管道焊接施工工艺.docx
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管道焊接施工工艺
管道焊接作业施工规程
1适用范围
1.1本规程适用于大型管道（直径1.5米以上）供水建设施工现场的碳素钢钢管（含碳量≤0.3%）的焊接，在施工中遵守本规程外，还应根据工程特点进行焊接工艺评定，编制详细的《焊接作业工艺评定指导书》；
1.2适用于各种管道、各种材料的氩弧焊打底和全氩弧焊接；
1.3遵守设计文件技术要求和规定以及国家现行的管道施工及验收规范中管道焊接规定。
1.4本工程采用电焊和氩弧焊相结合的方法进行，并开孔减压。
2编制依据
目前现行管道施工及验收规范如下：
GB50235---97《工业金属管道工程施工及验收规范》
GB50236---98《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》
DL5007----92《电力建设施工及验收技术规范》（焊接篇）
炼化建501--74《高压钢制管道施工及验收技术规范》
SY0401-----98《输油输气管道线路工程施工及验收规范》
SY/T4071—93《管道下向焊接工艺规程》
3对材料的要求
管材、管件、阀件、焊接材料应具有出厂质量合格证书或按规范要求的质量复验报告。
4焊接施工程序
规范要求时
规范要求时
规范要求时
不
合
格
合
不
格合
格
二手工电弧焊
1手工电弧焊焊前准备
1.1焊缝的设置应避开应力集中区，便于焊接和热处理，并符合下列要求
1.1.1钢板卷板相邻筒节组对，纵缝之间的间距大于3倍壁厚且大于100mm；
1.1.2管道对接焊口的中心线距管子弯曲起点不应小于管子外径，且不小于100mm，与吊、支架边缘的距离不小于50mm；
1.1.3管道两相邻对接焊口中心线的距离L，当公称直径小于150mm时，L不小于管外径；当公称直径大于或等于150mm时，L不小于150mm；
1.1.4管孔应尽量避开在焊缝上，如必须在焊缝及附近开孔时，在管孔两侧大于孔径且不小于60mm范围内的焊缝经无损探伤合格；
1.1.5管子的坡口型式和尺寸的选用，应考虑保证焊接接头质量，填充金属少，作业条件好，便于操作及减少焊接变形等原则，并符合《手工电弧焊焊接接头的基本形式和尺寸》（GB986--80）规定；
1.1.6钢管的切割与加工，对于焊缝级别高的管道宜采用机械方法进行，对焊缝级别低的管道可采用等离子切割、氧---乙炔火焰等热加工方法，但必须去除坡口表面的氧化皮，并将影响焊接质量的凸凹不平处打磨平整；
1.1.7焊前将坡口表面及坡口边缘内侧不小于10mm范围内的油锈、漆垢等杂质清除干净，并不得有裂纹、夹层等缺陷；
1.1.8为了防止焊接裂纹，减少焊接内应力，应避免强行组对焊缝；
1.1.9钢管的组对要求：
1.1.9.1等厚管子或管件的对口，应做到内壁齐平，内壁错边量要求：
高级别焊缝不超过管壁厚的10%，且不大于1mm；低级别焊缝不超过管壁厚的20%，且不大于2mm；
1.1.9.2不等厚对接焊件、组件组对要求：
当管件厚度小于或等于10mm，厚度差大于3mm及管壁厚度大于10mm，厚度差大于薄壁厚度的30%或超过5mm时，将超厚部分按4：
1削薄；
1.1.10焊条使用前说明书规定进行烘烤，烘烤次数不得超过2次，对重要部件的焊接用焊条，使用时应装入100--150℃专用保温箱筒内，随用随取。
2焊接工艺要求
2.1焊接时要保护焊区不受恶劣天气影响，如不采取适当防风、防雨、防雪、防寒措施，在下列条件下不得施焊：
2.1.1风速大于8m/s；
