管道焊接施工技术方案.docx
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管道焊接施工技术方案
1、编制目的
1.1本方案为中国石油四川石化65万吨/年对二甲苯芳烃联合装置安装工程管道施工工程焊接而编制，以明确焊接施工中技术要求和施工程序，指导管道焊接正确高效安全施工，规范施工程序，保证工程质量和施工进度，确保装置按期投产和长期安全稳定运行，满足业主的需要。
1.2适用范围
本方案适用于中国石油四川石化65万吨/年对二甲苯芳烃联合装置管道焊接施工。
2、工程概况及特点
2.1工程概况
本装置分为八个区域。
据初步统计，其中预加氢重整管带区（1区）工艺管道约15273米，37623.5达因；重整分馏区2区工艺管道约1547.4米，8796达因；预加氢处理分馏区（3区）工艺管道约2322.1米，11423达因；预加氢处理及PSA压缩机区（4区）工艺管道约5733米，18315达因；重整压缩机区（5区）工艺管道约6424米，23000达因；预加氢处理炉反区（6区）工艺管道约5314.6米，15227达因；重整反再区（7区）工艺管道约7168.7米，27845达因；重整炉反热工区（8区）工艺管道约6210.7米，25083达因。
材质主要有20#，20G，20R，Q235B,L245，15CrMoG,0Cr18Ni9，0Cr17Ni12Mo2，TP316，P11，11/4Cr等。
2.2工程特点
本工程涉及的不锈钢、铬钼钢等特种材质多，焊接工程量大，焊接质量要求高，焊接施工工序复杂，需要先进合理的焊接工艺和严格的过程控制。
本工程焊接工程高空作业多，交叉作业量大，某些区域管线密集，结构复杂，施工难度大。
3、编制依据
3.1《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97
3.2《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002
3.3《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
3.4《石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程》SH/T3520-2004
3.5《压力容器无损检测》JB/T4730-2005
3.6《石油化工异种钢焊接规程》SH3526-1992
3.7《石油化工管式炉钢结构工程及部件安装技术规范》SH3086-1998
3.8《石油化工铬镍奥氏体钢铁镍合金和镍合金管道焊接规程》SH/T3523-1999
3.9中国石油四川石化65万吨/年对二甲苯芳烃联合装置工艺管道施工图
3.10中石油七建公司编制的相对应材质的焊接工艺评定
4、主要施工程序
焊件、焊材进场验收
仓储与维护
坡口加工
组对、定位焊
焊前预热
焊接
焊缝外观检查
无损检测
焊后热处理
硬度检测
焊接结束
无预热要求
合格无热处理要求时
不合格
不合格
清除缺陷
焊前准备
5、焊前准备
5.1人员要求
5.1.1参加施焊的焊工，必须具有技术监督部门颁发的相应类别的焊工合格证，并在有效期内；
5.1.2参加施焊前，要对焊工进行培训和考试，合格者方可参加施焊；
5.1.3焊工在施焊前，必须明确被施焊焊件的材质，应选用的焊条类型，是否在自己的资格项目之内。
5.1.4质检人员：
从事焊接质检工作的人员，需经专门的技术培训和考核，能严格遵守检查操作规程，正确掌握评定标准。
5.2设施要求
在焊接施工中所使用的设备、仪器、仪表、工机具必须经校正、检查，确定其处于正常的工作状态，能满足焊接工艺要求和安全可靠的性能要求。
