焊接管施工方案.docx
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焊接管施工方案
目录
一、适用范围2
二、编制依据2
三、工程概况2
四、焊接施工准备2
4.1图纸会审和设计交底2
4．2焊接工艺管理3
4.3焊工管理3
4.4焊材管理3
五、施工工艺6
5.1施工工序6
5.2铝合金管道的焊接6
5.3空分塔的环缝焊接13
5.4铜及铜合金的焊接15
5.5冷箱体及碳素钢，不锈钢管道的焊接。
15
六、焊后检验19
6.1质量检验19
6.2外观检查20
6.3无损探伤检查20
6.4返修及补焊20
6.5表面缺陷修补21
6.6焊缝施工记录21
七、焊接工程常用符号见下表21
八、质量控制管理21
8.1质量保证措施21
8.2、焊接质量控制点23
九、HSE管理、环境和职业健康安全保证措施27
1、安全措施27
2、应急措施27
十、冬季施工作业措施28
十一、施工机具29
一、适用范围
本方案适用于湘钢梅塞尔气体产品有限公司40000Nm3/h空分装置项目安装工程的冷箱内管道、钢结构、冷箱外管道及铜管等焊接。
所有焊接必须遵循该方案的要求及工艺措施。
二、编制依据
《压力容器安全技术监察规程》
《特种设备安全监察条例》
《压力管道安全管理与监察规定》
《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》
《工业金属管道施工及验收规范》GB50235-97
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
《钢制压力容器焊接规程》JB4709-2000
《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000
《承压设备无损检测》JBT4730-2005
《铝制空气分离设备氩弧焊工艺规程及焊接工艺评定》JB/T9071—1999
《大型空分设备安装技术要求》HTA1107-2003
《铝制空分设备安装焊接技术要求》HTA5411-2001
中冶京诚工程技术有限公司设计图纸
三、工程概况
湘钢梅塞尔气体产品有限公司40000Nm3/h空分装置项目安装工程涉及材质较多，分布面积广。
其中铝镁合金工艺管道主要分布在主冷箱及液化冷箱内部，管道材质为5083/5052，不锈钢管道除较少部分在冷箱内外，其它在冷箱外；碳钢管道除少量属于冷箱系统外，多数为介质输送工艺管道。
本工程采用的是杭氧技术，冷箱内管道安装过程中需要接受杭氧专业人员的监督与指导，冷箱外工艺管道执行工程设计文件的规定。
本工程业主为湖南湘钢梅塞尔项目部，工程监理为湖南天浩建设监理有限公司，设计单位为中冶京诚工程技术有限公司。
四、焊接施工准备
4.1图纸会审和设计交底
1）应从施工和使用的角度，对设计的完整性和合理性进行核对；
2）施工图中的材料标准、数量审查；
3）图纸、说明书、一览表等相关内容是否一致；
4）管材与管道组成部件的规格、材质、型号、数量、设计参数和适用的标准有无矛盾；
5）设计对施工的技术要求是否完整、可行，施工及验收规范是否为有效版本；
6）设计有无漏项；
7）焊接技术人员或焊接质检员应根据图纸给出的材质类别、规格、PQR等技术参数编制施工方案或技术措施，并经过审批；
8）施工前向相关管理人员及施工人员作详细的技术、安全交底，并形成书面记录。
4．2焊接工艺管理
1）在确认了材料后，应对被焊材料进行焊接工艺评定；
2）焊接工艺评定试件的坡口加工、组对及清理等工艺措施应符合规范的有关规定；
3）评定试件应由技能熟练的焊工施焊；
4）焊接工艺评定过程中应做好记录，评定完成后应提出焊接工艺评定报告，焊接工艺评定报告应由焊接技术负责人审签；