2.1.2相对湿度大于80%；
2.1.3焊接环境温度低于零下20℃。
2.2严禁在被焊工件表面引弧、试验电流或任意焊接临时支撑物。
2.3管子对接时，管内不得有穿堂风。
2.4点固焊所用焊接材料及焊接工艺与正式焊相同，并不得有焊接缺陷。
2.5高级别焊缝宜采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面工艺。
2.6为减少焊接变形和接头缺陷，直径大于195mm的管子的对接焊口宜采用二人对称焊。
2.7施焊时，应特别注意起弧、收弧质量，多层焊应将层间接头错开。
2.8手工电弧点固焊焊缝尺寸要求：
焊厚≤4mm、焊缝高度<4mm、焊缝长度5-10mm、焊厚>4mm、焊缝高度≤6mm、焊缝长度10-30mm。
3焊前预热及焊后热处理
3.1当壁厚≥26mm时，预热100--200℃；>×
3.2当壁厚>36mm时，焊后热处理温度600--650。
加热速度：
升温至300℃后，加热速度不应超过200×25/s℃时，且不大于220℃，恒温恒温时间为2—2.5分钟/mm（厚度）,且不少于30分钟。
冷却速度：
恒温后的冷却速度不应超过275×25/s℃时，且不大于275℃，300℃以下可自然冷却。
4焊接检验
4.1焊接前检查
4.1.1工程所用母材及焊接材料，使用前必须进行查核，确认实物与合格证相符合后方可使用；
4.1.2检查坡口型式及尺寸是否符合焊接工艺要求；
4.1.3检查焊缝预热温度是否符合焊接工艺要求。
4.2焊接中间检查
4.2.1检查焊接工艺规范参数是否符合焊接工艺要求；
4.2.2对要求做中间试件的工程的中间试件检查是否合格，不合格应立即停止焊接工作，并全面进行质量检查，同时采取相应措施。
4.3焊接后检查
4.3.1焊缝外观检查：
根据工程具体要求的施工验收规范进行；
4.3.2焊缝无损探伤检查：
根据工程要求，确定探伤比例，合格级别；
4.3.3强度试验与严密性试验按设计文件或有关技术规定进行；
4.3.4焊缝焊完后在距焊缝60mm处打上焊工钢印代号；
4.3.5无损探伤报告排版图或竣工图上要标注焊缝位置，编号及焊工钢印号；
4.3.6对不合格焊应进行质量分析，订出措施后方可进行返修，同一部位的返修次数不得超过两次。
三氩弧焊
1焊前准备
1.1施焊前，焊工应了解所焊钢管的材质及焊接工艺规范参数。
1.2焊接设备选择及要求
1.2.1检查焊接设备是否完好无损，熟悉专用氩弧焊机的各项性能并能熟练掌握。
1.2.2焊接不同金属时电源极性的选择，见附表。
焊接材料
材料厚度（mm）
手工和电动钨极氩弧焊
直流正接
低碳钢
0.5以上
手工和电动钨极氩弧焊
直流正接
不锈钢耐热钢
0.1以上
0.5以上
手工和电动钨极氩弧焊
自动和半自动溶化极氩弧焊
直流正接或交流
直流正接
铝及其合金
0.5以下
0.5—2
2以上
自动脉冲氩弧焊
手工和电动钨极氩弧焊
自动和半自动溶化极氩弧焊
矩形波交流
交流
直流反接或交流
铜及其合金
0.5以上
3合金
手工和电动钨极氩弧焊
自动和半自动溶化极氩弧焊
直流正接
交流
镁及其合金
0.5以下
0.5—2
2以上
自动脉冲氩弧焊
手工和电动钨极氩弧焊
自动和半自动溶化极氩弧焊
矩形波交流
交流
直流反接或交流
钛及其合金
0.1以上
1.5以上
2.2以上
自动脉冲氩弧焊
手工和电动钨极氩弧焊
自动和半自动溶化极氩弧焊
直流脉冲正接
直流正接
交流
1.3电极的选择
1.3.1钨极氩弧焊通常选用钍钨棒和铈钨棒，其成分见表。
化学成分
电极
种类及牌号
氧化钍
氧化铈
二氧化硅
三氧化二铁
三氧化二铝