5.3材料要求
5.3.1焊接施工中所用的母材和各种焊材，均应具有材质质量保证书。
5.3.2氩弧焊使用的氩气纯度应在99.96%以上，钨极采用铈钨型。
5.4环境要求
5.4.1焊材必须存放在干燥且通风良好的贮存库内。
5.4.2严格遵守焊材的保管、烘干和发放制度。
5.4.3施工现场应有防风、防雨等措施。
5.5焊接工艺评定
根据现场施焊焊件的材质、规格型号来选用公司编制的焊接工艺评定报告，并根据焊接工艺评定报告编制焊接作业指导书。
焊工应根据焊接作业指导书施焊。
选用的焊接工艺评定目录如下
焊接工艺评定目录
序号
焊评编号
母材材质及规格
焊接方法
焊接材料
适用壁厚（mm）
1
PQR-XX-XX
0Cr17Ni12Mo2
SMAW+GTAW
A202/E318L
0-10
2
PQR-XX-XX
20#、20G、20R、L245
SMAW+GTAW
J427/ER50-6
0-20
3
PQR-XX-XX
Q235B
SMAW
J427
0-40
4
PQR-XX-XX
0Cr18Ni9
SMAW+GTAW
A102/E308L
0-6
5
PQR-XX-XXPQR-XX-XX
A335P11
SMAW+GTAW
R307/H08CrMoV
0-20
65
PQR-XX-XX
15CrMoG
SMAW+GTAW
R307/TIG-R30
0-20
6、材料管理管理
6.1原材料管理
6.1.1钢材应有出厂合格证或产品质量检验证明书。
其检验项目及技术指标应符合相应标准的要求。
指标不全或对材质有疑问时，应予以复验。
6.1.2合金钢管道组成件应采用快速光谱分析进行复查，并作好标记；
6.1.3经验收合格的材料，应按类别、规格、材质分别存放，并作好标识工作。
发放材料时，要严格按照“限额领料单”发料。
6.1.4原材料复验按照《四川石化材料检验规定》进行。
6.2焊材管理
6.2.1到货的焊材由焊接质量检查员与焊材保管员负责检查验收。
焊材必须有出厂合格证、产品质量证明书，并须经外观质量检查合格。
6.2.2焊条、焊丝的外观质量应符合下列标准：
Ø焊条、焊丝上的型号或牌号印记应清晰明确，夹持端端部有颜色标记的要颜色鲜明，无遗漏；
Ø焊条药皮应均匀、紧密地包覆在焊芯周围，整条焊条药皮上不应有影响焊接质量的裂纹、气泡、杂质及剥落等缺陷。
焊条引弧端药皮应倒角，焊芯端面应露出，以保证易于引弧；
Ø焊条偏心度应符合如下规定：
焊条直径D≤2.5mm，偏心度T≤7%；焊条直径D为3.2mm和4.0mm，偏心度T≤5%；
Ø焊丝表面应光滑平整，不应有锈蚀和氧化皮。
经热处理者允许有氧化色。
6.2.3焊材必须保存在通风良好、干燥的地方。
库内温度不低于5℃，相对空气湿度低于60%。
成包焊材要随用随启封，以免受潮变质。
搬运和摆放时要轻拿轻放，防止药皮受振脱落。
焊材分类、分规格摆放在专用的架子上，架子距地面和墙壁300mm以上。
按规定做好标识；
6.2.4焊材的保管、烘干和发放由专人负责。
焊材使用按焊材说明书进行烘干恒温，随用随取。
领用时要使用保温筒。
同一保温筒内不允许同时装有两种及两种以上焊条。
领用不锈钢焊条的保温筒应与领用其它焊条的保温筒分开使用；
6.2.5烘干焊条时，禁止将焊条突然放入高温炉内，或从高温炉内突然取出冷却，要缓慢升温、冷却。
防止焊条因骤冷骤热而产生药皮开裂脱落现象；
6.2.6烘干焊条时，焊条不能成垛或成捆放置，应铺成层状，每次焊条堆放不能太厚（一般3-5层），避免焊条烘干时受热不均和潮气不易排除；
6.2.7焊条烘干要作好烘干记录，包括日期、规格、牌号、数量、温度及烘干时间等内容；
