锅炉焊接施工方案.docx
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锅炉焊接施工方案
张家港保税区热电厂二期工程
锅炉、汽机、电气设备安装工程
锅炉焊接施工方案
中国化学工程第六建设公司
二〇〇二年三月二十七日
一、编制说明
二、编制依据
三、工程概况
四、施工准备
五、焊接工艺
六、焊后热处理
七、质量检验
八、焊接安全注意事项
九、劳动力需用一览表
十、焊接质量保证体系
十一、锅炉安装焊工配备表
十二、施工机具需用量计划表
1编制说明
本方案系根据我公司承建中国神马尼龙66盐130t/h循环流化床锅炉施工经验而编制的初步方案。
在施工前将结合锅炉设计、安装场地的实际情况另行编制详细的施工方案。
2编制依据
2.1蒸汽锅炉安全技术监察规程
2.2电力建设施工及验收技术规范(火力发电厂焊接篇)DL5007-92
2.3焊接工艺评定(中化六建)
3工程概况
3.1锅炉主要管道焊口及焊接方法一览表
区域
管子规格
材质
数量(道)
焊接方法
水
冷
系
统
水冷壁管
φ51×5
20#
586
Ws
φ60×5
20#
192
Ws
φ42×5
20#
306
Ws-D
下水管
φ377×12
20#
4
Ws-D
φ273×8
20#
8
Ws-D
φ108×5
20#
58
Ws-D
顶部连接管
φ89×5
20#
8
Ws-D
φ108×5
20#
56
Ws-D
φ133×6
20#
78
Ws-D
高温过热器一集汽集箱
φ133×6
12Cr1MoV
16
Ws-D
过
热
器
顶棚管及包墙管
φ42×5
20#
237
Ws
φ51×5
20#
28
Ws
φ273×16
20#
4
Ws-D
低温过热器
φ42×5
20#
156
Ws
φ89×7
20#
16
Ws-D
高温过热器集箱一管束
φ89×7
12Cr1MoV
40
Ws-D
喷水减温器
φ325×25
20#
2
Ws-D
自制冷凝水装置
φ133×6
20#
2
Ws-D
φ57×3.5
20#
12
Ws
φ25×3.5
20#
12
WS
省煤器
省煤器管束
φ32×4
20#
1028
Ws
注:
1、Ws——手工氩弧焊Ws-D——氩弧打底,电弧盖面
2、其它管道焊接方法:
壁厚小于5mm的为氩弧焊,大于等于5mm的为氩电联焊。
3.2该锅炉主要焊接材质分布一览表
部位
材质
水冷系统
20#
Q235-A
12Cr1MoV
1Cr18Ni9Ti
1Cr20Ni14Si2
过热器
1Cr20Ni14Si2
1Cr13
20#
省煤器
1Cr13
1Cr7SiAi
20#
燃烧设备
0Cr25Ni20
1Cr18Ni9Ti
1Cr20Ni14Si2
钢结构
Q235-A
4施工准备
4.1人员
现场应有专职的焊接工程师、焊接质量检查人员、焊接材料保管员、无损检测人员及焊工,所有人员均应持证上岗。
·项目部设焊接工程师,在项目总工的指导下全面负责现场的焊接工作,根据技术要求对有关人员进行技术交底,深入实际进行技术指导和监督,参与重要管道和部件的质量验收工作,记录、检查和整理焊接资料。
并负责焊接质量的检查,技术措施的实施负责焊缝外观质量的检查、记录,检查焊工合格证件,掌握其技术状况,对焊接质量经常不合格者有权停止其焊接工作。
·施工队设焊接材料保管员,负责按技术要求进行焊材的验收入库,烘干、发放、回收等工作,并认真填写焊材烘干记录和焊材发放记录等表格。
·焊缝质量的无损检测及热处理工作应按本方案及有关技术要求进行,应根据焊接质量检查员所确定的受检部位进行检验,做到检验及时,结论准确,及时反馈,认真填发,整理和保管全部检验记录,对外观不合格的焊口,应拒绝无损探伤检验。
·焊工必须经过培训后,通过劳动部门考试取得合格证方可从事焊接工作,合格焊工施焊的材质、类别、有效期限要与合格证上的相符。
焊工施焊前应由焊接工程师根据焊接工艺卡对其进行交底,焊工应严格按焊接工艺卡进行施焊。
从事管道焊接工作的焊工,要通过相应项目技术考核合格后,方可施焊。
考核方法及内容如下:
考核内容
检验方法
管状坡口对接焊缝(试件如图):
管径φ51×5
采用全氩弧焊
管间距:
100mm
坡口形式:
V形
坡口
射线探伤
4.2材料
4.2.1焊接材料的选用
·该锅炉钢种包括优质碳素结构钢、耐热钢、不锈钢等,材质种类较多。
所以焊接品种牌号、规格较多。
这就要求焊接材料保管员和焊接质量检查员、焊工要有高度的责任心,认真负责。
焊材的验收、保管、烘干、发放、使用各环节要严格把关,杜绝用错焊材的事故发生。
·焊材必须具有制造厂的质量证明书,凡无质量合格证或对其质量有怀疑时,应按批号抽查试验,合格后方可使用。
·主要焊接材料(焊条、焊丝)选用详见《焊接材料选用表》
4.2.2焊条的烘烤及存放
·焊条应存放在干燥,通风良好,温度大于5℃,相对湿度不大于60%的库房内。
·焊条按牌号的不同分类摆放,并挂上铭牌,由焊材保管员保管、发放。
·焊条使用前应按其说明书的要求进行烘烤,重复烘烤不得超过两次,说明书若无具体要求时,按下列规定进行烘烤:
酸性焊条,根据受潮情况在75℃-150℃烘干1小时。
碱性焊条应在350℃-400℃烘干1-2小时。
·烘干后的焊条应存放在100℃-150℃的恒温箱内,随用随取。
使用时要装入保温筒内随用随取。
4.2.3氩弧焊所采用的氩气纯度不应低于99.96%。
《焊接材料选用表》
部位
母材
焊条
焊丝
备注
水
冷
系
统
20#+20#
J427
H08MnSiA
受热面管道
16Mn+Q235-A
J507
——
1Cr18Ni9Ti+1Cr18Ni9Ti
A132
——
20#+1Cr18Ni9Ti
A302
——
20#+1Cr20Ni14Si2
热317
H08CrMoV
过
热
器
12Cr1MoV+12Cr1MoV
A302
1Cr13+1Cr20Ni14Si2
A312
1Cr20Ni14Si2+1Cr20Ni14Si2
G202
省
煤
器
1Cr13+1Cr13
A302
1Cr7SiAI+1Cr7SiAI
A302
1Cr13+1Cr7SiAI
A302
20#+1Cr7SIAI
A302
燃烧
设备
1Cr18Ni9Ti+oCr25Ni20
A402
1Cr18Ni9Ti+1Cr20Ni14Si2
A312
Q235-A+ZG15Cr1MoV
J427
锅筒内部装置
J427
4.3焊前准备
4.3.1施焊前应根据下列要求,对焊件的接头质量和焊区的处理情况进行复查,当不符合要求时,应修整合格后方可施焊。
·母材坡口处无裂纹、重皮、损伤及毛刺等缺陷。
·焊口表面及附近母材表面的油、漆、垢、锈等清理干净直至发出金属光泽,清理范围规定如下:
对接焊口:
每侧各为10-15mm
角接接头焊口:
焊脚K值+10mm
·坡口尺寸应符合图纸及《焊接接头基本形式及尺寸》表中的要求:
·对接管口端面应与中心线垂直,其偏斜度△f不得超过下表:
管子端面与管中心线的偏斜度要求
图例
管子外径(mm)
△f
≤60
>60~150
>159~219
>219
0.1
1
1.5
2
4.3.2焊件对口时,一般应做到内壁齐平,如有错口,其错口值应符合下列要求:
·对接单面焊的局部错口值不应超过壁厚的10%,且不大于1mm
·对接双面焊的局部错口值不应超过壁厚的10%,且不大于3mm
·不同厚度焊件对口时,其厚度差可按下列方法处理
内壁尺寸不相等外壁尺寸不相等
S2-S1≤10mmS2-S1≤10mm
内壁尺寸不相等
S2-S1≤10mm
焊接接头基本形式及尺寸
序号
接头类型
坡口形式
图形
焊件
厚度δ(mm)
接头结构尺寸
α
B
(mm)
P
(mm)
R
(mm)
1
对
接
1型
≤3
——
1-2
——
——
2
V型
≤16
30°-35°
1-3
——
——
3
U型
≤60
10°-15°
2-3
2
5
X型
>16
30°-35°
2-3
2-4
4
T型接
无坡口
≤20
——
0-2
——
——
5
单V型
≤20
50°-60°
1-2
1-2
——
6
K型
>20
50°-60°
1-2
1-2
——
7
搭接
≥4
——
0-1