氧化钙
钼
钨
钍钨
WTH--7
WTH--10
WTH--15
WTH--30
0.7--0.91
1.0--1.49
1.5--2.0
3.0—3.5
0.06
0.02
0.01
余量
铈钨
WCE--5
WCE--013
WCE--20
0.5
1.3
2.0
<0.1
<0.1
<0.1
余量
1.3.2电极的许用电流，见表。
电极种类
电极直径
针钨极（A）
铈钨极（A）
1.0
1.6
2.0
3.0
4.0
15-----80
70-----150
100-----200
200-----300
300-----400
20-----80
50-----160
100-----200
直流正接钨极许用电流较大，交流次之，直流反接电流较小。
1.3.3钨极端头形状与电弧燃烧稳定性焊缝成型关系，见表。
钨极端头
直径
电弧燃烧
稳定性
焊缝成型
钨极端头
形状
电弧燃烧
稳定性
焊缝成型
好
良好
不太好
焊缝不宜平直
好
焊道不均匀
不好
一般
1.4氩气要求
不同材质对氩气纯度的要求有所不同，见表。
气体
纯度
%
被焊材质
氩气
氮气
氧气
水气
钛、锆、钼、铌及它们的合金
≥99.98
≤0.01
≤0.005
≤0.07
铝、镁及它们的合金铬镍耐热合金
≥99.9
≤0.04
≤0.05
≤0.07
铜及铜合金、铬镍不锈钢
≥99.7
≤0.08
≤0.015
≤0.07
1.5焊前清理
1.5.1氩弧焊对被焊材料表面和填充材料表面的清洁度和敏感性较大，因此应严格出除金属表面的氧化膜、油脂和水分等脏物；
1.5.2清理方法分类：
1.5.2.1化学清理：
铝及其合金的化学清理所用清洗剂和工序见表。
工序
材质
碱性
冲洗
酸性
冲洗
干燥
氢氧化钢（%）
温度（℃）
时间（分）
硝酸（%）
温度（℃）
时间（分）
纯铝
15
室温
10--15
冷净水
30
室温
2
冷净水
100--110℃烘干再低温干燥
4--5
60--70
1--2
铝合金
8
50--60
5
30
室温
2
镁合金的化学清理是将镁合金施在20—25%硝酸水溶液中进行表面腐蚀，时间为1—2分钟，然后放在70--90℃热水中清洗再吹干。
钛合金的化学清理是盐酸200—250毫升/升，硝酸50—60毫升/升，氟化钠40克/升，再加水724毫升/升。
在此溶液中（室温）浸泡7—10分钟，然后清水洗净吹干。
焊前再用丙酮或酒精清理。
1.5.2.2化学—机械清理：
对于大型工件，采用大型清理往往不能彻底，因而在焊前尚需用机械法清理一次焊接坡口区。
1.5.3施焊环境：
施焊前做好防风、防雨、防雪措施，有下列情况之一者，不采取防范措施不得施焊。
1.5.3.1风速≥2m/s；
1.5.3.2湿度≥85%；
1.5.3.3雨、雪天气。
1.6氩弧焊的接头型式
按图纸选择接头型式和坡口，通常选用的接头型式是：
板厚≤1mm，采用弯边型接头；板厚≤3mm，采用对接接头Ⅰ型坡口；
板厚>3mm，采用开坡口的对接型接头。
2焊接工艺规范参数的选择
选择合理的焊接工艺规范参数是保证氩弧焊焊接质量的重要因素。
手工钨极氩弧焊焊接不锈钢、耐热钢的工艺规范，见表。
焊接不锈钢时，焊缝背面应充氩气保护。
焊接接头
规范型式
板厚（mm）
双弯边对接接头不加填充焊丝
对接接头加填充焊丝
电流种类和极性
电流（A）
氩气流量（L/min）
电流（A）
氩气流量（L/min）
1
1.5
2
3
35--60
45--80
75--120
100--140
3.5--4
4--5
5--6
6--7
40--70
50--85
85--130