5）施焊前应根据焊接工艺评定报告编制焊接作业指导书，一个焊接作业指导书可依据一个或多个焊接工艺评定报告编制，一个焊接工艺评定报告可用于编制多个焊接作业指导书；
6）施工前焊接工程师按JB4708-2000、GB50236-98、HTA5411-2001标准要求审核上述材质的焊接工艺评定报告，并编制《焊接作业指导书》，报经监理专业工程师批准，施焊过程严格按照工艺卡要求的参数执行；
4.3焊工管理
1）参加施焊的焊工应持有效期的《锅炉压力容器焊工考试规则》的合格证，持证上岗施焊，严禁无证上岗或超越资质范围焊接；
2）配备有对所有焊接工作的焊工实施指导的专职焊接技术人员。
4.4焊材管理
1）入库材料应具有合格质量证明文件，材料使用前，按国家现行相关标准的规定进行检验和验收；焊接材料分类存放保管，专人负责，统一管理，作好记录，由材料工程师定期进行检查；
2）焊条、焊丝应按种类、牌号、批号、规格、入库时间分类堆放,应有明确的标志；
3）焊条烘干焊条使用前按照焊条说明书要求的参数进行烘干；
4）领出的焊条在规定时间内未用完的，退回焊材库予以重新烘干，但重新烘干次数不超过2次；超过2次的焊条不再用于压力管道的施工；重新烘干的焊条作好标识及相应记录，下次优先发放；
5）应保证焊接材料的工艺性能良好，以防止焊接缺陷的产生；
6）应考虑焊材与母材的相匹配性，保证焊接接头的使用性能；即按照母材的化学成分、力学性能、焊接接头的抗裂性、焊前预热等因素确定；
7）焊材的烘干
A.焊材的烘干要填写记录；
B.焊材领用、烘烤前应根据认可的焊接工艺指导书和有关工艺文件编制“焊材烘烤发放通知单”作为焊材领用、烘烤、发放的依据；
C.应检查烘烤箱、恒温箱和焊条保温筒的性能是否满足使用要求，热工仪表是否在有效检定周期内；
D.焊条应按生产厂说明书的要求严格烘烤；
E.焊条不能成垛或成捆地堆放烘烤；应分层堆放，且每层焊条堆放不应超过隔层高度的2/3，避免烘烤时受热不均和潮气不易排出；
F.禁止将焊条突然放到高温烘烤箱内，或从高温烘烤箱内突然取出冷却，防止焊条骤冷骤热而产生药皮开裂脱落现象；焊条进箱时箱内温度应在100℃以下，升、降温速度不宜超过150℃/小时；
G.不同烘烤温度的焊材不应在同一烘烤箱内烘烤；同一烘烤温度但批号或入库编号不同的焊材在同一烘烤箱内烘烤时，也应分开放置，并有明显标记，严禁混淆；
H.焊条的烘干温度及时间表
序号
焊条牌号
烘干温度（℃）
恒温时间（h）
保温温度（℃）
备注
1
J427
350
1
100—150
2
J506
350
1
100—150
3
A002
350
1
80—100
4
A302
350
1
80—100
5
J422
150
1
80—100
6
A132
350
1
80—100
注：
本表只列出国产焊条的通用烘烤值，进口焊条按其说明说进行烘干。
9）焊材发放：
A.应按焊接材料烘烤发放通知单的要求发放焊材，每次发放量不超过4小时工作的用量；
B.焊条开箱或焊丝拆捆零发，应有保管员作标记移植并签章确认，注明移植日期；
C．焊工领取焊材的同时填写《焊材发放记录》由焊工签字确认；
Ｄ．焊工必须用焊条保温桶领取焊条，一个焊条保温桶一次只能存放一种牌号的焊条，且不得超过3Kg；在保温桶内的存放时间控制在4个小时以内；钨极氩弧焊用焊丝，一次领用数量不得超过1.5公斤。
10）焊材领取后保管及回收
A.手弧焊时，每名施焊焊工应配备一只焊条保温筒，焊工领用的焊条应及时放在保温筒内随用随取；
B.焊接工作结束后（或下班前），应对剩余的焊材进行回收入库；回收的焊条应核对标记并检查药皮是否损坏，同时在焊条尾部做出回收标记；在4小时内回收的焊条应按不同的牌号、规格堆放在恒温箱内指定的地方，不得混淆；现场使用超过4小时或低于规定温度的焊条回收后应放在烘烤箱内指定的位置重新进行烘烤；
