属，焊接处打磨光滑。
对于16MnR及20R同种钢组对时定位焊与正式焊接方法相同。
点焊长度和要求同上。
3.4.4引弧和收弧均应在坡口内或焊道上进行。
采用后退起弧法。
收弧应填满弧坑。
多层焊的层间接头应至少错开50mm。
3.4.5双面焊的对接接头在背面焊接前应清根。
当采用碳弧气刨时，清根后应修整刨槽，磨除渗碳层。
3.4.6当出现下列任何一种焊接环境时（离待焊件1米处测量），且无任何有效防护措施时，禁止施焊：
a雨雪天气；
b手工焊时，风速大于8m/s；
c气体保护焊时风速大于2m/s；
d相对湿度大于90%。
3.4.7当焊件温度低于0℃时，应在始焊处100mm范围内预热到15℃左右。
3.5常压塔复合钢筒体焊接
3.5.1焊接应遵循先基层内侧次基层外侧再过渡层和复层的原则。
即先焊基层内侧，内侧焊完以后用碳弧气刨或砂轮机清根后再焊外侧基层，最后施焊过渡层和复层。
3.5.2环缝焊接要求焊工均布，在焊接层次和焊接方向上“两同步”，严禁在同一地方焊接若干层再施焊其余地方。
3.5.3丁字缝的焊接须严格控制局部变形。
具体的措施应根据现场实际选用。
3.5.4壁板周长误差经复核处理合格后，再点焊活动口。
考虑到焊缝收缩，要适当将板顶出。
3.5.5过渡层焊接要采用小线能量多道焊接。
必须保证过渡层厚符合如下规定：
在基层处的厚度为1.5-2.5mm。
3.5.6复层焊接前，必须将过渡层焊缝表面和坡口边缘清理干净。
应采用小电流快速焊，防止复层焊接时熔透过渡层焊缝。
3.5.7为保证纵环T型焊缝质量，纵缝焊接时，应将过渡层及复层焊缝两端各留30-50mm不焊，待环缝基层焊接后，再将纵缝两端焊接成形。
3.60Cr13Al接管与塔体组焊，宜采用内齐平。
焊条选用具体见焊接工艺卡。
当设计图纸有要求时，按图纸要求施工。
3.720R和16MnR钢筒体焊接
3.7.1先焊外侧，外侧焊完以后碳弧气刨或砂轮机清根再焊内侧。
3.7.2环缝焊接要求焊工均布，在焊接层次和焊接方向上“两同步”，严禁在同一地方焊接若干层再施焊其余地方。
3.7.3丁字缝的焊接须严格控制局部变形。
3.8立缝焊接和内件焊接时应在筒体上端利用φ159的钢管加撑米字支撑或在每条立缝上加三块以上的弧形样以控制筒体的椭圆度。
内件焊接时应注意对称施焊。
3.9焊缝返修
3.9.1复合钢焊缝返修
3.9.1.1返修前要先对缺陷进行定位。
当缺陷位置距复层表面不大于8mm时，应在复层一侧进行返修；否则，在基层一侧进行返修，并控制刨槽深度，严禁伤及过渡层焊缝。
3.9.1.2碳弧气刨清除缺陷时，刨槽底部应修磨成U形，槽长不得小于50mm。
3.9.1.3返修后的焊缝应修磨成与原焊缝基本一致，并按原无损检测要求检验。
3.9.1.4焊缝返修工艺与正式焊接工艺相同。
同一部位返修次数不宜超过二次，当超过二次时，须经施工单位技术负责人批准。
3.9.220R和16MnR钢焊缝返修
3.9.2.1返修前要先对缺陷进行定位。
3.9.2.2碳弧气刨清除缺陷时，刨槽底部应修磨成U形，槽长不得小于50mm
3.9.2.3返修后的焊缝应修磨成与原焊缝基本一致，并按原无损检测要求检验。
焊缝返修工艺与正式焊接工艺相同。
同一部位返修次数不宜超过二次，当超过二次时，须经施工单位技术负责人批准。
3.10焊接检验
3.10.1焊缝外观检查
a、焊缝表面及热影响区，不得有裂纹、气孔、夹渣、弧坑等缺陷。
b、焊缝系数为1的焊接接头，基层和复层侧焊缝表面都不允许有咬边。
c、对接焊缝焊宽按比坡口宽度两侧各增加1-2mm确定；焊高为0-3mm。
