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焊接及焊后热处理作业指导书

QB/HT-07-13

山东华通石化工程建设有限公司企业标准

焊接及焊后热处理作业指导书

编制：

杨洪贵

审核：

张彬

批准：

滑道斌

发放单位：

质量部

接收单位：

接收人：

2006年3月1日发布2006年4月1日实施

文档来源：

河北美德钢管制造有限公司

焊接及焊后热处理作业指导书

　　1　适用范围

本规程适用于工业管道或公用管道中材质为碳素钢、合金钢、低温钢、耐热钢、不锈钢和异种钢等压力管道的手工电弧焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊及其焊后的

热处理施工。

2主要编制依据

2.1GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》。

2.2DL5007-92《电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）》。

2.3SH3501-2001《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》。

2.4其他现行有关标准、规范、技术文件。

3施工准备

3.1技术准备

3.1.1压力管道焊接施工前，应依据设计文件及其引用的标准、规范，并依据我公司焊接工艺评定报告编制出焊接工艺技术文件（焊接工艺卡或作业指导书）。

如果属本公司首次焊接的钢种，则首先要制定焊接工艺评定指导书，然后对该种材料进行工艺评定试验，合格后做出焊接工艺评定报告。

3.1.2编制的焊接工艺技术文件（焊接工艺卡或作业指导书）必须针对工程实际，详细写明管道的设计材质、选用的焊接方法、焊接材料、接头型式、具体的焊接施工工艺、焊缝的质量要求、检验要求及焊后热处理工艺（有要求时）等。

3.1.3压力管道施焊前，根据焊接作业指导书应对焊工及相关人员进行技术交底，并做好技术交底记录。

3.1.4对于高温、高压、剧毒、易燃、易爆的压力管道，在焊接施工前应画出焊口位置示意图，以便在焊接施工中进行质量监控。

3.2对材料的要求

3.2.1被焊管子（件）必须具有质量证明书，且其质量符合国家现行标准（或部颁标准）的要求；进口材料应符合该国家标准或合同规定的技术条件。

3.2.2焊接材料（焊条、焊丝、钨棒、氩气、二氧化碳气、氧气、乙炔气等）的质量必须符合国家标准（或行业标准），且具有质量证明书。

对焊接材料的具体要求详见《压力管道组成件、支承件及相关材料检验试验作业指导书》，其中钨棒宜采用铈钨棒；氩气纯度不应低于99.95%；二氧化碳气纯度不低于99.5%；含水量不超过0.005%。