——
——
4.3.3焊口的局部间隙过大时,严禁在间隙内加填物。
4.3.4焊接组装时应将待焊工件垫置牢固,以防止在焊接和热处理过程中产生变形和附加应力。
4.3.5焊口在组对过程中禁止用强力对口,更不允许利用热膨胀法对口,以防引起附加应力。
4.3.6该锅炉大部分管子已由生产厂家加工成管排,因为管排不是单管组对,给保证对口间隙带来了一定困难,可按以下方法组对:
(1)将两片管排试对一下,测量每对管子的对口间隙,按过大、适中、过小分成三类。
(2)将过小的管口打磨成间隙适中,并保证所选择的定位管间隙适中。
(3)先焊定位管,再焊其它对口间隙适中的管口,由于焊缝的收缩,可使对口间隙过大的变为间隙适中。
(4)随时注意未焊管口的对口间隙,一旦达到间隙适中就要立即点固。
(5)定位管必须先焊好,以免整个管排焊斜。
4.3.7焊接场所要采取防风、防雨等措施(如搭设防风棚)。
5焊接工艺
5.1通用
5.1.1焊接工艺严格按焊接工艺卡执行,焊接工艺卡按工艺评定进行编制,在项目施焊前下达施工小组。
5.1.2焊接时允许的最低环境温度为:
碳素钢:
-20℃;低合金网、普通低合金钢:
-10℃。
5.1.3严禁在被焊件表面引弧,试验电流或随意焊接临时支撑物。
5.1.4管子焊接时,管内不得有穿堂风。
5.1.5点固焊时,焊接材料、焊接工艺和预热温度等应与正式施焊时相同,在对口根部点固焊时,点固焊后应检查各个焊点质量,如有缺陷应立即清除,重新进行点焊。
5.1.6采用氩弧焊打底的根层焊缝检查后,应及时进行次层焊缝的焊接,以防止产生裂纹。
多层多道焊缝焊接时,应逐层进行检查,经自检合格后,方可焊接次层,直至完成。
5.1.7施焊中,应特别注意接头和收弧的质量,收弧时应将熔池填满,多层多道焊的接头应错开。
5.1.8施焊过程应连续完成,若被迫中断时,应采取防止裂纹产生的措施(如后热、缓冷、保温等)。
再焊时,应仔细检查并确认无裂纹后,方可按照工艺要求继续施焊。
5.1.912Cr1MoV管道焊接前应进行焊前预热,预热温度为150℃-250℃。
5.1.10焊肉高度严格按图纸要求进行。
5.1.11焊口焊完后应进行清理,经自检合格后在焊缝附近打上焊工本人的钢号,并由焊接质量检验员做好焊接记录。
5.2水冷系统
水冷系统包括水冷壁管、下水管、顶部连接管、水冷壁固定装置和密封装置,主要包括的材质有20#、16Mn、Q235-A、12Cr1MoV、1Cr1Ni9Ti、1Cr20Ni14Si2,20#、16M、Q235-A主要分布在水冷壁的焊接,及管屏与管屏之间的焊接上,1CrNi9Ti、12Cr20Ni14Si2主要分布在密封装置,12Cr1MoV为高温过热器与集汽集箱连接管。
(1)水冷壁管束都是分片供货,组装之间且定要认真检验防止左、右装错、装倒、装反。
(2)水冷壁管束每屏之间的连接扁钢必须连续双面密封焊接。
(3)水冷壁是锅炉的主要蒸发受热面,运行中容易发生爆管事故,焊接时要注意减少应力和应力集中,组对时严禁强力组对焊口,或用热胀方法校正。
(4)管屏在地面组焊时,要考虑使每个焊口都能在不翻转工件的情况下一次焊完。
(5)12Cr1MoV管材切割应采用切管机切割。
(6)对于单人完成一个焊口换位有困难的,可以采取两人对焊工艺。
(7)纵横交错的管子,组焊时各管之间均应有一定间隙防止热胀。
在任何部位,管子之间都不允许靠死。
(8)密封件的组焊
·水冷系统密封件都与受热面管子相焊,为保证受热面管子不受损伤,焊接时应采用较小的工艺参数,其焊条直径不应大于φ3.2mm,在保证焊透的前提下尽量选择较小的焊接电流和较快的焊接速度。
·由于此部分焊接宜产生焊接变形,应采取分段退焊及隔行跳焊的方法进行焊接。
·严格控制咬边,特别是不得咬伤管壁。
·多条焊缝应采取对称施焊的焊接顺序。
·密封件品种多样、规格各异材质种类多,施焊时一定要明确材质,按焊接工艺卡要求选用焊材,万万不可用错。
5.3过热系统
过热系统是锅炉机组中金属壁温最高的部件之一,组焊时应引起高度重视,不可马虎。
过热系统包括顶棚管及包墙管、低温过热器、高温过热器、喷水减温器、过热器固定及防磨装置、自制冷凝水装置。