6.2.8焊条的烘干一般按说明书的要求进行，若说明书无烘干规定时，按下表进行烘干使用。
常用焊条烘干规范一览表
序号
焊条（剂）牌号
焊条型号
烘干温度（℃）
恒温时间（h）
待用温度℃）
1
J427
E4315
350
1
150
2
A102
E308-16
150
1
100
3
R307
E5515-B2
350
1
150
4
R507
E0-5MoV-15
350
1
150
5
A137
E347-15
250
1
100
6
A202
E316-16
350
1
150
6.2.9焊条的发放坚持三条原则，即先入库的先发放、先烘干的先发放、重复烘干的先发放；
6.2.10发放焊条时，要核对焊条的规格、牌号及数量，并作好发放记录。
每次领用的焊条数量不超过4Kg，当日用不完的焊条应退库并作记录；
6.2.11每次下班前，烘干人员对退回的焊条要单独存放。
二次烘干发放时，焊条要作好标识，并在发放记录中注明。
当二次烘干的焊条再次退回时，不得再用于压力管道和压力容器焊接，应改作它用或报废处理；
6.2.12焊材领用施行《焊材领用单》制度，焊材领用单由焊接工程师签字确认后，烘烤员方可按其发放。
7、施工工艺流程
7.1坡口加工
7.1.1管道的坡口可采用氧乙炔焰或等离子切割，采用热加工方法加工的坡口必须去除坡口表面的氧化皮、熔渣及其它影响接头质量的表面缺陷，并将凹凸不平处打磨，保证尺寸正确和表面平整；
7.1.2不锈钢管的坡口加工和修磨，使用的刀具、砂轮片应与其它钢材的分开使用，防止产生渗碳，导致管材抗腐蚀能力下降；
7.1.3坡口形式及尺寸要求见下表
序号
坡口名称
坡口形式
间隙c
（cm）
钝边p
（mm）
角度α（β）（o）
厚度（mm）
焊脚k（mm）
1
V型坡口
0～2
0～2
65～75
3～16
—
0～3
0～3
55～65
9～26
—
2
管座坡口
2～3
—
45～65
（30～35）
—
—
3
管座坡口
2～3
—
45～60
—
—
4
法兰角焊接头
-
—
—
—
K=1.4T且不大于颈部厚度；
E=6.4且不大于T
5
承插焊接法兰
1.6
—
—
—
K=1.4T且不大于颈部厚度
6
承插焊接接头
1.6
—
—
—
K=1.4T且不小于3.2
7.2坡口清理及检查
7.2.1法兰、管配件的焊接坡口由制造商加工，管子坡口现场加工。
加工前应认真核对有关标记，作好材质及其它标记的移植。
加工后，将内部清理干净，及时封闭两端管口，妥善存放；
7.2.2坡口表面平整，不得有裂纹、分层、夹渣、毛刺、凹凸、氧化皮等缺陷；
7.2.3焊接前将坡口表面及其附近20mm范围内的油污、水分及其它污物彻底清理干净，并要注意保护。
焊前包扎，避免磕碰；
7.2.4不锈钢管道施焊前，在坡口两侧各100mm范围内涂刷防粘污剂，以防止飞溅沾污焊件；
7.2.5铬钼钢、不锈钢坡口表面的无损检测应按设计文件要求进行，设计无要求时，毒性程度为极度危害或设计压力大于等于10Mpa的奥氏体不锈钢的管子和管件应作渗透检测，如有缺陷应及时消除；
7.3焊前预热
7.3.1管线在焊接前焊前预热要求见下表：
各种钢种的焊前预热要求
钢种
焊前预热
壁厚（mm）
温度（℃）
11/4Cr
≥10
200～300
P5/P11
任意
250～350
7.3.2当环境温度低于0℃时，除奥氏体不锈钢外，无预热要求的钢种，在始焊处100mm范围内，应预热到15℃以上；
7.3.3预热应在坡口两侧均匀进行，内外热透并防止局部过热。
加热区100mm范围应予以保温。
7.3.4预热范围应以坡口中心两侧各不小于壁厚的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；
