锅炉安装焊接施工工艺标准.docx
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锅炉安装焊接施工工艺标准
锅炉安装焊接施工工艺标准
1适用范围
本标准适用于工业锅炉受热面管子、管束、锅筒与管子、集箱与管子、锅炉本体管道、异种钢接头和锅炉钢结构的焊接及返修工程。
2施工准备
2.1材料
2.1.1钢材必须符合国家标准或部颁标准。
2.1.2根据焊接母材的钢号,正确选择相应的焊接材料。
2.1.3焊条和焊丝的牌号和直径,钨极的类型、牌号和直径,保护气体的名称和种类应符合焊接工艺评定的要求,并有相应的合格证或质量证明书。
2.2机具、设备
2.2.1设备:
氩弧焊焊接设备、交直流电焊机、气焊设备、热处理设备、射线探伤设备、超声波探伤设备、磁粉探伤设备、烘干箱角、磨机、碳弧气刨等。
2.2.2机具:
焊缝检测尺、保温筒等。
2.3作业条件
2.3.1焊接允许的环境温度应符合表2.3.1的规定。
焊接允许的最低环境温度表2.3.1
焊接母材
碳素钢
低合金钢
中高合金钢
最低环境温度(℃)
-20
-10
0
2.3.2锅筒、集箱已经安装完毕。
2.4技术准备
2.4.1参加作业的施焊焊工,必须持有与所焊项目相对应的焊工考试合格证,必要时尚需做焊接试件,以验证其技术状况是否合乎要求。
2.4.2根据焊接项目,编制有针对性的焊接工艺指导书,并按其规定焊接工艺试件后,经检验后作出焊接工艺评定,以验证焊接工艺指导书是否合适。
2.4.3及时对施工人员进行技术交底,对于有危险性的施工项目需要进行技术安全交底。
3操作工艺
3.1钢结构的焊接
钢架、平台、扶手、拉杆等钢结构的焊接应采取以下工艺措施。
3.1.1确认组对装配质量符合要求,首先进行组件点固焊,点固焊长度宜为20~30mm,且牢固。
3.1.2全部组件点固焊后,应复查组件几何尺寸无误后方可正式焊接。
3.1.3为了保证焊透,厚度超过8mm的对接接头要开V型或K型坡口进行焊接,并应满足焊缝加强高度和焊脚高度要求。
3.1.4焊接时应采取对称、跳焊,分段退焊等方法,以控制焊接引起组件变形。
3.1.5焊缝末端收弧时,应将熔池填满。
3.1.6多层焊,焊接下一层之前要认真清除熔渣。
3.1.7多层多道焊,邻间焊道接头要错开,严禁重合。
3.2锅炉受热面管子及管道的焊接
水冷壁、对流管束、过热器、省煤器管子的对接焊口,管子与集箱、锅筒或其管座的对接焊口,锅炉管道对接焊口,焊接时应采取以下工艺措施。
3.2.1对口要求
3.2.1.1锅炉管子一般为V型坡口,单侧为30°~35°。
对口时要根据焊接方法不同留有1~2mm的钝边和1~3mm的间隙。
3.2.1.2对口要齐平,管子、管道的外壁错口值不得超过以下规定:
(1)锅炉受热面管子:
≤10%壁厚,不超过1mm;
(2)其它管道:
≤10%壁厚,不超过4mm。
3.2.1.3焊接管口的端面倾斜度应符合表3.2.1.3的规定。
焊接管口的端面倾斜度(mm)表3.2.1.3
管子公称直径
≤60
60~108
108~159
>159
端面倾斜度
≤0.5
≤0.6
≤1.5
≤2
3.2.1.4管子对口前应将坡口表面及内外壁10~15mm范围内的油、锈、漆、垢等清除干净,并打磨出金属光泽。
3.2.2焊接要求
3.2.2.1管子焊接时,管内不得有穿堂风。
3.2.2.2点固焊时,其焊接材料、焊接工艺、焊工资质应与正式施焊时相同。
3.2.2.3在对口根部点固焊时,焊后应检查各焊点质量,如有缺陷应立即清除,重新点焊。
3.2.2.4管子一端为焊接,另一端为胀接时,应先焊后胀。
3.2.2.5管子一端与集箱管座对接,另一端插入锅筒焊接,一般应先焊集箱对接焊口。
3.2.2.6管子与两集箱管座对口焊接,一般应由一端焊口依次焊完再焊另一端。
3.2.2.7水冷壁和对流管束排管与锅筒焊接,应先焊两个边缘的基准管,以保证管排与锅筒的相对尺寸。
焊接时应从中间向两侧焊或采用跳焊、对称焊,防止锅筒产生位移。
3.2.2.8多层多道焊缝焊接时,应逐层清除焊渣,仔细检查,发现缺陷必须消除,方可焊接次层,直至完成。
3.2.2.9多层多道焊的接头应错开,不得重合。