主要焊接材质有1Cr20Ni4Si2、1Cr13、20#。
不锈钢的分布订是在过热器的固定及防磨装置上,焊接时应注意以下几点:
(1)包墙管四角必须连续满焊。
(2)管屏在地面组焊时,要考虑使每个焊口在不需翻转工件的情况下一次焊完。
(3)对单人完成一道焊口换位有困难的,可采取两人对焊工艺。
(4)1Cr20Ni14Si2材质在焊接工艺方面,为防止热裂纹产生,应减少熔池过热,尽可能选用小的电流和线能量进行焊接,并采用窄道多焊,层间温度控制在150℃以下,焊接过程中,焊条不应作横向或纵向摆动。
熄弧前须将弧坑填满,以防产生火口裂纹。
5.4省煤器
省煤器包括的焊接材质有1Cr13、1Cr7SiAI、20#,这部分焊接时应注意蛇形管托架的焊接,这里包括了三种材质的不同焊接(1Cr7SiAI+1Cr7SiAI、1Cr13+1Cr7SiAI、20#+1Cr7SiAI),焊接时应注意焊条的选用,不可用错焊条。
5.5空气预热器
空气预热器内烟气与空气之间压差较大,容易发生漏风的问题,因此焊接时应注意烟气连通罩、膨胀节的焊接,必须密封不漏,焊肉高度必须符合图纸要求,以保证其强度要求,焊接完毕后,焊缝要做煤油浸透试验。
5.6燃烧设备
燃烧设备是由给煤机、风室、点火装置、风帽、飞灰循环系统、排渣装置等组成的,该部分涉及到的材质有0Cr25Ni20、1Cr18Ni9Ti、1Cr20Ni14Si2。
焊接时应注意以下几点:
(1)风室中水冷壁和钢板的连接处应特别注意焊接质量,保证双面焊,焊高不小于5mm,不得有花焊、漏焊、单面焊的现象,个别施工难度大的地方(根据现场实际安装情况而定)允许堆焊,焊接完毕后,所有焊缝要进行煤油渗透试验。
(2)排料管中的焊缝焊接时应注意保证焊接质量,膨胀节要能顺利膨胀,并能密封。
(3)该部分中的所有管道均要做煤油渗透试验。
5.7锅筒
锅筒是锅炉的主要受压元件,锅筒内部装置焊接应牢固,焊缝不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合、未焊透等缺陷。
锅筒内壁上禁止引弧和施焊。
6焊后热处理
6.1根据图纸及规范要求,从高温过热器到集汽集箱的12Cr1MoVφ133×6的管子的对接焊口需做焊后热处理,共计16道口。
采用自动热处理机进行焊后热处理。
6.2热处理曲线图
·12Cr1MoV的热处理温度为720-750℃恒温时间为0.5h。
·升温、降温速度一般不大于300℃/h,升至和降至300℃/h以下时间可不控制。
6.3热处理的加热宽度,从焊缝中心算起,每侧不小于60mm。
6.4热处理时的保温宽度,从焊缝中心算起每侧不小于100mm。
6.5热处理的加热方法,应力求内外壁和焊缝两侧温度均匀,恒温时在加热范围内任意两测点间的温差应小于50℃。
6.6进行热处理时,测温点应对称布置在焊缝中心两侧,且不得少于两点,水平管道的测点上下对称布置。
7质量检验
7.1主要焊接接头分类检验的项目范围及数量见表7.1。
7.2锅炉焊接质量检验标准见表7.2。
7.3焊缝外观检查质量应符合下列要求:
7.3.1焊缝边缘应圆滑过渡到母材。
7.3.2焊缝外形尺寸应符合设计要求,其允许尺寸见下表
焊缝外形允许尺寸
(mm)
焊接接头类别
接头形式位置
Ⅱ
Ⅲ
对
接
接
头
焊缝余高
平焊
0-3
0-4
其它位置
≯4
≤5
焊缝余高差
焊缝宽度
平焊
≤2
≤3
其它位置
比坡口增宽
<3
≤4
<4
≤5
每侧增宽
≤2
≤3
角
接
接
头
贴角焊
焊脚
δ1(2-4)
δ1(3-5)
焊脚尺寸差
≤2
≤3
坡口角焊
焊脚
δ≤20
δ±2
δ±2.5
δ>20
δ±2.5
δ3
焊脚尺寸差
δ≤20
≤2
≤3
δ>20
<3
<4
主要焊接接头分类检验的项目范围及数量
表7.1
区域
管子规格
焊接接头的
类别
检验方法及比例(%)‘数量(道口)
外观
射线
硬度
代样
光谱
自检
专检
比例
数量
比例
数量
比例
数量
比例
数量
比例
数量
比例
数量
水
冷
系
统