3.2.3压力管道予制和安装现场应设置符合要求的焊材仓库和焊条烘干室，并由专人进行焊条的烘干与焊材的发放，并做好烘干与发放记录。

3.2.4焊口热处理保温材料应采用无碱超细玻璃棉或硅酸铝纤维毡，并应具有出厂质量证明或合格证。

3.3焊接与热处理机具设备

3.3.1焊接机具设备

（1）主要包括：

交流焊机、直流焊机、氩弧焊机、高温烘干箱、中温烘干箱、恒温箱、二氧化碳气体保护焊机、焊条保温筒、电动磨光机等。

（2）用于压力管道焊接的各类焊机必须装有电流表、电压表，并按要求定期进行检定，焊接规范参数调节应灵活。

（3）焊缝无损检验机具设备应按本公司《无损检测通用作业指导书》的规定执行。

3.3.2热处理机具设备

（1）焊口热处理可采用绳状或履带式远红外线加热器，配有电加热自动温度控制箱和温度自动记录仪）

（2）热处理温度指示仪和热电偶及其附件应根据计量要求进行校验合格。

自动测温仪灵敏度不得低于热处理温度的1%。

3.4焊接人员

3.4.1压力管道焊工应具备按《焊规》考试合格的焊工合格证，且其合格项目与施焊项目相适应，并在规定的有效期内。

3.4.2焊条烘干人员，焊条仓库管理人员要严格按照本公司《焊接过程管理程序》的规定执行。

3.4.3焊口热处理操作人员应经培训合格方准上岗。

3.5施焊环境

3.5.1焊接时的风速不应超过下列规定，当超过规定时应有防风设施。

（1）手工电弧焊：

8m/s。

（2）氩弧焊、二氧化碳气体保护焊：

2m/s。

3.5.2焊接电弧1m范围内相对湿度不得大于90%。

3.5.3在雨雪天气施焊时，要搭设防护棚；当焊件表面潮湿时，应对无预热要求的管子（件）进行烘烤，去除潮气。

3.5.4焊接时允许的最低环境温度如下：

碳素钢：

-20℃；低合金钢：

-10℃；中高合金钢：

0℃。

4焊接工艺

4.1压力管道焊接施工流程图（见图1）

图1焊接施工流程图

4.2焊前准备及接头组对

4.2.1压力管道焊接方法按设计规定执行，当设计无规定时，可按壁厚选用焊接方法。

当壁厚≤6mm时，可选用氩弧焊或氩弧焊打底电焊盖面工艺；当壁厚＞6mm时，可采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面的焊接工艺。

4.2.2焊接材料的选用按设计规定，若设计无规定时，可按表4-1选用，并符合下列要求。

（1）同种管子（件）焊接时，焊缝金属性能和化学成分应与母材相当，且焊材工艺性能良好。

（2）异种钢管子（件）焊接时，焊条或焊丝的选用一般应符合下列要求：

a、两侧管材均非奥氏体不锈钢时，可选用成分介于二者之间或与合金含量低的一侧相匹配的焊条、焊丝。

b、两侧之一为奥氏体不锈钢时，可选用含镍量较高的不锈钢焊条（丝）。

4.2.3焊接接头的坡口形式、尺寸及组对要求按设计规定执行，当设计无规定时，按表4-2确定。

4.2.4管子坡口应按下列方法加工

（1）按SH3501-2001《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》分为SHA级的压力管道、中高合金钢及不锈钢管道的坡口应采用机械方法加工。

（2）其他管道坡口宜采用机械方法加工，当采用热加工方法时，切割后必须去除影响焊接质量的表面层。

4.2.5壁厚相同的管子（件）组对时，应内壁平齐，如有错口，其错口值应按设计规定执行，当设计无规定时，应按下列要求执行：

（1）剧毒、易燃易爆管道局部错口为壁厚的10%，且不大于0.5mm。

（2）高温、高压及合金钢管道局部错口为壁厚的10%，且不大于1.0mm。

（3）其他管道局部错口为壁厚的10%，且不大于1.5mm。

4.2.6当壁厚不同的管子（件）组对时，应将厚壁管按薄壁管厚度削薄，其具体规定见图4-2。

4.2.7管道焊缝的设置应避开应力集中区，且便于焊接、热处理及各种检验。

4.2.8焊接接头组对前，应用砂轮清理坡口及其两侧内外表面，在距坡口两侧20mm范围内不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其他对焊接质量有害的物质，并磨出金属光泽。