3.2.2.10直径大于194mm的管子和锅炉密集排管(管子间距≤30mm)的对接焊口,宜采取二人对称焊,以减少焊接变形和接头缺陷。
3.2.2.11焊接过程应连续完成,若因故被迫中断,再焊时,应仔细检查确认无裂纹后,方可按工艺要求继续施焊。
3.2.2.12施焊中应特别注意收弧质量,收弧时应将熔池填满。
3.2.2.13管子对接焊缝均为单面焊,要求做到双面成型,焊缝与母材应圆滑过渡。
3.2.2.14由于焊接可能在焊口处引起折弯,其折弯度应用直尺检查,在距焊缝200mm处间隙不应大于1mm。
3.2.2.15对质量要求高的焊缝,推荐采用氩弧焊或氩弧焊打底、普通焊填充盖面的方法,以保证焊缝根部成型良好。
3.2.2.16额定蒸汽压力大于或等于9.8MPa的锅炉,锅筒和集箱上管接头的组合焊缝以及管子和管件的手工焊对接接头,应采用氩弧焊打底焊接。
3.2.2.17采用钨极氩弧焊打底的根层焊缝,经检查合格后,应及时进行次层焊缝的焊接,以防产生裂纹。
3.2.2.18焊口焊完后应进行清理,自检合格后,在焊缝附近打上焊工本人的代号钢印。
3.2.3焊口返修
焊接接头有超过标准的缺陷时,可采取挖补方式返修。
但同一位置上的挖补次数一般不得超过三次,中、高合金钢不超过二次。
并应遵守以下规定:
3.2.3.1彻底清除缺陷。
3.2.3.2制订具体的补焊措施并按工艺要求进行。
3.2.2.3需进行热处理的焊接接头,返修后重做热处理。
3.2.4焊前预热
3.2.4.1焊前预热温度应根据钢材的淬硬性、焊件厚度、结构刚性、可焊性等因素综合确定。
3.2.4.2常用管材焊前预热温度见下表。
常用管材焊前预热温度表3.2.4.2
钢种
公称壁厚(mm)
预热温度(℃)
c(含碳量≤35%的碳素钢)
≥26
100~200
C—Mn(16Mn)
Mn—V(15MnV)
0.5Cr—0.5Mo(12CrMo)
≥15
150~200
1Cr—0.5Mo(15CrMo)
≥10
150~200
1Cr—0.5Mo—V(12CrMoV)
1.5Cr—1Mo—V(15Cr1Mo1V)
2Cr—0.5Mo—VW(12Cr2MoWV)
2.25Cr—0.5Mo(12Cr2Mo)
3Cr—1Mo—VTi(12Cr2MoVSiTiB)
≥6
250~350
注:
1当采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或壁厚大于或等于20mm时,采用电加热法预热。
3.2.4.3壁厚大于或等于6mm的合金钢管子在负温下焊接时,预热温度可按表3.2.4.2规定值提高20~50℃。
3.2.4.4壁厚小于6mm的合金钢管子及壁厚大于15mm的碳素钢管子在负温下焊接时,也应适当预热。
3.2.4.5预热宽度从对口中心开始,每侧不少于焊件厚度的三倍。
3.2.4.6施焊过程中,层间温度不低于规定的预热温度的下限,且不高于400℃
3.2.5焊后热处理
3.2.5.1下列焊接接头焊后应进行热处理:
(1)壁厚大于30mm的碳素钢管子与管件;
(2)耐热钢管子与管子(第3.2.5.2条规定的内容除外)
3.2.5.2凡采用氩弧焊或低氢型焊条,焊前预热和焊后适当缓冷的下列焊口可免做热处理。
(1)壁厚≤10mm,管径≤108mm的15CrMo、12Cr2Mo钢管子;
(2)壁厚≤8mm,管径≤108mm的12CrMoV钢管子;
(3)壁厚≤6mm,管径≤63mm的12Cr2MoWVB钢管子。
3.2.5.3常用钢材的焊后热处理温度见表3.2.5.3。
焊接常用钢材的焊后热处理表表3.2.5.3
钢种
钢号
公称壁厚δ(mm)
保温温度(℃)
保温
时间
电弧焊
电渣焊、气焊
碳素钢
A3、A3F、10、20、20g、20G
>30
600~650回火
900~960正火
600~650回火
δ≤50mm时取0.04δ小时,但不少于15分钟。
δ>50mm时取(150+δ)/100小时。
St45.8、SB42、SB46、SB49
520~580回火
870~900正火
520~580回火
低合金结构钢
12Mng16Mn,16Mng
≥20
550~600回火
900~930正火
550~600回火