C.低氢型焊条的烘干次数不应超过两次，对回收时有疑问的焊材不应用于管道焊接；
注：
施工现场的焊接材料贮存场所及烘干、去污设施，应符合国家现行标准《焊条质量管理规程》JB3223规定。
4.5焊接设备管理
1）焊接设备齐全，焊接设备双表（电流表、电压表）齐全，且均在检定期内；
2）焊接电缆线采用橡皮软线，不得有破损裸露铜线处，接头不超过2个以充分保证焊接电流；每台电焊机单独接地，实行一机一闸保护,不得使用刀开头，改用漏电保护器；
3）焊机以变压器式弧焊电源为主，在使用前应调校好，并有专人定期维护；
4）焊机和热处理设备的摆放，不应阻碍现场施工，且应做好防护措施，如制作焊机棚等；
5）地线直接接到焊件上，不得接到钢结构或设备上，以防电弧击伤管道或设备，尤其是在焊接不锈钢时，电源地线与工件紧密接触，以免打火时形成弧坑影响抗腐蚀性能；特殊材质的管道与底线接头处应使用专用的地线接头。
4.6一般环境要求
1）焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响；
2）焊接时环境温度应当≥0℃，当焊件温度低于0℃时，应在施焊焊缝处100mm范围内预热；
3）焊接环境出现如下情况时必须采用栅布遮挡措施，否则禁止施焊。
A.手工焊条电弧焊、氧乙炔焊：
8m/s；
B.氩弧焊：
2m/s
4）焊接电弧1m范围内的相对湿度应符合下列规定：
（1）、铝及铝合金焊接：
不得大于80%
（2）、其它材料焊接：
不得大于90%
5）当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪，或在下雨、下雪刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接，应做些防护措施，如架设雨棚等；
6）在管道焊接时应当注意保护，防止穿堂风。
五、施工工艺
5.1施工工序
施工工艺流程
合格
不合格
不合格合格
不合格不合格
合格合格
5.2铝合金管道的焊接
1铝合金的焊接工艺：
（1）主要的化学成份，见下表：
质量百分数（%）
类别
牌号（国标）
Al
Cu
Mg
Mn
Fe
其它
防锈
铝合
金
5A02
余量
0.1
2.0∽2.8
0.1∽0.4
0.4
5083
余量
0.1
3.9∽4.6
0.3∽0.6
0.5
3A21
余量
0.1
0.05
1.0∽1.6
0.7
（2）焊接工艺要求：
a）焊接前应对焊件表面进行清理，表面应保持干燥，无特殊要求时，可不预热。
b）严禁在焊缝区域内直接引弧，采用引弧板。
不锈钢垫环，不准划伤或熔化，一旦熔化，必须清除熔化部分重新补焊。
c）焊接前应在试板上试焊，当确定无气孔后再进行正式焊接。
d）手工钨极氩弧焊的焊丝端部不应离开氩气保护区，焊丝与焊缝表面夹角宜为150C，焊枪与焊缝表面的夹角宜为750C∽800C，宜采用左焊法。
e）手工钨极氩弧焊应采用交流焊接电源。
f）多层焊时宜减少焊接层数，层间温度宜冷却至室温，且不应高于800C，层间的氧化铝等杂物应采用机械方法清理干净。
g）当钨极氩弧焊的钨极前端出现污染或形状不规则时，应进行修正或更换钨极，当焊缝出现触钨现象时，应将钨极，焊丝，熔池处理干净后方可继续进行施焊。
h）焊接顺序应对称进行，当从中心向外进行焊接时，具有大收缩量的焊缝宜先施焊，整条焊道应连续焊完。
i）铝合金手工钨极氩弧焊焊接工艺参数
焊接
厚度
（mm）
焊丝
直径
（mm）
钨丝
直径
（mm）
预热
温度
（0C）
焊接
电流
（A）
氩气流量（l/min）
喷嘴
孔径
（mm）
焊接
层数
备注
2-3
3
3
90-120
10-12
