神华煤制烯烃项目60000空分焊接施工方案.docx

神华煤制烯烃项目60000空分焊接施工方案.docx

《神华煤制烯烃项目60000空分焊接施工方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《神华煤制烯烃项目60000空分焊接施工方案.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

神华煤制烯烃项目60000空分焊接施工方案

神华包头煤化工有限公司

60000m3/h制氧机安装工程

焊接施工方案

编制:

审核:

审定:

中冶天工建设有限公司空分装置项目部

二00八年九月二日

一、焊接施工概况

本工程的焊接施工主要有三个方面：

一是冷箱板的组对焊接；二是冷箱内铝质的塔体的组对焊接（上塔筒节组对焊接）；三是塔内管道和塔外管网的焊接。

空分装置的设备和管道大部分属于压力容器和压力管道范畴，冷箱内主要材质为铝镁、与铝镁锰合金（LF2、LF4），冷箱外主要材质为碳钢（Q235A）、不锈钢（0Cr18Ni9Ti），每种材料的厚度为3-12mm，而且铝母材在服役过程中压力比较低但温度却为450K。

不锈钢材质在服役过程中压力为16MPa，相对以往工程来说，其中优以铝的焊接难度大，质量要求高，我们必须严格按照国家有关标准和设计图纸的要求进行施焊，以确保焊接质量。

二、编制依据

1．《压力容器安全监察规程》；

2.《锅炉压力容器焊工考试规程》；

3.JB/Z167-89《铝制空分设备氩弧焊工艺规程》；

4.HTA5411-2001《铝制空分设备管道安装焊接技术条件》；

5.GB50274-98《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》；

6.GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》；

7.JBJ30-96《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》；

8.HTA5411-90杭氧标准《铝制空分设备管道安装焊接技术条件》；

三、焊工要求：

1． 参加本工程施焊的焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》的要求进行培训和考核，并取得相应项目的合格证；而且需要参加业主要求的焊工考试，并取得相应的合格证；焊工所承担的焊接项目必须与考试合格项目相符。

2．施工焊工应严格遵守焊接工艺。

3．焊缝焊接完毕应及时清理焊渣及飞溅物，做好自检工作,如发现问题应及时正确处理。

四、焊接材料及辅材的要求：

1．工程上所用的焊接材料必须有质保书或合格证明书，否则不得使用。

2．铝氩弧焊丝必须具有制造厂的出厂合格证，并按规定做好标识，在干燥条件下分类存放，做到随用随领，以免用错。

3．电焊条也须具有制造厂的出厂合格证并经过规定的温度烘干后（J422，A132，焊条烘干温度为150℃~200℃，恒温时间1-2小时），存放在保温筒内，随用随取。