120--160
3.5--4
4--5
5--6
6--7
直流正接或交流
注：
喷嘴直径为6—11mm，电弧电压为10—20v；
手工钨极氩弧焊焊铝及其合金的焊接规范见表。
材料牌号
板材厚度（mm）
对接接头
双弯头对接接头
电源种类
电流（A）
氩气流量（L/min）
电流（A）
氩气流量（L/min）
L4
L6
LF2
LF3
LF21
1.0
1.2
1.5
2.0
3.0
65--85
70--90
80--100
90--100
100--120
4--5
5--6
7--8
7--8
8--9
45--55
55--70
70--80
4--5
5--6
7--8
交流
LF6
1.2
1.5
2.0
3.0
65--90
70--90
90--120
170--120
5--6
7--87--8
8--9
+
交流
注：
喷嘴直径为6—11mm，电弧电压为10—15v；
3焊接检验
3.1按图纸及规范要求进行氩弧焊打底和氩焊焊缝检验；
3.2对高压低合金管道，氩弧焊打底完后还应进行着色探伤检查；
3.3不锈钢氩气保护效果可用焊缝表面颜色来判断，见表。
表面材料
效果颜色
最好
良好
较好
不良
不好
不锈钢
银白、金黄
蓝
红色
灰色
黑色
四管道下向焊
1总则
为了指导管道下向焊焊接施工，统一技术要求，提高焊接效率，确保焊接质量，特制定本规程。
2适用范围
适用于直径不小于φ159mm，材质为碳素钢及普通低合金钢的输油、输气管道对接焊缝手工电弧焊全位置下向焊接。
3管材
输油、输气用钢管应符合下列标准要求
GB9711---88《石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》
SY5297---91《石油天然气输送管道用直缝电阻焊钢管》
GB8163---87《输送流体用无缝钢管》
4焊接材料
4.1管道全位置下向焊接用焊条，应符合下列标准及要求：
4.1.1焊条的性能应符合GB5117--85《碳钢焊条》、GB5118--85《低合金钢焊条》的要求；
4.1.2焊条的焊接工艺性能应满足管道全位置下向焊接要求。
4.2焊条的选用原则
4.2.1输油、输水管道宜选用纤维素型下向焊条；输气管道宜选用低氢型焊条；
4.2.2两长管段联接的固定口及管子与管件焊接，应选用低氢型焊条。
4.3焊接材料保管及焊前处理
4.3.1管道焊接用下向焊条,必须有产品合格证和同批号的质量证明书；
4.3.2下向焊条使用前严禁受潮气、雨水、雪霜及油类等有害物质的侵蚀，应在干燥通风的室内存放；
4.3.3下向焊条使用前应按说明书规定进行烘干，说明书规定不明确时，应参照下列要求烘干。
4.3.3.1低氢型下向焊条烘干温度为350--400℃，恒温时间为1--2h；
4.3.3.2超气氢型下向焊条烘干温度为400--450℃，恒温时间为1--2h；
4.3.3.3纤维素型下向焊条在包装不好或受潮的情况下应烘干，烘干温度为70--80℃，不得超过100℃，恒温时间为0.5--1h。
4.3.4焊条烘干应设专人负责，并作好详细的烘干记录；
4.3.5经烘干的低氢、超低氢型下向焊条，应存入温度为100--50℃的恒温箱内，随用随取；
4.3.6现场使用的低氢、超低氢型下向焊条，应存放在性能良好的保温筒内，且不宜超过4h；
4.3.7施工现场当天未用完的下向焊条应回收存放，重新烘干后首先使用。
重新烘干的次数不得超过两次；
4.3.8药皮裂纹、脱落等影响焊接质量的下向焊条不得用于管道焊接。
4.4焊接设备
4.4.1管道现场下向焊施工,根据焊材要求和施工条件,应使用直流弧焊机；