水冷壁管
φ51×5
20#
100
586
25
162
100
586
5
30
—
—
—
—
φ60×5
20#
100
192
25
48
100
192
5
1
—
—
—
—
φ42×5
20#
100
306
25
77
100
306
5
16
—
—
—
—
下水管
φ377×12
20#
100
4
25
1
25
1
5
1
—
—
—
—
φ273×8
20#
100
8
25
2
25
1
5
1
—
—
—
—
φ108×5
20#
100
58
25
15
25
4
5
1
—
—
—
—
顶部连接管
φ89×5
20#
100
8
25
2
25
4
5
1
—
—
—
—
φ108×5
20#
100
56
25
14
25
3
5
1
—
—
—
—
φ133×6
20#
100
78
25
20
25
5
5
1
—
—
—
—
高温过热-集汽集箱
φ133×6
12Cr1MoV
100
16
25
4
100
4
5
1
—
—
10
2
过
热
器
顶棚管及包墙管
φ42×5
20#
100
237
25
69
25
69
5
1
—
—
—
—
φ51×5
20#
100
28
25
7
25
7
5
1
—
—
—
—
φ273×16
20#
100
4
25
1
100
4
5
1
—
—
—
—
低温过热器
φ42×5
20#
100
156
25
39
25
39
5
1
—
—
—
—
φ89×7
20#
100
16
25
4
25
4
5
1
—
—
—
—
高温过热器集箱-管束
φ89×7
12Cr1MoV
100
40
25
10
100
40
5
1
0.5
1
10
4
喷水减温器
φ325×25
20#
100
2
25
1
100
2
5
1
—
—
—
—
自制冷凝水装置
φ133×6
20#
100
2
25
1
5
1
5
1
—
—
—
—
φ57×3.5
20#
100
12
25
3
5
1
5
1
—
—
—
—
φ25×3.5
20#
100
12
25
3
5
1
5
1
—
——
—
—
省煤器
省煤器管束
φ32×4
20#
100
1028
25
41
100
67
5
4
—
—
—
—
注:
自检为焊工对自己所焊焊缝表面质量进行的外观检查,检查合格后做好自检记录。
专检为焊接质量工程师进行的按比例抽检。
新增130t/h锅炉焊接质量检验标准(mm)
表7.2
序号
验评项目
检验指标
性质
部件规格
检查方法及器具
项目
指标
合格
优良
1
焊接外观质量
焊缝成型
——
——
——
焊缝过渡圆滑,接头良好
焊缝过渡圆滑,匀直,接头良好
目测
焊缝余高
——
——
δ≤10
0-3
0-2
目测,焊缝检测尺
——
——
δ>10
0-4
0-3
焊缝宽窄差
——
——
δ≤10
≤3
≤2
——
——
δ>10
≤4
≤3
咬边
——
主要
——
h≤0.5
h≤0.5
∑I≤0.2L且≤40
∑I≤0.1L且≤30
错口
——
——
——
外壁≤0.1δ,且≤4
外壁≤0.1δ,且≤1
目测,直尺
弯折
——
——
D<100
≤1/100
D≥100
≤3/200
裂纹
——
主要
——
无
3-5倍放大镜目测
弧坑
——
——
无
气孔
——
主要
无
夹渣
——
主要
无
2
无损探伤
射线
主要
主要
——
达到SD143-85规定的II级
探伤仪器
3
力学性能
拉力、冷弯
——
——
——
达到SD5007-92表8.0.3规定的标准
材料试验机
4
金相、断口
宏观、冷弯
——
——
——
达到SD5007-92表8.0.4规定的标准
3-5倍放大镜
5
热处理
焊缝硬度
——
——
——
HB≤270
硬度计
6
严密性
严密性
主要
主要
——
焊口经返修,水压试验无渗漏
水压试验一次成功,焊口无渗漏
7.3.3焊缝表露缺陷应符合下表要求
焊缝表露缺陷允许范围
焊接接头类别
缺陷名称
质量要求
Ⅱ
Ⅲ
裂纹、未熔合
不允许
根部未焊透
深度≯10%δ,且≯1.5mm,总长度≯焊缝全长