7.3.5预热后的焊接工作应连续进行，中断焊接后需要继续焊接时，应重新预热。
7.4组对及定位焊
7.4.1管道组对时，应使内壁平齐，其错边量不超过，管道壁厚的10%，且不大于1.0mm。
7.4.2管子组对可使用组对卡具，若卡具需焊在母材上，则应符合下列规定：
Ø卡具与管材接触部分的材质应与管材成分相同，否则应用焊接该钢管的焊条在卡具上组焊过渡层；
Ø卡具的焊接工艺与正式焊接工艺相同。
管子焊接要求预热时，卡具的焊接也要预热，且预热温度取正式焊接时预热温度的上限；
Ø卡具拆除时要用砂轮割除或者用氧-乙炔焰在离管道表面3mm处切割，然后用砂轮修磨，不得用敲打或扳扭的方法去除；
Ø卡具拆除后要修磨焊痕，P11、11/4Cr、0Cr17Ni12Mo2、00Cr19Ni10、0Cr18Ni9去除卡具后要对修磨处做渗透检测。
7.4.3定位焊焊接要求
Ø定位焊焊接工艺与正式焊接相同；
Ø定位焊缝尺寸应符合下表规定：
定位焊焊缝尺寸选用表
焊件厚度δ（mm）
焊缝厚度（mm）
焊缝长度（mm）
≤4
2～2.5
≤2δ/3
5～10
＞4
2～5
10～20
Ø定位焊焊点要均匀分布（至少3点），并应保证焊透及熔合良好，无裂纹、焊瘤、气孔、夹渣等缺陷；
Ø为保证底层焊道成型良好、减小应力集中，定位焊缝应平缓过渡到母材，且应将焊缝两端磨成斜坡；
Ø正式焊接要求预热时，定位焊也按相同的要求预热，且取预热温度的上限，避免强力组对；
Ø定位焊工艺与正式焊接相同。
定位焊焊点要均匀分布，并保证焊透且熔合良好，无裂纹、焊瘤、气孔、夹渣等缺陷。
7.5焊接材料
7.5.1焊接材料选用见下表：
焊接材料选用一览表
序号
母材材质
焊 接 材 料
备 注
手工钨极氩弧焊
手工电弧焊
1
20#
H08Mn2SiA
J427
2
20R
H08Mn2SiA
J427
3
20G
H08Mn2SiA
J427
4
L245
H08Mn2SiA
J427
5
P11、11/4Cr
H08CrMoV
R307
6
0Cr18Ni9
TGF308L
A102
7
0Cr17Ni12Mo2
TGF316L
A202
9
15CrMoG
TIG-R30
R307
7.5.2焊材使用前按要求进行烘干；焊丝除去表面的油污及铁锈。
7.6焊接工艺规范
母材
材质
焊接
方法
焊接材料
极性
焊接电流
（A）
电弧电压（V）
焊接速度
（cm/min）
气体流量
（L/min）
20#、20R、20G、L245
GTAW
H08Mn2SiAΦ2.0
DCEN
60-70
10-12
4-6
10-12
SMAW
J427Φ2.5
DCEP
70-90
20-22
6-8
—
J427Φ3.2
DCEP
90-130
22-24
8-10
—
P11、P5/P11、11/4Cr
GTAW
H08CrMoVφ2.5
DCEN
100-140
10-12
4-6
10-14
SMAW
R307φ3.2
DCEP
100-140
20-22
6-8
—
0Cr18Ni9
GTAW
TGF308LΦ2.6
DCEN
75-90
18-22
5-8
—
SMAW
A102Φ2.5
DCEN
70-80
20-22
5-8
—
0Cr18Ni9/20#
SMAW
A302Φ3.2
DCEP
70-90
20-22
12-16
—
SMAW
A302Φ3.2
DCEP
70-90
20-22
12-16
—
0Cr17Ni12Mo2
GTAW
TGF316LΦ2.5
DCEN
110-120
11-13
4-5.5
10-12
SMAW
A202Φ3.2
DCEN
110-120
21-23
8.5-10
—
TP316
GTAW
TGF316LΦ2.5
DCEN
