焊接热处理技术措施.docx
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焊接热处理技术措施
1工程概况
1.1工程简介
苏丹喀土穆炼油有限公司200万吨/年延迟焦化（一期）装置位于原装置区东侧。
按设计文件要求对以CH、ASW和GS开头的管线焊缝进行焊后热处理；另外装置区内约68m珠光体耐热钢管线（15CrMoR）需进行焊前预热和焊后热处理工艺。
为确保本装置的长期安全运行，特制定本焊接施工及热处理技术措施，施焊过程中须严格遵照执行。
1.2主要实物工程量统计表
序号
管线规格
焊口数
备注
1
φ377×10
3
20#
2
φ325×8
36
3
φ219×8
28
4
φ168×7
273
5
φ168×5.5
4
6
φ134×7
6
7
φ114×7
464
8
φ89×6.5
237
9
φ89×4.5
6
10
φ60×5
373
11
φ48×5
413
12
φ34×4.5
139
13
φ34×3.5
28
14
φ27×4
23
15
φ27×3
147
16
φ22×4
23
17
φ530×13.0
25
15CrMoR
φ530×13.0
5
15CrMoR焊管
1.3工程特点
1.2.1工期短，施工质量要求高，从施工准备、过程控制到最终检验，管理的工作量大，难度大，以焊接及热处理为中心的管道预制、组对、安装工作量大。
从焊前准备工作到现场施焊、无损检测等工作，应充分准备合理安排；
1.2.2各专业在时间、空间上交叉作业多，管道高空作业量大，焊接施工过程中应确保焊接质量和作业人员的安全；
1.2.3施工环境风沙多（最大风速达38.5m/s，平均风速3.9m/s），且跨季节施工，这将给现场焊接带来很大困难，需采取特殊措施以保证焊接质量。
清除焊件上的沙土、污物及雨水，保持焊件表面清洁、干燥，有效地避免环境干扰，保证管道组焊质量。
对焊前预热和焊后热处理等特殊处理措施应严格按工艺要求进行。
1.4编制依据
1.3.1中国石油天然气华东勘探设计研究院《200万吨/年延迟焦化装置（一期）》施工图纸及其复用设计文件；
1.3.2《100万吨/年延迟焦化装置及第二原油罐区工程施工组织设计》；
1.3.3GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》；
1.3.4SH3501-2001《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》；
1.3.5JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》；
1.3.6JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》；
2焊接施工程序
管道焊接及焊后热处理施工程序见附图1
3.焊前准备
3.1焊接工艺评定准备。
公司已有成型的焊接工艺评定PQR202、PQR203、PQR364等，可以满足本工程需要。
工程开工前，焊接责任工程师根据焊接工艺评定报告、设计要求及现场实际焊接条件编写焊接工艺规程（WPS），所有的焊接工作均需按批准的焊接工艺规程严格执行。
3.2焊接方法确定。
对于公称直径≤DN50的管线采用全氩弧焊（GTAW）；公称直径＞DN50的管线采用氩电联焊（GTAW/SMAW），即氩弧焊打底，手工电弧焊填充、盖面相接合的焊接工艺。
3.3焊接设备主要选用ZX5-250、ZX5-400型硅整流焊机和ZX7-400逆变焊机。
3.4焊条选用见下表
母材钢号
焊材类型
焊条电弧焊
钨极气体保护焊
备注
焊条型号（牌号）
标准号
焊丝钢号
标准号
20#
E4303（J422）
GB/T5117
HO8Mn2SiA
GB/T14957
焊后热处理
15CrMoR
E5515-B2（R307）
GB/T5118