4.2.9认真检查坡口及其两侧不得有裂纹、夹层等缺陷。

4.2.10不锈钢管道采用电弧焊时，坡口两侧各100mm范围内应涂白粉或其他防沾污剂。

4.2.11焊件组装时，应将待焊管子（件）垫置牢固，以防止在焊接和热处理过程中发生变形和附加应力。

4.2.12除设计规定的冷拉口外，其余焊口应禁止强力组对，更不允许用热膨胀法对口，以防引起附加应力。

4.2.13当焊接所处位置障碍多时，合格焊工在施焊前亦应进行与实际条件相同的模拟练习及试焊，经无损检测合格后方可正式焊接。

4.2.14组对管口局部间隙过大时应设法修正至规定尺寸，严禁在间隙内填塞它物。

4.2.15焊条在使用前应分别按其说明书要求进行烘干，并放在保温筒内随用随取。

焊丝使用前应清除其表面的油污、锈迹等。

4.3定位焊

4.3.1定位焊时除其焊接材料、焊接工艺和预热温度等应与正式焊接相同外，还应满足下列要求。

（1）定位焊应能保证焊缝在正式施焊过程中不致开裂，其长度宜为10～15mm，高宜为2～4mm，且不超过壁厚的2/3。

定位焊缝两端应修磨成缓坡状。

（2）定位焊不得有裂纹及其他缺陷，如有缺陷应彻底磨除重新进行定位焊。

（3）在合金钢管壁上点焊组对卡具定位时，卡具的材质和焊材应与管材相同。

当拆除卡具时，不得用敲打或掰扭的方法拆除。

当用氧-乙炔焰切割卡具时，应在离管道表面3mm处切割，然后用砂轮修磨平整。

4.4正式焊接

4.4.1焊接引弧应在坡口内进行，严禁在管子（件）表面引燃电弧，试验电流或焊接临时支撑物。

4.4.2在焊接中应确保起弧及收弧的质量，收弧应将弧坑填满，多层焊的层间接头应相互错开。

4.4.3除焊接工艺有特殊要求外，每条焊缝应一次连续焊完，如因故被迫中断，应采取缓冷措施，再焊时应仔细检查确认无裂纹后，方可按焊接工艺继续施焊。

有预热要求的管材应按预热要求重新预热后施焊。

4.4.4管子焊接时，管端要堵封住，防止管内穿堂风。

4.4.5根据设计及焊接工艺评定需焊前预热的管子（件），焊前应按要求进行局部预热。

其加热范围应以焊缝中心为准，每侧不小于焊件厚度的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。

加热时要防止局部过热，力求热量均匀，内外热透。

加热区以外100mm范围应予以保温。

4.4.6常用管材焊前预热温度可按表4-3选用，并符合以下要求：

表4-3焊前预热温度

钢种（钢号）

管材

壁厚

（mm）

预热温度

（℃）

含碳量≤0.35%的碳素钢及其铸件

≥26

100～200

C—Mn（16Mn）

≥15

150～200

Mn—V（15MnV）

½Cr—½Mo（12CrMo）

——

1Cr—½Mo（15CrMo、ZG20CrMo）

≥10

150～250

1½Mn—½Mo—V（14MnMoV、18MnMo-Nbg）

——

1Cr—½Mo—V（12Cr1MoV、ZG20CrMo）

——

200～300

1½Cr—1Mo—V（15Cr1Mo1V、ZG15Cr1Mo1V）

2Cr—½Mo—VW（12Gr2MoWV）

13/4Cr—½Mo—V

21/4Cr—1Mo—（12Cr2Mo）

3Cr-1Mo-VTi（12Cr2MoVSiTiB）

≥6

250～350

9Cr-1Mo

12Cr-1Mo-V

——