纵向对接缝不得有低于母材表面的凹陷；其余对接焊缝凹陷深度不大于0.5mm。
d、角焊缝的焊脚尺寸应符合设计要求，并应平滑过渡至母材。
3.10.2无损探伤
3.10.2.1筒体及封头所有对接焊缝进行100%射线探伤检查（RT），符合JB4730-1994《压力容器无损检测》中的Ⅱ级合格。
3.10.2.2凡焊缝全部进行射线或超声波探伤检查的设备，所有开口接管与筒体间的角焊缝进行渗透探伤检查（PT），符合JB4730-1994《压力容器无损检测》中“表面检测”规定的缺陷等级评定，其中缺陷显示累计长度按Ⅰ级为合格。
3.11产品焊接试板与试板
3.11.1常减两塔应在现场组焊的第一道筒体纵缝上制做产品试板。
常压塔在复合钢16MnR+0Cr13Al段纵缝上制做产品焊接试板，制取试板。
3.11.2试板的尺寸均为长400-600mm，宽250-300mm；试板须在A类焊接接头的延长部位与筒节同时进行焊接。
3.11.3当纵缝和试板点焊组对完毕，由监检部门指定一位施焊容器的焊工，采用与施焊容器时相同条件和相同焊接工艺进行焊接；
3.11.4焊工完成试板焊接后打上自已的代号钢印。
经检验员外观检查合格后，再打上检验员的代号钢印。
最后报监检部门确认后打上相应钢印号。
3.11.5产品焊接试板的外观接头经外观检查合格后还需经100%射线检测，合格标准与所代表容器焊接接头的合格标准相同。
3.11.6产品试板无损检测合格后按JB4744-2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》做相应力学性能试验。
3.11.7当试验的结果达还到要求时，可按JB4744-2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》要求进行复验。
如复验仍达不到要求，则该产品焊接试板为不合格。
当产品焊接试板被判为不合格时，应分析原因，采取相应措施，然后按上述要求重新进行试验。
4.0主要施工设备及施工手段用料
序号
名称
型号规格
单位
数量
备注
1
逆变焊机
ZX7-400
台
20
2
硅整流焊机
ZX5-400D
台
10
3
CO2气体保护半自动焊
NBC-400
台
10
4
硅整流焊机
ZX5-600D
台
2
5
等离子切割机
台
1
6
烘干箱
500℃
台
2
7
恒温箱
台
2
8
角向磨光机
φ100
台
24
9
角向磨光机
φ150
台
12
10
直磨机
台
6
11
砂轮切割机
φ400
台
2
12
风速仪
台
1
13
干湿温度计
支
2
14
温度计
-10－200℃
支
2
15
焊条筒
个
35
16
焊把线
35mm2
米
3000
17
X射线机
250KV
台
4
18
X射线机
300KV
台
2
19
冷光源观片机
PS-Q1
台
2
20
超声波测厚仪
SCH-3
台
2
21
钢印号
数字
套
4
22
轴流风机
3KW
台
4
塔内焊接用
23
角钢
L50×5
m
400
防风
24
钢管
φ159×8
m
480
25
耐火帆布
M2
360
26
铁丝
14#
公斤
50
27
碳棒
φ6
根
2000
碳弧气刨
28
碳棒
φ8
根
2000
29
安全网
米2
150
高空焊接
30
安全带
副
30
31
安全行灯
台
5
塔内焊接照明
5.0质量、HSE保证措施
5.1焊接质量保证措施
5.1.1认真做好施工前的技术准备，做好图纸自审、会审工作，并掌握相关规范要求。
5.1.2严格按技术方案、交底和焊接工艺指导书进行焊接施工。
5.1.3制定相关焊接质量管理规定并严格执行，奖优罚劣。