H13CrMoA
GB/T14957
预热及焊后热处理
3.5焊条贮存、烘干及发放
3.5.1焊接材料应由专人负责保管。
保持焊材房温度为5℃以上、湿度不大于60%，且通风良好。
焊材保管员每天应分别于上午、中午、下午记录焊材库房的温度、湿度情况，并及时记录《焊材库环境检测记录》。
3.5.2所有入库焊接材料均须有经材料责任工程师确认的质量证明书，入库的焊条要分类摆放。
焊条的堆放要离地、离墙300mm以上，以保证通风良好
3.5.3焊条开封后应逐根核对型号、规格，并仔细检查，凡药皮脱落、锈蚀严重或焊芯偏心的焊条禁止使用。
3.5.4焊材的烘烤应符合当天实际用量,尽量避免重复烘烤。
烘干后的低氢型焊条应保存在100～150℃的恒温箱中随取随用。
低氢型焊条在现场使用时，应备有性能良好的保温简，超过允许使用时间后须重新烘干。
3.5.5保管员应认真做好焊条烘烤记录，应将焊条的种类、规格、数量、批号、烘烤次数记录清楚。
3.5.6焊条烘烤的升温与降温速度不应过急，升温速度一般不超过150℃/h，降温不超过200℃/h。
焊条使用前须按包装箱（袋）上的说明书要求进行烘干。
当无说明时，按表3.6.6要求进行烘干：
表3.6.6焊条烘干参数
种类
烘干温度（℃）
恒温时间（h）
允许使用时间（h）
重复烘干次数
保温温度（℃）
E4303
（J422）
100-150
1
8
≤3
20-50
E5515-B2（R307）
350-400
1
4
≤2
100-150
注：
烘干后的焊条放在保温箱内保存，但保存的时间不宜超过三天。
3.5.7各施工班组根据焊接任务提前16小时向焊材库提交焊材领用卡，保管员应根据焊材领用卡进行烘烤和发放。
焊工应持焊条筒来领取焊条，每次领取焊条数量不超过3kg，随用随领，剩余退回。
领取后的焊条必须在表3.6.4规定允许时间内用完，超过允许使用时间的须重新烘干后方可使用，保管员对发放及回收的焊材应做好详细记录。
4焊接工艺及要求
4.1坡口加工
坡口加工在施工现场无采用氧乙炔热加工。
坡口加工完后，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。
焊工在施焊前应检查其施焊管口的坡口及坡口两侧的清理质量，其清理宽度及清理后的表面是否符合施焊要求，还应检查管道组对是否符合焊接工艺规程的规定。
当检查未能满足要求时，焊工应拒绝施焊。
如施工进程中设计或业主有书面文件要求对合金钢管线坡口表面进行无损检测时，应按JB4730—94标准对坡口端部以内20mm进行检测。
4.2管道组对
管子或管件组对时，内壁应齐平，内壁错边量不宜超过1mm。
当管子或管件不等厚时，内错边量超过1mm或外错边量超过3mm时，应对焊件进行加工，如下图所示。
4.2.1定位焊
当定位焊作为焊缝组成部分时，焊缝宜符合下列要求：
a、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、毛刺等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。
b、严禁强力组对定位焊接；定位焊的焊接工艺与正式焊的焊接工艺相同；
c、因定位焊道短、冷却快，焊接电流应比正常焊接电流大15～20%，焊接长度宜为10～20mm，高度为2～4mm。
d、定位焊应沿管周均匀分布，点焊2～6处，具体视实际情况而定；正式焊接时，起焊点应在两定位焊缝之间。
e、定位焊缝两头应平滑，定位焊的焊肉不得有裂纹及其它缺陷，否则必须清除后重焊。
点焊两端应磨成缓坡形以减少应力集中。
f、当要求焊前预热时，手工定位焊的预热温度取上限、电流为比正式焊接可适当大10%。
4.3普通低碳钢管线（20#）焊接
4.3.1低碳钢的含碳量低，其它合金元素含量也较少，是焊接性最好的钢种。
只要焊接材料选择适当，便能得到满意的焊接接头。
正式焊接应符合以下要求