300～400

注：

1.当管子用钨极氩弧焊打底时，可按下限温度降低50℃。

2.当管子外径大于219mm或壁厚大于20mm（含20mm）时，应采用电加热法预热。

（1）异种钢焊接时，预热温度应按焊接性能较差或合金成分较高的一侧选择。

（2）接管座与主管焊接时，应以主管规定的预热温度为准。

（3）非承压件与承压件焊接时，预热温度应按承压件选用。

（4）壁厚≥6mm的低合金钢管子（件）在负温下焊接时，预热温度可按表4-3规定值提高20～50℃。

（5）壁厚<6mm的低合金钢管子（件）及无预热要求的碳素钢管，在负温下或阴雨潮湿气候焊接时，均应预热15℃以上施焊。

4.4.7当采用氩弧焊打底时，应及时进行打底焊缝的检查，合格后尽快进行盖面焊接，以防止产生裂纹。

4.4.8有淬火倾向的管材施焊过程中，层间温度应不低于规定的预热温度的下限。

4.4.9中、高合金钢（含铬量≥3%或合金总含量＞5%）的管子（件）焊接时，为防止根层氧化或过烧，内壁应充氩气或混合气体保护。

4.4.10厚壁大直径管的焊接应采用多层多道焊进行逐层焊接，其中氩弧焊打底的焊层厚度不小于3mm，各层经自检合格后方可焊接次层，直至完成。

4.4.11为减少焊接变形和应力，直径大于194mm的管子（件）宜采用二人对称施焊。

4.4.12对需做检验的隐蔽焊缝，应经检验合格后，方可进行其他工序。

4.4.13低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢以及奥氏体与非奥氏体异种钢接头焊接时应符合下列规定：

（1）应在焊接作业指导书规定的范围内，在保证焊透和熔合良好的条件下，采用小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺，并应控制层间温度。

（2）对抗腐蚀性能要求高的双面焊缝，与腐蚀介质接触的焊层应最后施焊。

（3）低温钢焊接完毕，宜对焊缝进行表面焊道退火处理。

（4）奥氏体不锈钢焊缝及其附近表面应进行酸洗、钝化处理。

4.4.14管道冷拉口所使用的工卡具，应待焊接及热处理工作结束后方可拆除。

4.4.15管道支吊架焊接的焊工和焊材必须与管道焊接要求相同。

焊缝焊接牢固，成型美观、无缺陷，焊接过程中要防止焊穿管子，并有防止变形的措施。

4.4.16焊口焊完应进行清理，经自检合格后，在焊缝附近打上焊工本人的代号钢印，并在相应的管道单线图上作记录。

4.5焊后热处理

4.5.1焊后热处理的一般规定

（1）焊后热处理应按根据工程实际编制的热处理工艺卡执行。

（2）焊后热处理应在焊缝外观质量检验合格后进行。

对容易产生焊接延迟裂纹的管材，焊后应及时进行热处理。

（3）进行焊后热处理应根据钢材的淬硬性，焊件的厚度、结构、刚性、焊接方法及使用条件等因素综合考虑，常用管材焊后热处理工艺参数见表4-4，异种钢焊后热处理温度见表4-1。

（4）对非奥氏体异种钢焊接时，应按焊接性较差的一侧管材选定焊后热处理温度，但焊后热处理温度不应超过另一侧钢材的临界点AC1。

（5）调质钢焊缝的焊后热处理温度，应低于其回火温度。

4.5.2焊后热处理操作要点：

（1）焊后热处理操作前，操作人员应认真检查电源连接是否正确，漏电保护器是否灵敏，有无裸露的电源线及接头，加热器瓷环有无损坏，保温是否符合热处理工艺卡要求，热处理设备及管道是否接地良好。