9-12
1
小管对接焊或加垫板焊
3
3-4
3
120-150
12-15
12
1
大管V型坡口加垫板焊
4
4--5
4-5
140-180
14-18
12
1-2
V型坡口加垫板焊
5
4--5
4-5
160-200
16-20
12
1-2
V型坡口加垫板焊
6
4--5
5
160-220
20
12
2
V型坡口加垫板焊
8
4--5
5
80-100
180-240
20
12-14
2-3
V型坡口加垫板焊
10
5
5
80-100
180-260
20
12-14
4
V型坡口加垫板焊
12
5
5
80-120
200-260
20-25
12-14
5
V型坡口加垫板焊
14
5
5
80-120
220-280
20-25
12-14
6
V型坡口加垫板焊
16
5
5
80-150
240-320
20-25
12-14
7
V型坡口加垫板焊
18
5
5
80-180
260-230
25
12-14
8
V型坡口加垫板焊
2管道对接（坡口型）见表
（1）
表
（1），依据成熟经验，参照HTA5411和GB50236规定，铝合金管道坡口形式根据现场实际，正确选用。
序号
接头及坡口形式
特点及适用范围
1
手工钨极氩弧焊单面焊双面成形。
主要适用于δ≤5mm的平、横焊。
2
手工钨极氩弧焊双面双人同时立焊适用范围：
δ≤10mm的纵环焊缝应优先考虑选用这种方法及坡口。
3
手工钨极氩弧焊单面焊双面成形焊层数≥2，主要适用于δ=6mm的纵、环焊缝。
4
手工钨极氩弧焊双面焊，适用于δ≥8mm又无法进行双面双人同时立焊的焊缝。
。
5
手工钨极氩弧焊单面焊，适用于δ≥4mm的水平固定管道环缝及δ≥5mm的垂直固定管道环焊缝，以及δ≥6mm的管道转动环焊缝
6
手工钨极氩弧焊单面焊（或双面焊）如管径、管道长度允许应优先考虑采用双面焊。
7
手工钨极氩弧焊双人同时立焊，（可完全焊透）如管径足够大可采用双面双人同时立焊时，应优先采用这种接头型式，一般适用于δ≤6mm。
8
手工钨极氩弧焊双面双人同时立焊（可完全焊透）适用范围：
Φ＞250mm，L（支管长度）较短，位置允许双面双人同时立焊的情况下，δ＞6mm。
9
手工钨极氩弧焊双面双人同时立焊（可完全焊透）适用范围：
管径Φ足够大，可采用双面双人同时立焊的话应优先选用此种接头型式。
一般选用δ＞6mm。
管道切割、坡口加工一律采用机械方法，管件焊丝清理采用化学清理＋机械清理，化学清理见下表
（2）
清理工序
1
2
3
4
5
6
工序
名称
除
油
碱洗
NaOH
浓度%
温度
（0C）
时间
（分）
冲
洗
中和钝化
冲
洗
干
燥
HNO3液浓度（%）
温度
（0C）
时间
（分）
防
锈
铝
三氯乙稀或酒精
5～10
50～60
4～5
清
水
25～30
室
温
1～3
清
洗
室内干燥
清理好的焊件和焊丝不得有水迹、碱迹，或被沾污。
清理后应妥善保护，从清理后使用一般不超过八小时。
3铝管预制焊接场地：
焊接场地必须有防风措施，不受粉尘、雨雪侵蚀,尽可能采用转动焊，管内衬垫环。
本工程预制厂地是珠光砂库。
4氩气纯度：
使用的氩气纯度必须99.999％，气管保证不漏气，长度应≤30m。
5焊接记录：
在施焊前，将各区域的设备，管道画出焊缝单线图，并在图上标出焊缝的编号，并做好记录。
6焊接检验：
焊缝必须保证焊透，不得有夹渣、裂纹、气孔、弧坑等，管内必须平滑，无锐边、毛刺及焊瘤。
由质检员检查其外观合格后委托探伤工进行Ｘ射线探伤，探伤时间应在焊毕的12小时后，不合格立即返修，返修次数不得超两次。
冷箱内管道的焊缝参照杭氧HTA5411-2001标准进行探伤检验。
冷箱内管道100%探伤，评片要求按JB4730-2005Ⅲ合格.