a、具体的焊接工艺参数详见焊接工艺规程。
b、当管件为水平固定焊接时，应假定垂直中心线将管子分成前后两半周，打底焊接时应先焊一半周，引弧和收弧时均应超过中心线5～10mm。
当管径大于DN300时，原则上应由两名焊工对称施焊。
c、焊接时应在坡口内引弧，严禁在非焊接部位引弧。
管件表面不得有电弧擦伤等缺陷。
d、焊接后清除表面飞溅，不允许表面有裂纹、气孔、夹渣、凹陷等缺陷。
4.3.2焊后热处理对以CH、ASW和GS开头的所有管线焊缝进行焊后热处理。
4.3.2.1管线无损检测达到设计和规范要求后方可进行焊后热处理。
焊后热处理采用电加热方法。
在热处理过程中，应准确地控制加热温度，且使焊件温度分布均匀。
测温采用热电偶，并用自动记录仪记录热处理曲线，测温点应在加热区内，且不小于两点。
4.3.2.2热处理的加热范围，应为以焊缝中心为基准，两侧各不小于焊缝宽度的三倍且不小于25mm的区域，加热区以外的100mm范围应予以保温。
4.3.2.3焊后热处理参数
a、升温过程对400℃以下可不控制。
b、升温至400℃以后加热速度应不大于200℃/h，加热至600～640℃时恒温20分钟。
c、恒温后的冷却速度应不大于210℃/h。
温度小于400℃时自然冷却。
4.4.3.4焊后热处理曲线图：
4.4合金钢（15CrMoR）管线焊接
15CrMoR钢属于珠光体耐热钢，其焊接性与低碳调质钢相近似。
焊接的主要问题是冷裂纹，再热裂纹和回火脆性。
过大的热输入会增加焊接应力和变形，使热影响区的过热程度大，晶粒粗化，晶界的结合能力降低，接头韧性下降等缺点。
因而焊接操作时应尽可能的采用多道焊和窄焊道，不摆动或小幅度摆动电弧。
在保证焊透和熔合良好的条件下采用小电流和窄焊道焊接，焊道的宽度以不超过焊条直径的三倍为宜。
并严格按要求进行焊前预热和焊后热处理工艺。
4.4.1焊前预热
管件施焊前，采用火焰加热进行预热。
焊前预热采用火焰加热的方式，焊前预热温度为150～200℃，采用氩弧焊打底时预热温度大于100℃。
用火焰加热时，火焰不应直接触及焊道坡口。
预热升温应缓慢均匀，防止局部过热。
预热温度的测量，宜采用触点式温度计，测点应均匀分布。
预热范围应以对口中心线为基准两侧各不小于100mm的区域。
加热区以外的100mm以外的范围内，应予以保温。
4.4.2正式焊接
合金钢（15CrMoR）管线的焊接，应采用多层多道焊接方法。
详见附件WPS-3。
当达到预热温度后，应立即进行底层的焊接，且应一次连续焊完。
底层焊道完成后，应立即进行下一层的焊接，且应连续焊完。
如中断焊接，应立即进行温度为150～200℃、时间为1.5～30min的后热处理，然后保温缓冷至室温。
再焊接时应对焊缝进行检查，确认无裂纹等缺陷后方可按原焊接工艺规程继续进行焊接。
多层焊接时，层间温度应等于或略高于预热温度。
每层焊缝接头处应错开。
焊接时应在坡口内引弧，严禁在非焊接部位引弧。
合金钢管及管件表面不得有电弧擦伤等缺陷。
焊接完后应采取温度为300～350℃、时间为1.5～30min的后热处理，然后保温缓冷至室温。
4.4.3焊后热处理
4.4.3.1无损检测合格后方可进行焊后热处理。
焊后热处理采用电加热方法。
在热处理过程中，应准确地控制加热温度，且使焊件温度分布均匀。
测温采用热电偶，并用自动记录仪记录热处理曲线，测温点应在加热区内，且不小于两点。
4.4.3.2热处理的加热范围，应为以焊缝中心为基准，两侧各不小于焊缝宽度的三倍且不小于25mm的区域，加热区以外的100mm范围应予以保温。
4.4.3.3焊后热处理参数
d、升温过程对300℃以下可不控制。
e、升温至300℃以后加热速度应不大于220℃/h，加热至650～700℃时恒温1小时。
f、恒温后的冷却速度应不大于270℃/h。
温度小于300℃时自然冷却。
4.4.3.4焊后热处理曲线图：
4.3.4硬度测试