（2）热处理过程中必须严格按照热处理工艺卡规定的工艺参数执行，设专人观察温度指示仪有无异常，如发现异常时，应立即停止热处理找出原因方可继续进行。

（3）在临近恒温温度50℃时，应逐渐减小电流、电压，以使升温速度逐渐减慢，平滑过渡至恒温温度。

（4）热处理升降温操作要平稳，严禁电参数急速大跨度变化。

（5）热处理工作结束后，操作者应在自动曲线图上注明热处理管线号、焊口号、操作者姓名及日期并写出热处理报告。

4.5.3电加热器及热电偶安装

（1）进行热处理时，每道焊口的测温点应对称布置在焊缝中心两侧，且不得少于两点。

水平管道测温点应上下对称布置。

测温点处应用砂轮打磨出金属光泽。

热电偶安装应采用细铁丝捆扎，为保证所测温度为管子的实际温度，在热电偶与加热器之间应垫小块保温玻璃布进行隔离，热电偶及加热器安装详图见图4-5-2。

（2）焊后热处理的加热范围，每侧不应小于焊缝宽度的3倍，且不小于25mm。

有淬硬倾向或易产生延迟裂纹的管道焊缝两侧各不小于壁厚的五倍，且不小于100mm，并力求受热区的温度均匀一致。

加热区以外100mm范围内应用玻璃棉或硅酸铝纤维毡进行保温，管道两端应封闭。

4.5.4热处理工艺

（1）热处理的加热速度、恒温时间及冷却速度应符合下列要求：

加热速度：

升温至300℃后，加热速度应按5125/δ℃/h计算，且不大于220℃/h。

恒温时间：

非合金钢为每毫米壁厚2～2.5mm；合金钢为每毫米壁厚3mm，且总恒温时间不得少于30min。

在恒温时间内，最高与最低温度差应小于50℃。

冷却速度：

恒温后的冷却速度应按6500/δ℃/h计算，且不得大于260℃/h，冷至300℃后可不控制。

（2）异种钢焊接接头的焊后热处理，应按两侧钢材及所用焊条（焊丝）综合考虑。

热处理温度一般不超过合金钢成分低侧钢材下临界点Ac1，可参见表4-1执行。

5质量检查及评定

5.1焊缝质量检查

5.1.1焊缝应进行外观自检和专检，自检率为100%，专检率根据设计要求执行。

外观检查质量应符合设计要求，当设计无规定时，应符合以下要求：

（1）焊缝外观成型良好，与母材圆滑过渡，其宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜。

（2）焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅等存在。

（3）设计温度低于-29℃的管道、不锈钢和淬硬倾向较大的合金钢管道焊缝表面，不得有咬边现象。

其他材质管道咬边深度不大于0.5mm，连续咬边长度不大于100mm，且焊缝两侧咬边总长不大于该焊缝全长的10%。

（4）焊缝表面不得低于管道表面。

焊缝余高≤1+0.2焊缝坡口宽度，且不大于3mm。

（5）焊接接头错边不应大于壁厚的10%，且不大于2mm。

5.1.2焊缝无损检测

（1）压力管道焊缝无损检测方法：

抽检率、合格等级和执行的标准应按设计要求执行。

（2）按百分比抽检的焊接接头，应由质量检查员根据焊工和现场的情况指定检测位置。

（3）同管线的焊接接头抽样检验，若有不合格时，应按该焊工的不合格数加倍检验，若仍不合格，则应全部检验。

（4）不合格的焊缝同一部位的返修次数，非合金钢管道不得超过3次，其余钢种管道不得超过2次。

经返修后的焊缝按原要求复检合格。

（5）其他要求按本公司《无损检测通用作业指导书》的规定执行。

5.1.3合金焊缝光谱分析按设计规定执行。

5.1.4焊后热处理质量检验

（1）焊接接头热处理后，如确认自动记录曲线无异常，可在焊缝及热影响区各取一点测试硬度值，抽检率可根据设计规定进行。

（2）热处理焊缝的硬度值，一般不超过母材布低硬度HB+100，且不超过下列规定：

合金总含量＜3%HB≤270

合金总含量3%～10%HB≤300

合金总含量＞10%HB≤350

（3）当焊缝的硬度值超过规定的范围时，应按班次作加倍复检，并查明原因，对不合格焊缝重新进行热处理及硬度测试。

6安全技术措施

6.1所有带电设备必须有良好的接地，焊工及热处理工在启动带电设备时，必须首先检查设备接地是否良好。

6.2非电工严禁拆装一次线，焊接及热处理设备的接线、检查、维修必须在切断电源后进行。