7焊材库：
必须设立焊材库，有专人保管，清理、烘干。
实行焊材领料卡，严格发放手续，正确选用焊材，见下表（3）：
母材
焊丝
LF2（5A02）+LF2（5A02）
LF11SALMg5
LF4（5083）+LF4（5083）
ER5183SALMg4.5Mn
LF2（5A02）+LF4（5083）
ER5183SALMg4.5Mn
LF21（3A21）+LF21（3A21）
LF21SALMg4Mn
LF21（3A21）+LF2（5A02）
LF11SALMg5
LF21（3A21）+LF4（5083）
ER5183SALMg4.5Mn
8异壁管道对接：
在不同壁厚管道对接时，当壁厚差≤2mm时只要直接对接,当壁厚度差≥3mm时,则对较厚一侧管壁应以14°过渡削薄一侧。
如下图1:
接管和主管夹角应>60°见下图
（2）
图
（2）
9质量标准：
参见杭氧标准HTA5411-2001要求执行。
（1）外观质量标准见表
缺陷类形
评定要求
焊缝加强高及背部焊透高度
0～3mm
焊缝背部缩孔最终焊道下凹
不允许
咬边
深度含0.5mm焊缝两侧咬边总长度＜20%焊缝总长
弧坑
不允许有裂纹及缩松组织
表面气孔
允许气孔直径＜0.5mm几个出现
引弧点
不允许在焊缝外
裂纹、未熔合、未焊透
不允许
（2）局部X射线检查时，应选用T字接头焊缝、横焊、仰焊或平焊等较难焊的部位，以及熄弧部位和有缺陷的部位。
（3）局部探伤的焊缝发现有不允许缺陷存在时，则该焊缝的探伤长
度应增加一倍，如仍有缺陷，则进行100%探伤。
（4）有X射线检查要求的焊缝，返修后仍应X射线检查合格。
5.3空分塔的环缝焊接
在空分装置铝镁管道焊接中，上塔下段与主冷凝蒸发器的焊接、上塔上段与上塔下段的焊接、粗氩Ⅱ下段与粗氩Ⅱ上段的焊接是最重要的焊接口，也是难度较大的焊接口，为了确保焊接质量及一次合格率，施焊前必须进行模拟试验，模拟试验时当地的气候、温度、高度等条件及焊接工艺参数必须确保与塔体正式焊接时相同，试板合格后，方能按下列工艺要求和技术措施进行：
①切割上塔与主冷封头时，保留切割线，在切割线以外2-3mm切割。
②开坡口，根据实际需要上塔稍内倒角，组对间隙5mm，±不差1mm，点焊间距250-300mm，焊肉长30mm，质量要求与正式焊缝相同。
③点焊前对焊缝两侧50mm范围内认真仔细地用机械方法进行清理，注意塔体的减溥不能﹥0.2-0.3mm。
④焊接环境，空气湿度﹤90%，设置防风、雨、雪、粉尘等临时设施。
⑤在环焊缝以下1.4-1.6m处，围绕塔体设脚手架，要求表面平整牢固无孔洞，届时焊接机具、人员、辅助工作人员集中在脚手架上，脚手架平台必须牢固承重无晃动。
⑥采用手工氩弧焊单人单面内部清根焊，焊工为四组，由四组焊工同时对称焊，但四名焊工必须配合默契，焊速一至、直线运动，见下示意图：
⑦主要焊接工艺参数
a.喷咀直径Φ12-14mm选择
b.焊丝直径Φ4-5mm选择
c.钨极直径Φ4-5mm选择
d.焊接道数5～6道（具体依塔体厚度而定）
e.预热温度<80℃
⑧焊塔人员组织见下表
序号
工作内容
人数
工作职责
1
指挥
2名（正负）
负责测温、焊接顺序及部位
2
预热焊工
2名
按预定位置在焊缝两边50mm范围内加热
3
焊塔焊工
4名
按确定的焊接工艺焊
4
电流氩气调节
1名
听从焊工呼唤及时调节电流及递送焊丝
5
电工
1名
在15分钟内排除故障
6
测塔体温钳工
2名
及时向指挥报告塔体的垂直度和水平数据
7
X探伤工
2名