焊后热处理后，应对焊缝、热影响区及其附近母材分别抽检表面布氏硬度，抽检数量应不少于热处理焊口总量的10%，所测硬度值应HB≤270。
对于硬度不符合要求的焊缝视为热处理不合格，不合格的焊缝应重新做热处理。
因施工时均为先进行无损检测后进行热处理，故应对所有进行过热处理的焊口做10%的渗透检测，以无裂纹为合格。
5焊接检验
5.1管道焊接外观检查
a、接接头表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅存在。
b、焊缝咬边深度不应大于0.5mm，连续咬边长度不应大于100mm，且焊缝两侧咬边总长不大于该焊缝全长的10%。
不锈钢焊缝不允许有咬边。
c、焊缝表面不得低于管道表面。
焊缝余高为0～2mm。
d、焊接接头错边不应大于壁厚的10%，且不大于2mm。
5.2管道焊接无损探伤
合金钢管线的无损检测应在焊接完后的24小时后进行。
管道无损检测按《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》（SH3501-2001）执行。
按照库区工艺介质的性质，工艺介质管线无损检测比例及合格等级见工艺技术员编制《管道安装施工方案》。
6焊缝返修
6.1经目视检查或渗透探伤，表面质量不合格的焊缝应及时打磨、补焊，并修整。
6.2经RT无损探伤，发现内部有超标缺陷的焊缝，应按无损检测人员提出的返修单所指定的位置，用磨光机仔细打磨。
清除缺陷后，按与正式焊接一致的焊接工艺进行补焊，然后再进行RT无损探伤。
6.3同一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，若仍有不合格，则应对该焊工当天所焊的同批焊缝进行全部检验。
6.4焊缝同一部位的返修次数，不锈钢不应超过两次，碳钢不超过三次。
6.5同一部位第二次返修时，应由项目部焊接责任师挑选一次合格率高的焊工担任此工作，以免出现超次返修。
若出现超次返修，须经焊接责任师编制返修工艺，报项目部技术负责人批准后方可实施，并做好超次返修记录。
7焊接质量保证措施
7.1质保体系有效运转，做到三个100%：
上岗焊工持证率100%、焊接工艺评定覆盖率100%，探伤比例执行率100%。
凡参与本工程施焊的焊工均应按《锅炉压力容器焊工考试规则》进行考试，并取得相应项目合格证方能上岗。
每种焊件焊接均有相应的焊接工艺评定。
认真做好施工前的技术准备，做好图纸自审、会审工作，并掌握相关规范要求。
加强质量检查和质量监督工作，广泛开展质量自检、互检、专检的三级检查制度，严格执行质量否决制，主动接受建设单位的质量检查。
鉴于施工现场条件差、工期紧，焊接施工贯穿整个施工全过程，焊接质量决定了整个工程的质量。
因而在管理制度、施工机具和人员准备，施工现场和预制场地都要精心组织，认真实施。
7.2现场用的焊材须按要求进行贮存、烘干及发放。
当用氩弧焊打底时,预先应用手工或机械方法除去焊丝表面的铁锈、油污直至露出金属光泽。
氩气纯度不应低于99.99%，钨极选用ф2.0/ф2.5mm、2%的铈钨极。
7.3现场焊接时应清除坡口附近油漆，污垢、铁锈等杂物，焊接引弧应在坡口内进行，严禁在管壁上引弧；
7.4焊接时应彻底清理层间焊渣，各层、道间接头应相互错开，焊缝焊完后立即去除渣皮、飞溅物，清理干净焊缝表面，发现有缺陷要及时补焊好后打磨平整。
管道焊接时应在离焊口50mm附近打上相应焊工钢印号及焊缝编号。
如焊缝编号879—23为焊工号为879的焊工在本工程中所焊的第23道口。
然后及时做好焊缝自检、互检记录。
7.5质检部门应设置一套完整的焊接工作奖惩制度，鼓励焊工，技术上指导他们，让他们在焊接中上层次。
劳资部门对焊接重要材料和重要的工艺管道的焊工的选配应留有余地，在动态管理中实施首件必检，优胜劣汰，并根据具体情况，举办现场强化培训，不断优化焊工队伍的技术水平。