6.3焊接设备裸露部分、转动部分及冷却部分均应设保护罩，焊工所用导线必须是绝缘良好的橡皮线，在连接电焊钳一端的接头至少有5米绝缘软导线。

6.4焊工在闭合和断开电源开关时，应戴干燥手套，通电后不准触摸导电部分。

6.5焊工离开工作场所时，必须随即切断电源，检查施焊场地确无火种后离去。

6.6禁止焊接带有压力的管道；禁止在存有易燃易爆物品的车间、室及其周围5米的地方进行焊接与切割。

6.7高空焊接与热处理时，应戴安全帽、安全带并携带工具袋，所使用的工具一律放在工具袋内，并放置在可靠的地点。

在焊接与热处理场所上部临时吊装物体时，焊工及热处理工应自动避开。

6.8高空作业使用的脚手架一定要用软铁丝扎牢固，焊工及热处理工使用前要认真检查，禁止登在梯子的最高层进行各种操作。

6.9打药皮时，要防止药皮伤害眼睛，两人对称焊时，应互防弧光打眼。

6.10热处理部位应设明显的警示和隔离措施。

加热电缆及热电偶信号电缆应尽可能悬挂设置，防止意外损伤。

6.11其他安全技术要求按本公司《安全生产管理制度》的规定执行。

7质量记录

7.1工程竣工后，按设计或合同规定及时向业主移交焊接质量记录，若设计或合同无规定时，应按以下交工文件整理：

（1）焊材质量的证明；

（2）焊工合格证明；

（3）焊条烘干记录、焊材发放记录；

（4）焊缝外观质量检查记录；

（5）焊接记录；

（6）焊缝无损检测报告及布片示意图。

（7）焊缝热处理报告及位置示意图。

（8）焊缝光谱分析报告。

（9）焊缝硬度报告。

（10）涉及的焊接工艺评定清单。

（11）焊口探伤委托单。

（12）焊口光谱分析委托单。

（13）焊口热处理委托单。

（14）焊接作业指导书。

以上表式，按本公司《压力管道安装工程质量记录表式》选用。

7.2本规程所涉及的以上质量记录按本公司《质量记录管理程序》的规定执行。

表4.4焊后热处理温度及恒温时间

钢种（型号）

温度

（℃）

厚度（mm）

≤12.5

＞12.5～25

＞25～237.5

＞37.5～50

＞50～75

＞75～100

＞100～125

恒温时间（h）

C≤0.35（20、ZG25）

C-Mn（16Mn）

600～650

——

-Cr—-Mo（12CrMo）

650～700

1Cr—-Mo（15CrMo、ZG20CrMo）

670～700

1Cr—-Mo—V（12Cr1MoV、ZG20CrMo）

1Cr-1Mo-V（ZG15Cr1Mo1V）

1Cr-Mo-V

720～750

2Cr-1Mo

720～750

2Cr-Mo-VW（12Cr1MoWVB）

3Cr-1Mo-Vti（12Cr1MoVSiTib）

750～780

9Cr-1Mo

12Cr-1Mo

表4-1焊接异种钢的焊条（焊丝）及焊后热处理温度推荐表

1-a-A

C-Mo

1-a-B

3-b-B

1/2Cr-1/2Mo

2-a-C

3-b-C

3-c-C

1Cr-1/2Mo

2-a-C

3-b-C

3-c-C

4-c-C

1Cr-1/2Mo

3-b-C

3-b-D

3-c-C

4-c-C

1/2Cr-1/2Mo-V

3-c-C

4-c-D

4-c-C

5-d-E

1Cr-1/2Mo-V

3-c-C

4-c-D

4-c-C

5-d-E

1Cr-1Mo-V

4-c-C

4-c-D

5-d-E

1Cr-1/2Mo-V

4-c-C

4-c-D

5-d-E

2Cr-1/2Mo

4-c-D

5-d-E

6-c-E

2Cr-1Mo

4-c-D

5-d-E

6-c-E

2Cr-1/2Mo-VW

4-c-D

5-d-E

6-c-E

6-f-F

3Cr-1Mo

4-c-D

5-d-E

6-c-E

6-f-F

3Cr-1Mo-VT1

4-c-D

5-d-E

6-c-E

6-f-F

7-E

5Cr-1/2Mo

6-c-E

6-c-C

6-c-E

6-f-F

7-F

7Cr-1/2Mo

6-c-E

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