拍片评定、报告一次合格率
8
安全员
1名
监护塔内外施工人员安全工作
⑨焊接时上塔仍处于悬吊状态，焊毕后测量塔体垂直度和水平度，当符合规定要求时，上塔用四个方位进行固定，待塔体降至自然温度后方可卸下吊具。
⑩质量检验，焊缝外观检查应符合杭氧或梅塞尔的标准要求，射线检验应符合杭氧和梅塞尔标准或图纸要求。
5.4铜及铜合金的焊接
1焊前准备
（1）铜的切割和坡口加工采用机械方法
（2）焊件坡口20mm范围内的表面及焊丝，应采用四氯化碳有机溶剂除去油污，并应采用机械方法或化学方法清除氧化膜等污物，使之露出金属光泽。
（3）管道焊接焊缝组对应内壁齐平，内壁错边量不应超过管壁厚度的10%，且不大于2mm。
2焊接工艺要求
（1）采用微氧化火焰施焊。
（2）施焊前应对坡口两侧150mm范围内进行均匀预热。
（3）施焊前焊丝亦加热，并蘸上焊剂。
（4）宜采用单层单道焊，当采用多层焊时，除底层采用细焊丝外，其他各层采用较粗焊丝，以减少焊接层数。
各层表面熔渣应清除干净，接头应错开。
（5）异种黄铜焊接时，火焰应偏向熔点较高的母材侧，以确保两侧母材熔合良好。
（6）黄铜氧乙炔焊炬型号及焊丝直径的选用宜符合下表：
焊件厚度（mm）
焊丝直径（mm）
焊炬型号
乙炔流量（L/h）
乙炔压力
（Mpa）
焊嘴
预热嘴
1～3
2～3
H01～2
100～150
～
0.05～0.06
3～4
3
H01～6
100～300
～
0.05～0.06
4～6
4～5
H01～6
225～350
225～350
0.05～0.06
5.5冷箱体及碳素钢，不锈钢管道的焊接。
1、低碳钢的焊接：
Q345、Q235、20＃钢等，从以下几点着手。
（1）焊前预热：
环境温度过低。
（2）焊条的选择：
按照焊接接头与母材等强度的原则选择。
（3）层间温度及回火温度。
（4）焊接工艺要点：
需要时，烘干焊条；避免采用深而窄的坡口形式；控制热影响区温度；尽量采用短弧焊；多层焊有一定的要求。
2、不锈钢的焊接：
1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9等奥氏体不锈钢焊接焊条选用、焊前预热及焊后热处理。
牌号
工作条件
及要求
焊条型号及牌号
预热及
层温
焊后
热处理
备注
0Cr18Ni9
工作温度低于3000C，要求良好的耐腐蚀性
E308-16（A102）
E308-15（A107）
原则上不进行预热
原则上不进行热处理
0Cr18Ni9Ti
E347-16（A132）
E308-15（A137）
3、异种金属的焊接，焊条的选用及措施如下：
钢材牌号
焊条型号
及牌号
预热温度
焊后热处理
备注
Q235-A
Q225-A
10＃20＃
0Cr18Ni9
1Cr18Ni9Ti
E309-16（A302）
E309-15（A307）
不
预
热
不
回
火
工作温度<3500C
不耐晶间腐蚀
E309MO-16（A312）
可耐晶间腐蚀
4、焊前准备
（1）焊件的切割和坡口加工宜采用机械方法、氧乙炔焰等热加工方法，在采有热加工坡口后，必须除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，并应将凹凸不平处打磨平整。
（2）焊件组对前应将坡口及其内外侧表面不小于10mm范围内的油、漆、垢、锈、毛刺及镀锌层等清除干净，且不得有裂纹、
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