110-120
11-13
4-5.5
10-12
GTAW
TGF316LΦ2.5
DCEN
110-120
11-13
4-5.5
10-12
15CrMoG
GTAW
TIG-R30Φ2.5
DCEN
80-110
12-14
4-6
10-14
SMAW
R307Φ3.2
DCEP
90-130
22-24
8-10
—
焊接工艺规范一览表
7.7工艺管线的焊接
7.7.1焊接通用要求：
Ø手工氩弧焊时，采用小电流、短弧焊，保持适当的焊接速度，控制熔池的温度不要过高，熄弧后，焊炬停留5秒钟后再移开；氩弧焊时，应提前送气和滞后停气，以保护钨极及引弧和熄弧处的焊缝质量。
手工电弧焊进行盖面时，采用小电流、短弧操作；
Ø引弧采用后退法在坡口内引弧，严禁在焊件表面上引弧和试验电流。
地线与焊件紧密可靠连接；
Ø焊接时应注意始端和终端的质量。
引弧时，保证将母材熔透，收弧时将弧坑填满，尤其是定位焊，并用砂轮打磨去弧坑缺陷且将弧坑修磨平整，以防止产生裂纹。
多层焊的层间接头应错开并注意层间清理；
Ø管子焊接时，管内防止过堂风；
Ø正式焊起点应在两定位焊焊缝之间。
7.7.2合金钢焊接要求
Ø铬钼合金钢焊接前应按要求进行焊前预热，预热后及时焊接；
Ø铬钼钢焊接过程应该注意控制电流大小，在不影响焊接性能的情况下，选用较小的电流进行焊接，从而降低焊缝温度，增强焊缝的高温持久强度；
Ø焊接的层间温度控制：
P11、11/4Cr的层间温度控制在200-220℃范围之内；
Ø每道焊缝一次连续焊完；因故中断焊接时必须进行300-350℃、15-30min的后热处理，保温缓冷，以减少焊缝中氢的有害影响，降低焊接残余应力，防止裂纹产生。
再次焊接
7.7.3奥氏体不锈钢焊接：
Ø焊接应采用小线能量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法；
Ø焊接采用多层多道焊、引弧时应在两焊接接头之间处引弧；
Ø焊件表面严禁电弧擦伤，并严禁在焊件表面引弧、收弧；
Ø严格控制层间温度：
0Cr18Ni9的层间温度控制在100℃以下；0Cr17Ni12Mo2、00Cr19Ni10的层间温度控制在60℃以下；
Ø奥氏体不锈钢焊接接头焊后应按设计文件规定进行酸洗与钝化处理；
Ø焊接完毕后，必须及时将焊缝表面的熔渣及周围的飞溅物、防飞溅涂料清理干净；
7.8焊缝外观检验：
7.8.1除有特殊要求的焊缝外，焊工焊完后及时除去渣皮、飞溅及防飞溅涂料，并将焊缝表面及周围清理干净，不锈钢焊缝清理时使用不锈钢钢刷，清理后对焊缝外观质量进行自检，自检合格后在焊缝两侧100mm-200mm内作焊口标识；焊口标识应包含以下内容
管线号：
焊缝号：
焊工号：
焊接日期：
7.8.2焊缝外观应成型良好，宽度以每边盖过坡口边缘1～2mm为宜。
角焊缝的焊脚高度应符合设计规定，外型应平缓过渡；
7.8.3焊缝表面的质量应符合下列要求：
Ø不允许有裂纹、未熔合、未焊透、表面气孔、夹渣、飞溅、擦伤、角焊缝不足等缺陷；
Ø焊缝咬边深度不大于0.5mm，连续咬边长度不大于100mm，且焊缝两侧咬边长度不大于该焊缝全长的10%，合金钢及不锈钢管线不得有咬边；
Ø焊缝表面不得低于管道表面，焊缝余高为1.5～3mm为宜；
Ø焊接接头错边量不应大于壁厚的10%，且不大于2mm。
7.8.4经外观检查合格的焊缝，应做好焊接施工记录。
7.7.4管支吊架、承插凸台焊接要求
Ø管支吊架焊接作为工艺管线焊接的一部分，其焊接工艺应与工艺管线焊接一致；
Ø管托预制应采取防变形措施，焊接完成后应将管托调整至合适形状尺寸；
Ø焊缝不得有漏焊、欠焊、裂纹、高度和长度不够等缺陷。
支架与管道焊接时，管子表面不得有咬边现象；