5.1.4坚持焊接质量班组自检、质检员专检制度。
5.1.5质保体系有效运转，做到三个100%：
上岗焊工持证率100%；焊接工艺评定覆盖率100%；探伤比例执行率100%。
5.1.6工程中使用的焊接材料、母材等应有出厂质量证明书，严禁使用不合格材料。
5.1.7焊接完成后要及时将焊疤、飞溅等清除干净。
在基层一侧离焊缝50mm处打上焊工的钢印号，并用油漆或白色计号笔醒目标注。
5.1.8为确保焊接质量，立缝、横缝焊接时搭设防风棚，降低风速对焊接质量的影响。
5.1.9积极采用新工艺、新技术、新设备。
5.1.10压力容器用钢焊条除了出厂检验分别符合GB/T983-1995、GB/T5117-1995、GB/T5118-1995规定外，还应符合GB/T4747-2000《压力容器用钢焊条订货技术条件》标准的规定。
5.1.11防风棚的搭设
因主体施工时将正春早春东南风季风季节，地面预制时，应在常减两施工平台的东西南三侧搭设单榀脚手架。
脚手架宽高为600m×10m
5.2HSE保证措施
5.2.1遵守厂方及项目部有关HSE管理规定。
5.2.2高空作业系好安全带，放置好辅助工具如焊条筒、焊渣锤等，严防坠落伤人，焊条头及时放入焊条回收筒内。
5.2.3更换砂轮片必须断电，严禁在带电状态下去更换砂轮片。
5.2.4电焊机、烘干箱等用电设备可靠接地，焊把线、手套等绝缘良好。
地线应接在焊件上。
5.2.5施焊作业面下方及周围的易燃物应彻底清除，防止飞溅引起火灾。
5.2.6射线探伤时应设置警戒区域，并有明显标志，防止无关人员误入。
5.2.7焊条头应放入现场指定的垃圾桶内，边角料、废料及时归堆，焊条包装盒、袋等每天及时清理。
5.2.8容器内动焊应遵守公司《有限空间作业指南》及相关规定。
5.2.8焊把线应平行拉设，不得纠缠交错。
6.0交工资料收集与整理
6.1合格焊工登记表
6.2产品焊接试板力学和弯曲性能检验报告
6.3焊缝射线检测报告
6.4渗透检测报告
6.5压力容器焊缝返修记录（必要时）
6.6压力容器外观及几何尺寸检验报告
焊接工艺指导书
单位名称中国石油天然气第六建设公司批准人签字蒋受林
焊接工艺指导书编号007日期2005/01/02PQR报告编号PQR（528）171
焊接方法SMAW+GMAW机械化程度手工
焊接接头形式：
母材：
类别号Ⅱ+Ⅷ钢号16MnR+0Cr13Al与类别号Ⅱ+Ⅷ钢号16MnR+0Cr13Al相焊
壁厚范围：
对接焊缝基层14mm、复层3mm。
焊接位置：
对接焊缝位置立缝
焊接方向：
向上
焊后热处理：
恒温温度/升温速度/
保温时间/冷却速度/
预热及层间温度：
不要求
保护气体：
CO2纯度≥99.5%
流量：
10-15L/min
焊接参数
焊缝层次
焊接方法
填充金属
焊接电流
电弧电压范围（V）
焊接速度（cm/min）
牌号
直径（mm）
极性
电流（A）
1
GMAW
H08Mn2SiA
Ф1.2
DCEP
90-120
18-20
6-10
2-3
GMAW
H08Mn2SiA
Ф1.2
DCEP
110-140
20-22
8-15
4-5
SMAW
A302
Ф3.2
DCEP
80-140
23-26
8-15
备注：
除过度层（第4层）外，其它焊接层次可视实际增减。
技术措施：
摆焊或不摆动焊小摆动或不摆动
摆动参数焊工自己掌握
焊前清理或层间清理砂轮机打磨，钢丝刷清理
背面清根方法碳弧气刨
多道焊或单道焊（每面）多道焊
其他/
焊接工艺指导书
单位名称中国石油天然气第六建设公司批准人签字蒋受林