19Mn6
520~580回火
900~930正火
520~580回火
15MnVg
600~650回火
940~980正火600~650回火
SA106、SA299
900~960正火540~580回火
20MnMo、13MnNiMoNbg
13MnNiMo54
570~650回火
910~940正火610~630回火
耐
热
钢
12CrMo、15CrMo、20CrMo
13CrMoV42、SA335P12
>10
650~700回火
890~950正火600~680回火
取0.04δ小时但不少于15分钟
12CrMoV、10CrMo910
SA335P22
>6
12Cr2MoWVTiB
任意厚度
750~780回火
1000~1090正火
750~780回火
12Cr3MoVSiTiB
730~760回火
1040~1090正火
730~760回火
SA213T91、STBA24
STBA25、STBA26
570~650回火
3.2.5.4热处理的方法
(1)工频感应加热
图3.2.5.4-1工频感应加热装置
1—管子;2—电缆;3—石棉布(绳);4—焊缝
工频感应加热的原理是利用电磁感应使管子金属产生涡流而发热。
热处理时,先在管子上包上几层石棉布或石棉绳,然后绕上软电缆或装上可拆式的铜片加热器,匝间固定并绝缘后,即可通电。
导线的截面及匝数通过计算求得,使用的电功率、电流数值可根据管子直径的大小及壁厚而定。
二次电压不超过65V,一般采用电焊机并联,匝数为20匝左右。
图3.2.5.4-1为工频感应加热装置。
感应加热法沿厚度方向加热比较均匀,适用于低温退火。
(2)电阻加热
利用电阻丝通电后产生的幅射热对焊件进行加热。
图3.2.5.4-2为电阻加热装置,它由两半片组成,电阻丝固定在每半片的轻质耐热材料上。
加热时将两半片合在管子焊缝上,固定后即可通电。
这种方法的加热温度很高,可进行高温退火。
图3.2.5.4-2电阻加热装置
1—管子;2—电阻丝(或硅碳棒);3—炉体;4—固定炉体的吊环;5—接线螺丝;6—轻质耐火材料
(3)煤气加热
利用煤气(或混合气体)火焰进行加热。
加热器由一般钢管做成,管上钻有小孔,煤气从小孔中喷出,点燃后即可加热,如图3.2.2.5-3所示。
一般用于低温退火。
(4)氧—乙炔焰加热
一般小直径管的焊缝(Φ108mm以下),可以使用大号焊炬加热。
图3.2.5.4-3煤气加热装置
1—火焰;2—加热工件;3—环形喷火器
4质量标准
4.1焊接接头分类检验的项目、范围及数量,按表4.1进行。
焊接接头分类检验的项目范围及数量表4.1
焊接接头类别
范围
检验方法及比例(%)
外观
射线
超声
硬
度①
光谱
割样②
/代样
自检
专检
Ⅰ
工作压力大于或等于9.81MPa的锅炉的受热面管子
100
100
50
5
10
0.5
外径大于159mm或壁厚大于20mm,工作压力大于9.81MPa的锅炉本体范围内的管子及管道
100
100
100
100
100
—
外径大于159mm,工作温度高于450℃的蒸汽管道
100
100
100
100
100
—
工作压力大于8MPa的汽、水、油、气管道
100
100
50
100
100
—
工作温度大于300℃且不大于450℃的汽水管道及管件
100
50
50
100
100
—
工作压力力0.1~1.6MPa的压力容器
100
50
50
100
100
—
Ⅱ
工作压力小于9.81MPa的锅炉的受热面管子
100
25
25
5
—
0.5
工作温度高于150℃且不高于300℃的蒸汽管道及管件
100
25
5
100
—
—
工作压力为4~8MPa的汽、水、油、气管道
100
25
5
100
—
—
工作压力大于1.6MPa且小于4MPa的汽、水、油、气管道
100
25
5
—
—
—
承受静载荷的钢结构
100
25
③
—
—
—
Ⅲ
工作压力为0.1~1.6MPa的汽、水、油、气管道
100
25
1
—
—
—
烟、风、煤、粉、灰等管道及附件
100
25
④
—
—
—
非承压结构及密封结构
100
10
—
—
—
—
一般支撑结构(设备支撑、梯子、平台、拉杆等)
100
10