电焊条外观应无药皮脱落，锈蚀等现象。

2．现场应设有焊材室，专人负责焊材的保管、发放、烘干及回收工作，焊条应按规定贮存。

4．焊接使用的氩气纯度不低于99.99%。

5．焊接材料的选用见下表：

母材牌号

氩弧焊焊丝

焊条

焊丝端部色标

5A02

ER5183

5083

ER5183

5A02+5083

ER5183

Q235（A）

H08Mn2SiA

J422

20#

H08Mn2SiA

J422/J427

0Cr18Ni9

H0Cr21Ni10

A102

0Cr18Ni9+20#

A302

五、对焊接设备的要求

1.焊机上的电流表、电压表、气体流量计等须经计量部门检验合格后方可使用。

2.各类焊机必须在正常的情况下方可使用，决不允许带病作业。

六、焊接工艺评定及焊接工艺卡的编制：

焊接工艺评定

   焊接工艺评定的有关参数是制定现场焊接工艺的重要依据。

因此，焊接工艺评定对实际焊接工作具有很大的指导意义；公司焊接金属试验室为空分工程制作了下列焊接工艺评定：

焊 接 工 艺 评 定 一 览 表

序号 焊接工艺评定编号 母材材质 焊材牌号 焊接方法 适用范围

1 Z89-071 LF2 LF11 TIG 1.5~16mm

2 R98-015 LF2 ER5183 TIG 1.5~16mm

3 R98-016 LF4 ER5183 TIG 1.5~16mm

4 R98-017 LF2+LF4 ER5183 TIG 1.5~16mm

5 84E011-1 10# J422 SMAW 1.5~12mm

根据设计图纸所采用的钢材牌号、规格及所使用的焊材牌号、焊接方法等，按照有关的焊缝工艺评定报告中的各项工艺参数来编制焊接工艺卡，在焊前发给焊工，用以指导焊工施焊。

适用本工程的焊接工艺评定见下表：

评定编号

评定项目

材质

规格

焊材

牌号

焊接

方法

适用

厚度

R2002-003

板状平焊

Ocr18Ni10Ti

δ=6

H0Cr20Ni10Ti

WS+D

δ=1.5-12

R2002-003

板状平焊

Ocr18Ni10Ti

δ=6

H0Cr20Ni10Ti

WS

δ=1.5-12

R2003-013

板状平焊

5083

δ=4

ER5183

WS

δ=5-20

R2003-014

板状平焊

5A02

δ=10

ER5183

WS

δ=1.5-20

R2003-015

板状平焊

5A02+5083

δ=10

ER5183

WS

δ=1.5-20

Z86-O39

水平固定

20#

δ=3.5

H08Mn2SiA

WS

δ=1.5-7

Z86-040

板状平焊

20G

δ=8

H08Mn2SiA+J427

WS+D

δ=1.5-16

七、焊接技术措施：

1、冷箱板的焊接

冷箱体的焊接主要技术要求是保证冷箱的气密性和几何尺寸符合设计要求。

基础框架组对后，焊前必须测量水平度、对角线数据，焊后复验数据记录。

在冷箱板预制时，为了控制焊接变形，每条长焊缝要分段退焊，就位组焊时要安排四名焊工同时斜对角施焊，并注意先焊间隙小的立角焊缝，后焊间隙大的立角焊缝，施焊时应分段退焊（每段长度在1.5-2.0m左右），焊两道，要求第一道焊透，无气孔夹渣等缺陷，第二道焊缝外表美观，不得有气孔、裂纹等缺陷；等立角焊缝全部焊完并冷却到自然温度后再焊平角焊缝，而且冷箱底板必须分段倒退施焊，一次成型，焊缝不准预先点固，要让其自由伸缩；冷箱内部所有焊缝间断焊（每隔150mm焊100-150mm）。

2、冷箱内设备的组对焊接

冷箱内需要组对焊接的设备有主塔和粗氩Ⅱ塔精氩塔，其焊缝的有关参数如下表：

设备和部件名称

材质

规格（mm）

焊接位置

焊材

上塔筒节焊缝

5083

Ф4400×18

垂直固定

ER5183

上塔和冷凝器的焊逢

5083

Ф4400×18

垂直固定

ER5183

粗氩Ⅱ塔筒节焊缝

5083

Ф3353×16

垂直固定

ER5183

精氩塔组对焊缝

5083

Ф800×8

垂直固定

ER5183

从上述情况看，前三条焊缝有一个共同特点---厚度较大，厚度越大焊接难度越大。

材质5083是铝镁合金，含镁量大于4%，其化学活泼性很强，而且导热性能好，很容易造成不熔合现象；加之氧化膜的密度同铝的密度极其接近，所以焊缝中容易出现夹杂物；氧化膜（特别是有MgO存在的不很致密的氧化膜）可以吸收较多水分而常常成为焊缝气孔的重要原因之一；此外，由于铝的线膨胀系数大，导热性强，很容易产生变形和热裂纹。

