01机炉管道焊前预热及焊后热处理作业指导书.docx
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01机炉管道焊前预热及焊后热处理作业指导书
机炉管道焊前预热及焊后热处理作业指导书
1.施工范围
新疆东方希望有色金属有限公司二期3*350MW发电机组工程3#机组管口的材质主要为20#、SA210-C、12Cr1MoV、15CrMo、SA213-TP347H、SA213-T91、SA182-F91、A335-P91、15NiCuMoNb5（WB36）等钢种。
本作业指导书适用于本工程管道焊口的焊前预热、消氢及焊后热处理施工，同时适用于其返修焊口的热处理工作。
焊后热处理采用高温回火工艺。
2.编制依据
2.1东方锅炉厂家图纸及吉林省电力勘测设计院图纸
2.2《焊接工艺评定规程》（DL/T868-2004）
2.3《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869－2012）
2.4《火力发电厂异种钢焊接技术规程》（DL/T752－2010）
2.5《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/T819—2010）
2.6《火力发电厂金属技术监督规程》DL/T438-2009
2.7《电力建设施工质量验收及评价规程（焊接）》（DL/T5210.7－2010）
2.8《电力建设安全健康与环境管理工作规定》国家电网工[2003]168号
2.9《焊接工艺评定报告》（河南第二火电建设公司）
2.10《蒸汽锅炉安全技术监察规程》劳部发[1996]276号
2.11《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分2006年版）
2.12《河南第二火电建设公司焊接工艺评定》
3.施工准备
3.1材料
保温材料选用硅酸铝针刺毯以及石棉布，16#铁丝。
3.2施工机具
3.2.1选用DWK－A型电脑控温柜－240KW或DWK-E型电脑温控柜-360KW，工作时输入电压380V，输出电压220V。
需经校验合格并在有效期内的方可使用。
3.2.2采用K型热电偶，需经校验合格并在有效期内的方可使用。
3.2.3远红外测温仪，主要用于焊件预热及焊接过程中的温度监测对比。
3.2.4二次电源线选用16平方毫米铜软线，热电偶连接线全部采用补偿导线。
3.2.5柔性陶瓷电阻加热器规格根据焊件形状、位置等情况选择。
3.2.6其它工器具：
虎头钳、螺丝刀、电笔、校线灯、手电筒、绝缘胶布、记号笔等。
3.3技术资料
3.3.1热处理工艺曲线图
3.3.2热处理曲线对照表
3.3.3技术交底记录
4.预热及热处理工艺
4.1预热
焊前预热是为了防止焊接过程中出现裂纹，减少焊接应力和焊接变形。
4.1.1各种钢焊接允许的最低环境温度为：
A-Ⅰ类-10℃；
A-Ⅱ、A-Ⅲ、B-Ⅰ类0℃；
B-Ⅱ、B-Ⅲ类5℃。
4.1.2预热温度参见表1
钢的合金系（举例钢号
管材
板材
壁厚
（mm）
预热温度
（℃）
壁厚
（mm）
预热温度
（℃）
碳含量≤0.35%的碳素钢及铸件
≥26
100～200
≥34
100～150
C-Mn（Q345）
≥15
150～200
≥30
≥28
1Cr-0.5Mo（15CrMo、ZG20CrMo）、
0.5Cr-0.5Mo（12CrMo）
≥10
150～250
≥15
150～200
1Cr-0.5Mo-V
（12Cr1MoV、ZG15Cr1MoV）
≥6
200～300
8
200～300
9Cr-1Mo-V-Nb
任意
200～300
200～300
WB36
≥20
150～200
≥20
150～200
注：
a）壁厚大于等于6mm的合金钢管子、管件和大厚度板件在负温下焊接时，预热温度可按表1的规定值提高20℃-50℃。
b）壁厚小于6mm的低合金钢管，壁厚大于15mm的碳素钢管在负温下焊接时，应适当预热。
c）采用氩弧焊打底时，打底时预热温度可按下限温度适当降低50℃。
d）任何预热温度，均不得低于焊接工艺上规定的层间最低温度。
e）当管子外径大于219mm或壁厚不小于20mm时，应采用电加热法预热
f）T/P91钢氩弧焊打底前预热150-200℃,电焊盖面前预热200-300℃。
4.1.3在焊接前，必须确保最低预热温度。
4.1.4施工过程中，层间温度应不低于规定的预热温度的下限。
且不高于400℃（T/P91钢大管层温为200～300℃）。
4.1.5当两种钢种或者不等壁厚母材焊接时，预热以合金成分较高或壁厚较厚的一方要求为标准。
4.1.6当管子外径大于219mm或壁厚大于等于20mm时，应采用电加热方法进行预热。
4.1.7测温
火焰加热时采用红外测温仪测温。
电加热时，使用热电偶测温，热电偶应放置在焊接坡口的边沿且数量不小于2个，如图1所示：
注：
a）L为加热器宽度，从对口中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍。
b）预热时，热电偶应对称焊口布置在坡口边沿，与加热器之间应有隔热装置，一个在高温点a或b，另一个在低温点c或d。
c）电加热时，用绳状或履带式加热器，空出焊缝部位，保温材料包扎时，也同样空出焊缝部位，但必须覆盖整个加热器。