—
—
—
—
外径小于76mm的锅炉水压范围外的疏水、放水、排污、取样管子
100
100
—
—
—
—
注:
①经焊接工艺评定,且具有与作业指导书规定相符的热处理自动记录曲线图的焊接接头,可免去硬度测定。
②经焊接工艺评定,且按作业指导书施焊的锅炉受热面管焊接接头,可免作割样检查。
③钢结构的无损探伤方法及比例按设计要求进行。
④烟、风、煤、粉、灰管道应做100%的渗油检查。
4.2焊缝外观检查
4.2.1外观检查不合格的焊缝,不允许进行其它项目检查。
4.2.2锅炉受压元件的全部焊缝(包括非受压元件与受压元件的连接焊缝)应进行外观检查,表面质量应符合如下要求:
4.2.2.1焊缝外形尺寸应符合设计图样和工艺文件的规定,焊缝高度不低于母材表面,焊缝与母材应平滑过渡;
4.2.2.2焊缝及其热影响区表面无裂纹、夹渣、弧坑和气孔;
4.3焊缝无损探伤
4.3.1需做热处理的焊接接头,应在热处理后进行无损探伤。
4.3.2无损探伤人员应按劳动部颁发的《锅炉压力容器无损检测人员资格考核规则》考核,取得资格证书,可承担与考试合格的种类和技术等级相应的无损探伤工作。
4.3.3集箱、管子、管道和其他管件的环焊缝(受热面管子接触焊除外),射线或超声波探伤的数量规定如下:
4.3.3.1当管子外径大于159mm,或壁厚大于或等于20mm时,每条焊缝应进行100%探伤。
4.3.3.2工作压力大于或等于9.8MPa的管子,其外径小于或等于159mm时,至少为接头数的25%。
4.3.3.3工作压力大于或等于3.8MPa但小于9.8MPa的管子,其外径小于或等于159mm时,至少为接头数的25%。
4.3.3.4工作压力大于或等于0.10MPa但小于3.8MPa的管子,其外径小于或等于159mm时,至少抽查接头数的10%。
4.3.4额定蒸汽压力大于或等于3.8MPa的锅炉,集中下降管的角接接头应进行100%射线或超声波探伤。
4.3.5对接接头的射线探伤应按GB3323《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》的规定执行。
射线照相的质量要求不应低于AB级。
额定蒸汽压力大于0.1MPa的锅炉,对接接头的质量不低于ІІ级为合格;额定蒸汽压力小于或等于0.1MPa的锅炉。
对接接头的质量不低于ІІІ级为合格。
4.3.6管子和管道的对接接头超声波探伤可按SDJ67《电力建设施工及验收技术规范(管道焊缝超声波检验篇)》的规定进行。
采用超声波探伤时,对接接头的质量不低于І级为合格。
4.3.7集中下降管的角接接头的超声波探伤可按JB3144《锅炉大口径管座角焊缝超声波探伤》的规定执行。
4.3.8焊缝用超声波和射线两种方法进行探伤时,按各自标准均合格者,方可认为焊缝探伤合格。
4.3.9经过部分射线或超声波探伤检查的焊缝,在探伤部位任意一端发现缺陷有延伸可能时,应在缺陷的延长方向做补充射线或超声波探伤检查。
在抽查或在缺陷的延长方向补充检查中有不合格缺陷时,该条焊缝应做抽查数量的双倍数目的补充探伤检查。
补充检查后,仍有不合格时,该条焊缝应全部进行探伤。
受压管道和管子对接接头做探伤抽查时,如发现有不合格的缺陷,应做抽查数量的双倍数目的补充探伤检查。
如补充检查仍不合格,应对该焊工焊接的全部对接接头做探伤检查。
4.3.10焊接接头的射线透照或超声波探伤按下列规定选用:
4.3.10.1厚度≤20mm的汽、水管道采用超声波探伤时,还应另做不小于20%探伤量的射线透照。
4.3.10.2厚度>20mm、且小于70mm的管子和焊件,射线透照或超声波探伤可任选一种。
4.3.10.3对于焊接接头为I类的锅炉受热面管子,除做不少于25%的射线透照外,还应另做25%的超声波探伤。
4.3.11焊接检验后,应按部件和整体分别统计出无损检验一次合格率,以反映焊接质量状况。
其计算方法可按下式进行:
无损检验一次合格率=[(A-B)/A]×100%(4.3.11)
式中:
A——一次被检焊接接头当量数(不包括复检及重复加倍当量数);
B——不合格焊接接头当量数(包括挖补、割口及重复返工当量数)。
当量数计算规定如下:
4.3.11.1外径小于或等于76mm的管接头,每个接头即为当量数1。