针对以上焊缝产生缺陷的原因，我们要采取不同的焊接措施：

如采用性能稳定、灵敏度高

的氩弧焊机；焊前适当的加温可以促使熔合；对于大口径管子采用双人双面焊。

2.1坡口的加工：

由于上面所提到的四条焊缝施焊位置都是横焊，加上熔融态的铝的流动性大，根据杭氧技术文件和我们的施工经验，坡口主要采取单面坡口的形式为佳，双人双面焊和单面焊。

2.2焊前准备：

1）焊接时，应选择晴朗天气，周围环境湿度在85%以下。

2）搭建密封的零时焊接小棚可以挡风、防雨，同时在焊前进行适当的加温处理。

3）焊工施焊所用的内外架子要适合设备内外弧形的特殊位置，要便于焊工操作。

并要坚固、平整、无大间隙、不摆动。

4）气焊工具二套，作焊前予热时用。

5）氩气纯度应大于99.99%。

6）清理工具：

电动园盘锯，锉刀，钢丝刷（轮），电动铣刀、括刀等。

7）采用4台工艺先进、性能稳定、灵敏度高的大功率IGBT控制的逆变交流氩弧焊机进行焊接。

2.3焊前清理：

1）焊件组对前，首先用全氯乙烯等有机溶剂除去表面油污，两侧坡口的清理范围不应小于50mm。

清除油污后，坡口及其附近的表面可用锉刀、刮削、铣削或用钢丝刷清理至露出金属光泽，注意塔体壁厚减薄不能>0.5mm，使用的钢丝刷应定期进行脱脂处理。

2）焊丝去除油污后，应用化学方法去除氧化膜。

可用5%-10%的NaOH溶液，在温度为70OC下浸泡30-60秒，然后水洗，再用15%左右的HNO3在常温下浸泡2min，然后用温水洗净凉干并保持干净清洁。

3）焊件和焊丝清理后不超过24小时，如超过24小时，要重新清洗。

2.4焊接工艺：

除按HTA5411-90标准要求进行外，还需注意以下几点：

1）以上焊缝采用手工钨极氩弧焊双人双面焊和单面焊。

焊接时应注意A、B焊工要配合默契，同向、等速。

2）点固焊时，需对焊件预热100-150℃，一周点固焊完毕，间隙会产生收缩，但起码要保持3-5mm间隙。

点固焊长度为40mm左右，每隔500mm左右作一点固焊，点固焊内二端应磨成斜坡形。

3）焊前则应用H01-20焊炬在焊缝坡口二侧均匀加温到100-150℃，当温度稍降到60℃左右，即起焊。

因焊件厚度较大，应采用多层多道焊。

4）焊前应根据现场实际情况，首先用试板做好各项工艺参数的模拟试验，塔内外焊工的焊接工艺参数应基本保持一致，但塔内焊工的焊接电流可适当稍小一些，待试验合格后方可进行焊接，根据以往的施工情况，对于不同的壁厚推荐以下焊接工艺参数范围：