4.4.2焊机性能必须稳定，功率等参数应能满足焊接条件。
5焊接工艺评定和焊工考试
5.1焊接工艺评定应按照SY4052--92《油气管道焊接工艺评定方法》执行。
焊接工艺评定应包括对缺陷修补的要求；
5.2下向焊焊工考试应按照《储罐与管道焊工考试规则》执行。
6焊接
6.1焊前准备
6.1.1管道下向焊施焊前，应根据焊接工艺评定制定下向焊接及缺陷修补工艺规程；
6.1.2参加管道施工的电焊工必须持有有效期内的焊工考试合格证书；
6.1.3管道施焊前应将坡口两侧各50mm表面上的油污、浮锈、水分、泥沙、气割后的熔渣、氧化皮等杂物以及坡口内侧机加工毛刺等清除干净，使坡口及两侧各大于10mm范围的内外表面露出光泽；
6.1.4管口组对尺寸应按下表的要求检查。
项目
管口组对尺寸
纤维素型
低氢型
允许值
推荐值
允许值
推荐值
单边坡口角度（°）
30----35
25----37.5
30----35
27.5----40
钝边厚度（mm）
1.0----1.5
0.8----2.4
1.0----2.0
0.8----2.4
对口间隙（mm）
1.2----2.0
0.8----2.5
1.0----3.5
1.0----4.0
最大错边量（mm）
不大于管外径的3/1000，且不大于2
6.1.5当管子在沟外焊接时，管口处的作业空间不应小于500mm。
在管沟内焊接时，工作坑尺寸应能保证焊工操作顺利和施工安全。
6.2焊接施工
6.2.1在下列任何一种焊接环境，如不采取有效的防护措施，不得进行焊接：
雨天或雪天；风速超过8m/s；大气相对湿度超过90%；对于屈服强度超过390Mpa的管材，气温高于30℃，且大气相对湿度超过85%；
6.2.2管道组对宜采用内对口器，在撤离内对口器前必须焊完全部根焊道。
若采用外对口器时，撤离外对口器前根焊道必须焊完50%以上，根焊道每段长度应近似相等，且均匀分布；
6.2.3施焊时，管子应保持平稳，不得受到震动和冲击；
6.2.4焊机地线连接应牢固，禁止地线与管材间发生电弧而烧伤管材表面；
6.2.5施焊时，严格在坡口以外的管材表面上引弧；
6.2.6根焊道必须熔透，背面成型应良好；
6.2.7根焊道焊完后，应尽快进行热焊道焊接，根焊道与热焊道焊接间隔时间不宜超过5min；
6.2.8施焊时更换焊条应迅速，应在熔池未冷却前换完焊条，并再行引弧；
6.2.9全位置下向焊接应遵循薄层多遍焊道的原则，层间必须自己清除熔渣和飞溅物，外观检查合格后方可焊下一层焊道；
6.2.10每相邻两层焊道更换焊条时，接头不得重叠，应错开20--30mm；
6.2.11每根焊条引弧后应一次焊完；每层焊道应连续焊完，中间不应中断；要保证焊道层间温度要求，每道焊口应连续焊完；
6.2.12用纤维素型下向焊条施焊，出现焊条药批严重发红时，该段焊条应予废弃；
6.2.13管道下向焊施工宜采用流水作业，每层焊道由两名焊工同时施焊，施焊顺序如下图（a）和（b）；当管道直径大于或等于711mm时，每层焊道宜由三名焊工同时焊接，施焊顺序入图（c）。
焊工甲1焊工乙2
焊工甲焊工乙
焊工甲2焊工乙1
（a）（b）
焊工甲1焊工乙2
焊焊
工工
甲乙
21
焊工丙1焊工丙2
（c）
6.2.14每道焊口焊完后，应将表面飞溅物、熔渣等清除干净；
6.2.15管壁厚度不同，焊道层数也不尽相同。
常见不同管壁厚度所需焊道层数，宜符合下表的规定。
管道两侧立焊部位，在盖面焊前宜加焊一层。
不同管壁厚度要求的焊道层数
壁厚（mm）
6
7--8
9--10
10--12
层数
3--4
4--5