焊接工艺指导书编号008日期2005/01/02PQR报告编号
焊接方法SMAW机械化程度手工
焊接接头形式：
母材：
类别号Ⅱ钢号16MnR与类别号Ⅱ钢号16MnR相焊
壁厚范围：
对接焊缝基层18-22mm
焊接位置：
对接焊缝位置立缝
焊接方向：
向上
焊后热处理：
恒温温度/升温速度/
保温时间/冷却速度/
预热及层间温度：
不要求
保护气体及流量：
不要求
焊接参数
焊缝层次
焊接方法
填充金属
焊接电流
电弧电压范围（V）
焊接速度（cm/min）
牌号
直径（mm）
极性
电流（A）
1
SMAW
J507
Ф3.2
DCEP
75-90
22-24
3-8
2-4
SMAW
J507
Ф3.2
DCEP
110-140
24-26
4-10
4-5
SMAW
J507
Ф3.2
DCEP
110-130
24-26
4-12
备注：
除过度层（第7层）外，其它焊接层次可视实际增减。
技术措施：
摆焊或不摆动焊小摆动或不摆动
摆动参数焊工自己掌握
焊前清理或层间清理砂轮机打磨，钢丝刷清理
背面清根方法碳弧气刨
多道焊或单道焊（每面）多道焊
其他/
焊接工艺指导书
单位名称中国石油天然气第六建设公司批准人签字蒋受林
焊接工艺指导书编号009日期2005/01/02PQR报告编号
焊接方法SMAW机械化程度手工
焊接接头形式：
母材：
类别号Ⅱ+Ⅷ钢号16MnR+0Cr13Al与类别号Ⅱ+Ⅷ钢号16MnR+0Cr13Al
壁厚范围：
对接焊缝基层14mm、复层3mm。
焊接位置：
对接焊缝位置横焊
焊接方向：
水平
焊后热处理：
恒温温度/升温速度/
保温时间/冷却速度/
预热及层间温度：
/
保护气体及流量：
/
焊接参数
焊缝层次
焊接方法
填充金属
焊接电流
电弧电压范围（V）
焊接速度（cm/min）
牌号
直径（mm）
极性
电流（A）
1
SMAW
J507
Ф3.2
DCEP
80-140
23-27
8-10
2-7
SMAW
J507
Ф3.2/4.0
DCEP
90-140/
110-170
23-26/
24-27
15-36
8-15
SMAW
A302
Ф4.0
DCEP
110-160
24-27
15-36
16
SMAW
A302
Ф3.2
DCEP
110-160
24-27
15-36
备注：
除过度层（第8-11层）外，其它焊接层次可视实际增减。
技术措施：
摆焊或不摆动焊小摆动或不摆动
摆动参数焊工自己掌握
焊前清理或层间清理砂轮机打磨，钢丝刷清理
背面清根方法碳弧气刨
多道焊或单道焊（每面）多道焊
其他/
焊接工艺指导书
单位名称中国石油天然气第六建设公司批准人签字蒋受林
焊接工艺指导书编号010日期2003/12/1PQR报告编号
焊接方法SMAW机械化程度手工
焊接接头形式：
母材：
类别号Ⅱ钢号16MnR与类别号Ⅱ钢号16MnR相焊
壁厚范围：
对接焊缝基层18-22
焊接位置：
对接焊缝位置横焊
焊接方向：
水平
焊后热处理：
恒温温度/升温速度/
保温时间/冷却速度/
预热及层间温度：
/
保护气体及流量：
/
焊接参数
焊缝层次
焊接方法
填充金属
焊接电流
电弧电压范围（V）
焊接速度（cm/min）
牌号
直径（mm）
极性
电流（A）
1
SMAW
J507
Ф3.2
DCEP
80-140
23-27
3-10
2-16
SMAW
J507
Ф4.0
DCEP
140-170
25-27
8-29
备注：
焊接层次可视实际增减。
技术
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