焊接电流：

160-350A；

氩气流量：

12-18L/min；

喷嘴直径：

Φ12-18mm；

焊丝直径：

Φ5-6mm；

钨极直径Φ4-6mm。

5）点回焊和第一层施焊时设备内外各安排一名焊工同位置、同方向、等速度施焊，里面的焊工不加焊丝，配合外面焊工施焊。

到二层焊时，里面不需要焊工配合，里面的焊工到外面一起对称施焊，焊接电流视情况加大30-100A左右。

6）多层多道焊时，每焊完一遍应用机械方法清理氧化膜，为保证焊接质量，层间温度不得超过150℃。

7）焊接过程中，如点固焊开裂，造成错口，应停止焊接，经修复后方可继续焊接。

8）总的施焊原则是：

大电流、快速焊。

9）焊接完毕，表面美观、平整、鳞纹均匀，不该有表面气孔，裂纹等缺陷。

然后100%RT/100%PT检查，RT应不得低于JB4730-94-Ⅲ级片，PT为Ⅰ级。

10）焊缝除未焊透、裂纹外，应尽量减少返修，多次返修会引起设备变形和影响焊接接头的质量（很容易产生裂纹），因此，力求一次焊接成功。

如有非危害性缺陷（典型的是圆形气孔）超标，在考虑到保证焊接质量的前提下，应由设计、业主和监理单位协商处理，尽量不要返修。

11）在焊接过程中应随时测量塔的垂直度、水平度。

吊具待全部焊接完毕并经探伤检查合格后方可拆除。

12）焊接返修时，应用机械方法，将缺陷处彻底铲除，再预热，保证焊接区域不低于80-100℃，并按返修焊接工艺进行。

同一部位的返修不得超过两次，否则要制定措施，经技术总负责人批准。

3、塔内管道和塔外管网的焊接

塔内管道主要是铝合金管（5A02和5083等），还有少量的不锈钢小管；塔外管网主要是不锈钢管和碳钢管。

下面就铝合金管道、不锈钢管道、碳钢管道的焊接分别予以说明:

3.1铝合金管道焊接：

3.1.1坡口加工：

铝管的切割采用电动圆锯，大口径管的坡口加工采用电动或气动铣刀，小口径管的坡口用锉刀或铣刀，坡口形式应符合GB50236-98（杭氧产品还要参照HTA5411-2001）的规定及《管道施工方案》）；调整及对口连接应使用木榔头。

3.1.2焊前准备：

1）坡口和焊丝的清理的方法和要求同前面铝设备的清理方法，并要求坡口达到平整光滑、无毛刺和飞边。

2）焊接采用手工钨极氩弧焊，。

3）一般来讲，管径Ф≤50mm时，管口对接要加同材质的套管，管径Ф≥90mm时，管口对接要加垫环,但大管径Ф≥800mm时,地面的预制应尽量采取双人双面焊，不能双人双面焊的要加垫环。

4）当焊缝衬不锈钢垫环焊接时，垫环应用丙酮擦洗干净，表面不得有划痕。

5）管道对口时内壁应对齐。

当壁厚δ≤5mm时，内壁错边量不应大于0.5mm，当壁厚δ>5mm时，内壁错边量不应大于0.1δ，且不应大于2mm。

3.1.3焊接工艺

1）一般情况下不需要预热，如管径较大或管壁较厚时，焊前可适当预热（100OC左右）。

2）焊接时宜采用大电流快速焊，焊丝的横向摆动不宜超过其直径的3倍。

3）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100OC。

层间的氧化铝等杂物应采用机械方法清除干净。

4）当不锈钢垫环局部不小心熔化时，必须停止焊接进行清理，并做好标记，以免X光底片上出现假象。

如垫环损伤严重，则应割除换新垫环。

5）管道的预制，应在单一的、清洁、干燥的预制加工场进行，地面敷上橡胶板，以保护铝管免受碰伤，并配制焊接管口用的活动转胎。

6）管路配管焊接完成后焊缝应适当磨平，焊角高应在0-1mm内。

7）焊缝的探伤比例按设计要求和杭氧HTA5411-2001规定进行，返修要求同前。

3.2不锈钢管道焊接

1）不锈钢管道坡口按V型坡口加工。

2）焊前应将坡口两侧各100mm范围内涂上白垩粉或防溅剂，以免飞溅沾污焊件。

3）为了保证焊接质量和管内光洁度，所有不锈钢管焊口都应采取氩弧焊打底工艺（包括全氩焊）。

4）氩弧焊打底（包括焊第二道）时,管内应充氩气保护,焊接工艺应遵循:

窄间隙、小电流、不摆动、快速焊，必要是可采用水冷方式控制层间温度＜60℃。

5）焊后应彻底清除焊缝表面焊渣,并按设计图纸的要求或规范进行酸洗和钝化处理。

3.3碳钢管道焊接

1）碳钢管道坡口加工按V型坡口加工。

2）碳钢采用火焰切割坡口，应将割口表面的氧化皮及熔渣清理干净，并将不平处打磨平整。

3）焊缝组对时应将坡口两侧内外壁各20～25mm范围内的油、锈等杂物清理干净，并打磨出金属光泽。

4）焊丝在使用前应清除油、锈并露出金属光泽。

5）施焊环境：

当施焊环境出现下列情况，且无有效防护措施时，禁止施焊：

A.手工焊时风速大于10m/s。

B.气体保护焊时风速大于2m/s。

C.相对湿度大于90%。

D.雨、雪环境。

6）当管径Ф<800mm时,应尽量采取氩弧焊打底工艺；当管径Ф≥800mm时（象大管径的氮气管）,应尽量采取双面焊（焊条电弧焊），内口清根再焊，如不能采取双面焊时要采取氩弧焊打底工艺。

八、焊缝检验：

1、焊缝外观检验：

焊接结束后，首先应进行焊缝的外观检查。

外观检查由每位焊工自己进行，焊接施工员复查。

所有焊缝均应进行外观检验，焊缝表面不得存在裂纹、未焊透、未熔合和焊瘤等缺陷。

1）碳钢、不锈钢焊缝的外观检查应符合GB50236-98标准第11章第3节的要求。

2）铝合金焊缝的外观检查应符合HTA5411-90标准6.18.1的规定。

2、射线检查：

射线检查应在焊缝外观检查合格后进行。

1）碳钢、不锈钢焊缝探伤工艺按GB3323-87标准进行。

探伤抽检比例按GB50235-97标准的7.4条执行。

2）铝合金焊缝探伤工艺、探伤比例和合格标准均按HTA5411-90标准进行。

液化气体管道、切换管道及设计压力大于等于0.6Mpa的氧气管道对接焊缝应经100%Ｘ射线检查，合格标准为Ⅱ级，其余管道射线检查范围不应小于每道焊缝总长的20%，即20%检查。

合格标准为Ⅲ级。

3）冷箱内下塔和上塔下段焊缝经外观检查合格后应作100%射线检查，合格标准按HTA5411-90标准Ⅱ级执行。

主塔上段焊缝、粗氩塔对称焊缝经外观检查合格后做100%的着色检查，合格标准按HTOO16-82标准执行。

4）焊缝局部探伤位置由焊接检查人员确定。

九、焊缝的检修

1． 焊缝同一部位上的返修或补焊一般不得超过二次，补焊前应铲除缺陷所在部位的金属，并按要求对焊接区金属进行清理。

2.返修应有返修方案，对于二次以上的返修则应组织有关人员进行分析，订出措施，落实有经验的焊工担任施焊。

十、焊接安全注意事项

1．电焊机、氩弧焊机等焊接设备的机壳都必须可靠接地。

焊接设备的安装、修理和检查须由电工进行，焊工不要私自拆修设备。

2.焊工应正确穿戴劳动防护用品。

磨削钨棒时，应戴口罩、手套。

磨完后须洗手。

敲铲焊渣和清除铁锈时，应戴好手套和防护眼镜。

3.焊接场所必须有防火设备，易燃易爆物品距焊接场所至少10米以上。

4.焊工在高空作业时，应严格采取预防措施，防止液态金属的飞溅，防止火灾的发生或灼伤下面的操作工人。

5.严禁在带压或设计要求不可施焊的容器、管道上焊接。

6.焊接工作场所应通风良好。

7. 氧气瓶和乙炔瓶应小心轻放，安全运输，夏季露天作业时，应防止直接受烈日曝晒，以免引起气体膨胀而发生爆炸事故。

所以夏季作业时氧气瓶和乙炔瓶必须放在凉棚内。

8.射线探伤区域应放置安全警戒线，以免闲人进入。