7.6在下列任何一种焊接环境，均应采取有效的防护措施，否则不得进行焊接：
一、雨天或雪天；
二、手工焊时，风速超过8m/s，钨极氩弧焊时，风速超过2.2m/s；
三、焊接温度低于0度；
四、大气相对湿度超过90%。
7.7积极采用新工艺、新技术、新设备。
8、HSE保证措施
8.1遵守厂方及项目部有关HSE管理规定。
确定现场HSE专职检查员，负责整个现场HSE施工和检查工作。
入场前，项目部组织进场人员进行HSE教育，学习厂纪厂规，明确HSE责任。
8.2项目部及班组的管理原则上按HSE的运行特点要求进行，具体有以下几个方面：
a、落实各级管理者的责任与承诺，包括项目经理、工程师和各队队长等。
b、全员参与，落实并让全体人员明确自已在HSE管理过程中的责任、义务与权力
c、重视事故的预防，做到＂安全第一，预防为主＂，施工场地应挂上明显安全标识牌，提醒职工注意安全，并结合施工现场炎热、干燥的特点做好施工人员的水土、气候适应和防暑、降温保健工作，保证员工身体健康。
班组长必须了解安全生产的形成、条件、职责范围，健康、安全设施的性能和使用方法，以及工人防护设施和物品的使用和储存。
8.3焊工上岗焊接时必须穿戴好必要的防护用品。
焊把线应平行拉设，不得纠缠交错。
8.4焊机、角向磨光机应接地良好。
砂轮机导线、焊把线应绝缘良好，不得有破皮漏电。
焊接时，场地附近不得有易燃易爆物品。
在焊接时，必须放置好焊条筒、焊渣锤、磨光机、焊条回收桶等，以防坠落伤人。
焊条头必须放在回收桶，严禁高空乱扔焊条头。
8.5在容器内焊接时，须在透光孔设置大功率的抽风机，采取安全照明灯，保证良好的通风条件和照明度。
8.6注意安全用电，用电开关应设专人管理，并注意经常检查绝缘情况。
更换砂轮片必须断电，严禁在带电状态下使用焊条头去更换砂轮片。
8.7合理安排施工，尽量避免交叉作业，必要时应采取有效预防措施，确保施工生产顺利进行。
9主要交工资料及原始记录
9.1合格焊工登记表
9.2焊接工艺评定报告
9.3管道焊接工作记录
9.4焊条烘干发放记录
9.5焊接环境及焊材库监测记录
9.6焊缝热处理报告
10施工机具、检测工具及施工手段用料
10.1主要施工机具表
序号
名称
型号、规格
单位
数量
备注
1
硅整流焊机
ZX5-400D
台
12
焊接用
2
手工钨极氩弧焊枪
QQ-850/200
把
8
3
氩气压力、流量表
JC－30NSA－400A
套
8
4
氩气胶带
中压
米
800
5
焊条保温筒
个
12
6
角向磨光机
Ф100
台
12
7
焊条烘干箱
0～500℃
台
2
焊条烘烤
8
热处理柜
20KW
台
2
热处理用
9
微电脑号码打印机
L35W-Ⅱ
台
2
10
超声波探伤仪
CTS-23
台
1
11
X射线机
250EGS3
台
4
12
硬度机
HLN-11A
台
1
13
轴流风机
3KW
台
1
14
直磨机
台
2
10.2主要检测工具
序号
名称
型号、规格
单位
数量
备注
1
风速仪
台
1
焊接
环境
监测
2
干湿计
台
2
3
温度计
-20～100℃
支
2
4
焊检尺
把
10
焊接检测
5
放大镜
5～10倍
个
2
6
测温笔（数显）
0～800℃
支
4支
热处理
7
热电偶
0～800℃
支
20
8
超声波测厚仪
SCH-3
台
2
10.3主要施工用料表
序号
名称
型号、规格
单位
数量
备注
1
焊把线
30mm2
m
2000
铜芯
2
砂轮片
φ100（厚）
片
1000
3
砂轮片
φ100（薄）
片
500
4
保温棉被
1m×0.7m
箱
35箱
5
加热绳
10kw20m
根
10
6
加热绳
5kw10m
根
12
7
蓬布
m2
300
做防风棚用
8
角钢
L50×5
m
700
图1焊接及焊后热处理施工程序图
焊后热处理
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