5--6
6--8
6.2.16用纤维素型下向焊条焊接的规范，宜符合下表规定的范围。
用纤维素型下向焊条焊接
项目
焊条直径（mm）
电流极性
电流（A）
电压（V）
焊接速度（cm/min）
运条方法
根焊
3.2
直流反接
70--130
21--30
10--30
直拉
4.0
120--180
22--31
15--40
热焊、填充焊及盖面焊
3.2
直流反接
90--130
24--34
10--30
直拉
4.0
149--190
25--35
15--35
4.0
直流反接
110--170
25--35
7--35
直拉或小幅度摆动
4.8
140--220
26--36
10--40
6.2.17用低氢型下向焊条焊接的规范，宜符合下表规定的范围。
用低氢型下向焊条焊接
项目
焊条直径（mm）
电流极性
电流（A）
电压（V）
焊接速度（cm/min）
运条方法
根焊
3.2
直流反接
70--120
19--26
6--20
直拉
热焊、填充焊及盖面焊
第二层
3.2
直流反接
90--140
20--27
10--30
直拉或小幅度摆动
4.0
120--210
21--30
15--35
第三层及以后各层
3.2
直流反接
90--140
20--37
6--25
直拉或小幅度摆动
4.0
120--210
21--30
10--35
6.2.18需要焊前预热或管道冬季施工焊接时，施工现场应随时测量并记录环境温度，并采取相应的预热措施；
6.2.19预热要求应根据材质、气候条件等因素，经焊接性试验及焊接工艺评定确定。
焊前需预热的焊缝，层间温度应保持不低于预热温度。
6.2.19.1对于S205、S240、S290等级钢材，环境温度在0℃以上，可不预热，直接进行现场焊接;
6.2.19.2对于S360等级钢材，环境温度在5℃以上时，可不预热，直接进行现场焊接;
6.2.19.3对于S415等级钢材，在0℃以上任何环境温度中施工，焊前必须预热到100--150℃。
6.2.20预热宽度以坡口两侧各大于50mm为宜，该范围内的预热温度应均匀一致，预热温度可采用测温笔或表面温度计在距焊缝中心线50mm处对称测量;
6.2.21需后热或缓冷处理的管材焊缝，应按焊接性试验及焊接工艺评定结果进行相应处理;
6.2.22焊接施工中应按规定认真填写有关原始记录;
6.2.23焊接施工中，焊工必须遵守管道施工有关安全规定。
7焊缝检验及缺陷修补
7.1管道焊缝表面质量应在焊后及时检查。
检查前应清除熔渣、飞溅物等杂物。
表面质量合格后再进行无损检测;
7.2管道焊缝表面质量应符合下列规定：
7.2.1表面不得有裂纹、未熔合、气孔和夹渣等缺陷;
7.2.2咬边深度不得大于0.5mm，在任何长300mm焊缝中两侧咬边累计长度不得大于50mm;
7.2.3焊逢余高以0.5—1.6为宜，个别部位（指管底部处于时钟5—7时位置）不得超过3mm，且长度不超过50mm;
7.2.4焊缝宽度宜按坡口宽度每侧增加0.5—2.0mm为宜.
7.3母材上的伤疤、擦伤等缺陷应打磨平滑，其深度大于0.5mm时应修补;
7.4焊缝无损检测应按照SY4065—93《石油天然气钢质量管道对接焊缝超声波探伤及质量分级》和SY4056--93《石油天然气钢质量管道对接焊缝射线照相及质量分级》执行;
7.5焊缝缺陷超过允许范围时，应进行修补或割掉重焊;
7.6缺陷修补前，修补表面上的涂料、铁锈等杂物应清理干净，并将缺陷彻底清除，使该处露出
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