4.3.11.2外径大于76rnm的管子、容器接头,同焊口的每300mm被检焊缝长度为当量数1。
4.3.11.3使用射线探伤时,相邻底片上的超标缺陷实际间隔小于300mm时可计为一个当量。
4.4合金钢件焊后应对焊缝进行光谱分析复查,规定如下:
4.4.1锅炉受热面管子不少于10%。
4.4.2其它管子及管道100%。
4.4.3光谱分析复查应根据每个焊工的当日工作量进行。
4.5锅炉受热面管子作割样或代样检查时,试样数量见表4.5。
锅炉受热面管子焊接接头割样(或代样)检查的项目及试验数量表4.5
项目
拉力(片)
冷弯(片)
金相(片)
断面(片)
面弯
根弯
宏观
微观
数量
2
1
1
1
1(中、高合金钢)
3
4.5.1试样切取部位及加工规格见《电建规》DL5007—92附录F。
为检验产品焊接接头的力学性能,应焊制产品检查试件(板状试件称为检查试板),以便进行拉力、冷弯和必要的冲击韧性试验。
4.5.2割样或代样的检查结果若有不合格项目时,应做该项目不合格试样数量的双倍复检。
4.6焊缝外形尺寸应符合表4.6的要求。
焊缝外形允许尺寸(mm)表4.6
焊接接头类别
接头型式位置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
对
接
接
头
焊缝余高
平焊
0~2
0~3
0~4
其它位置
≯3
≯4
≤5
焊缝余高
差
平焊
≤2
≤2
≤3
其它位置
≤2
<3
<4
焊缝宽度
比坡口增宽
<4
≤4
≤5
每侧增宽
<2
≤2
≤3
角
接
接
头
贴角焊
焊脚
δ+(2~3)
δ+(2~4)
δ+(3~5)
焊脚尺寸差
<2
≤2
≤3
坡口角焊
焊脚
δ≤20
δ±1.5
δ±2
δ±2.5
δ>20
δ±2
δ±2.5
δ±3
焊脚
尺寸差
δ≤20
<2
≤2
≤3
δ>20
<3
<3
<4
注:
1焊缝表面不允许有大于1mm的尖锐凹槽,且不允许低于母材表面。
2搭接角焊缝的焊脚与部件厚度相同。
4.7焊缝表露缺陷应符合表4.7要求。
焊缝表露缺陷允许范围表4.7
焊接接头类别
缺陷名称
质量要求
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
裂纹、未熔合
不允许
根部未焊透
不允许
深度≯10%δ,且≯1.5mm,累计长度≯焊缝长度的10%,氩弧焊打底焊缝不允许
深度≯15%δ,且≯2mm,累计长度≯焊缝长度的15%
气孔、夹渣
不允许
咬边
不要求修磨的焊缝
深度≯0.5mm,焊缝两侧总长度:
管件≯焊缝全长的10%,且≯40mm。
板件≯焊缝全长的10%。
深度≯0.5mm,焊缝两侧总长度:
管件≯焊缝全长的20%。
板件≯焊缝全长的15%。
深度≯0.5mm,焊缝两侧总长度:
管件≯焊缝全长的20%。
板件≯焊缝全长的20%。
要求修磨的焊缝
不允许
根部突出
≯2mm
板件和直径≥108mm的管件:
≯3mm
管件直径<108mm时以通球为准,要求是:
管外径≥32mm时,为管内径的85%
管外径<32mm时,为管内径的75%
内凹
≤1.5mm
≤2mm
≤2.5mm
4.8焊接接头机械性能试验结果应符合表4.8的规定。
焊接接头机械性能试验标准表4.8
试验项目
合格标准
抗拉强度(MPa)
不低于母材规定值下限
冷
弯
(度)
双面焊
碳素钢、奥氏体钢
180°
弯轴直径3a,支座间距5.2a
其它普金钢、合金钢
100°
弯轴直径3a,支座间距5.2a
单面焊
碳素钢、奥氏体钢
90°
弯轴直径3a,支座间距5.2a
其它普金钢、合金钢
50°
弯轴直径3a,支座间距5.2a
冲击韧性(J/cm2)
碳钢≥59;合金钢≥49
注:
1冷弯试验,当试样弯曲到规定的角度后,其拉伸面上不得有长度大于3mm的焊缝纵向裂纹或长度大于1.5mm焊缝横向裂纹。
2抗拉和冲击试验中,如断在焊缝上,其断口处不允许有超过折断面检查允许范围的缺陷。
2需做热处理的试样,应先做热处理。
4.9焊缝金相检验和断口检验
4.9.1焊件材料为合金钢时,且工作压力大于或等于9.8MPa或壁温大于450℃受热面管子和管道的对接焊缝,