Ø固定管托与支座、管件之间应焊接牢固，焊角尺寸应达到设计要求；
Ø管子插入承插焊法兰、凸台时应按要求预留间隙，其角焊缝焊角高度应符合要求，焊接遍数不得少于两遍；
Ø凸台与主管线之间焊接前要留好间隙，确保根部焊缝熔合完好，打底焊接应采用手工氩弧焊接。
7.9无损检测
7.9.1焊接接头的射线检测率按设计文件确定；在被检测的焊接接头中，固定焊的焊接接头不得少于检测数量的40%，且不少于一个焊接接头，射线检测百分率计算原则如下：
Ø按设计文件给出的同管道级别、同检测比例、同材料类别的管线编号计算；
Ø当管道公称直径小于500mm时，按焊接接头数量计算；
Ø当管道公称直径大于或等于500mm时，按每个焊接接头的焊缝长度计算。
7.9.2当设计文件未明确射线检测比例时，按下表执行
焊接接头射线检测百分率及合格等级
7.9.3验收合格的焊缝，应做永久或半永久的标识，以便于追溯。
射线探伤的底片要有清晰的识别标记，并应与管线号和焊缝相对应一致，无损检测人员将探伤口号描绘到单线图上。
7.10不合格焊缝的返修
Ø经无损检测发现焊缝缺陷超出设计规定的不合格焊缝必须进行返修。
Ø参加焊缝返修施焊的焊工必须具有相应的资格。
焊缝返修遵循原焊接工艺，同一部位的返修次数工艺管道碳素钢不超过三次，不锈钢不超过二次，如超过时，必须采取措施，并经技术负责人批准后方可进行修补。
Ø焊缝内部的超标缺陷在返修前，应探测缺陷的埋置位置及深度，确定缺陷的清除范围。
缺陷清除采用砂轮打磨或碳弧气刨的方法。
用碳弧气刨时要彻底清除渗碳层。
磨槽或刨槽修整成适合补焊的形状，并经着色检验确认后方可补焊。
进行超次返修时要编制返修工艺措施，经项目技术负责人批准后方可补焊。
质检人员应追踪检查焊缝返修措施的落实情况。
Ø返修采用原焊接工艺进行焊接。
返修部位按原检测方法及要求进行检测，并达到合格标准。
Ø焊缝返修应及时，并做好记录。
见附表1
7.11焊后热处理
7.11.1管线在焊后热处理要求见下表
各种钢种的焊前预热与焊后热处理要求
钢种
焊后热处理
壁厚（mm）
温度（℃）
11/4Cr
≥13
700-750
P5/P11
任意壁厚
750-780
7.11.211/4Cr、P5/P11材质的焊后热处理应经无损检测合格后进行。
7.11.3热处理采用电加热片加热法，用温控柜自动控制。
测温采用热电偶，测温点在加热区域内，用自动记录仪记录热处理曲线。
7.11.4热处理的加热范围为以焊缝中心为基准，两侧各100mm的区域，加热区以内的100mm范围应予以保温。
7.11.5热处理前将管道两端封死，防止管内空气流动。
7.11.6热处理参数如下：
恒温温度725℃±25℃（11/4Cr）
765℃±15℃（P5/P11）
恒温时间60min（11/4Cr）
30min（P5/P11）
升温速度220℃／ｈ（≤300℃时可不予控制）
降温速度260℃／ｈ（≤300℃时可不予控制）
7.11.7热处理工艺曲线见下图
11/4Cr热处理工艺曲线
P5/P11热处理工艺曲线
7.11.8热处理后应对管道焊接接头进行硬度检测，抽检数量为热处理焊口总数的20%，每个焊接接头检查数量不少于一处，每处三点，焊缝、热影响区、近母材各一点，热处理后焊缝的硬度值应不超过母材布氏硬度（HB）加100，且不超过270；
7.11.9热处理自动记录曲线异常，硬度值超过规定范围时，按班次加倍复检。
如仍有不合格，要查明原因，并重新进行热处理；
7.11.10经焊后热处理合格的部位，不得再从事焊接作业，否则应重新进行热处理；
7.11.11焊接接头经
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