水平管焊缝，保温材料下部包厚一点，上面薄一点，以便温度均匀。
4.2后热处理
对于厚壁管或某些易产生延迟裂纹的钢材焊接，当焊接中断或焊接工作停止后不能立即进行焊后热处理的，应进行后热处理，以防止产生冷裂纹。
4.2.1后热处理的温度为300℃-350℃，保温时间为2-4小时。
4.2.2可以直接用预热时的加热器对焊口进行后热处理，同时，必须用保温材料覆盖整个焊口。
4.2.3如果焊口完成焊接后不能在24小时内进行焊后热处理，也必须先立即做后热处理。
4.2.4对于T/P91焊口完成后必须当天进行焊后热处理。
4.3焊后热处理
焊后热处理是为了降低焊接接头的残余应力，改善焊缝金属的组织和性能。
一般为高温回火。
焊后热处理工艺分为电加热和火焰加热两种方法。
4.3.1最终热处理的温度最高一般不允许超过母材的下临界点AC1温度，如果是异种钢接头，则应选择合金成份较低侧的下临界点温度。
4.3.2各种钢材的热处理温度见表2
表2
钢种
温度
℃
焊件厚度δ2（mm）
δ≤12.5
12.5＜δ≤25
25＜δ≤37.5
37.5＜δ≤50
50＜δ≤75
75＜δ≤100
100＜δ≤125
恒温时间（h）
碳含量≤0.35
（20,Q345）
580～620
不必热处理
1.5
2
2.25
2.5
2.75
1Cr-0.5Mo
（15CrMo,
ZG20CrMoV）
670～700
0.5
1
1.5
2
2.25
2.5
2.75
1Cr-0.5Mo-V
（12Cr1MoV,
ZG15Cr1Mo1V）
720～750
0.5
1
1.5
2
3
4
5
T/P91
750～770
1
2
3
4-5
5-6
6-7
8
WB36
580～620
1
2
2.5
3
4
5
--
注：
1）对于T/P91焊接热处理：
当焊缝整体焊接完毕，①小径薄壁管的焊接接头可冷却至室温，而对大径厚壁管的焊接接头冷却到100～200℃时，应及时进行焊后热处理，②当焊接接头不能及时进行热处理时，应于焊后立即做加热温度为350℃、恒温时间为1小时的焊后热处理，③焊后热处理降温至300℃以下时，可不控制，在保温层内冷却至室温。
2）15NiCuMoNb5（WB36）热处理温度：
600±20℃。
4.3.3升降温速度的一般公式：
升降温速度=250×25÷壁厚（℃/h），且不超过300℃/h。
升温时，温度在300℃以下，可不控制升温速度。
降温时，温度在300℃以下，可让其自然在静止空气中冷却。
4.3.4
a）加热器功率和数量的确定：
K×管子直径×管子壁厚÷645.12=加热器KVA数（K表示常数[1.3～1.5],Φ表示直径，δ表示厚度，单位为mm）
KVA数÷电源电压（V）÷1000 = 设备的总电流（A）
KVA数÷每块加热器的功率=加热器的数量
b）加热宽度及保温宽度：
加热宽度应满足从焊缝中心算起，每侧不小于壁厚的三倍，且不小于60mm；
保温宽度应满足从焊缝坡口边缘算起，每侧不小于壁厚的五倍，且不小于100mm。
见图2。
图2
4.3.5火焰加热工艺措施
a）用火焰加热进行热处理时，应根据焊件大小选择喷嘴型号与数量；当使用多个喷嘴时，应对称布置，均匀加热。
b）火焰焰心至工件的距离应在10mm以上；喷嘴的移动速度要稳定，不得在一个位置长期停留。
火焰加热时，应注意控制火焰的燃烧状况，防止金属的氧化和增碳。
c）火焰加热应以焊缝为中心，加热宽度为焊缝两侧各外延不少于50mm。
火焰加热的恒温时间按每毫米焊件厚度保温1min计算。
加热完毕，应立即使用干燥的保温材料进行保温。
d）间隔5min记录一次温度（要求有原始资料）。
4.4热电偶的布置
4.4.1热电偶必须对称分布于焊缝中心两侧，且不得少于两个。
水平管则必须上、下对称布置。
见图3。
图3
4.4.2对于大口径厚壁管焊口，可在3.5倍焊缝宽度处（从焊缝中心算起），布置一个热电偶作为监测点。
见图3（这一点不是必须的）。
4.4.3热电偶一般用16#铁丝绑在管子外壁，固定在监测点上，热电偶触点应紧密牢固可靠，且用隔热材料将加热器隔开，避免加热器的直接热辐射。
4.5加热器在各种条件下的安置方式
4.5.1水平管
使用绳状加热器时，两侧的覆盖宽度应符合加热器宽度的要求，下部应紧密，上部可稍疏，见图5。
使用履带式加热器时，其覆盖宽度也应满足加热宽度要求。
4.5.2垂直管
绳状加热器或履带式加热器的加热中心适当下移10mm-30mm，总加热宽度应满足6-10倍的管子壁厚，见图6。
图5图6
4.5.3三通
一般三通可参照图7（a）安置加热器，超大超厚的三通可参照图7（b）。
图7
注：
a）在a中，必须满足3-5倍焊缝区壁厚，保温材料必须覆满整个区域。
b）在b中，加热器3必须使用履带式加热器，其余不要求，保温材料覆盖焊缝及其热影响区区域。
4.5.4安置加热器的操作规定
a）任何情况下，加热器不能重叠、交叉，且金属材料不得与加热丝相碰。
b）加热器与管壁应紧密接触，且不得有扭结或不平整情况。
c）加热器的绝缘材料应完好无损。
4.5保温材料的包扎
根据温度梯度的分布及传导情况，基本上为上部到下部，从薄件往厚件，逐渐加厚，且包扎紧密、牢固。
例如直立三通，直立管上保温材料短而薄，水平管上从上到下逐渐加长加厚。
（厚、薄为相对比较而言）
4.6热处理过程的操作注意事项
4.6.1在大口径管道热处理时，必须堵住管子端部以防止通风。
4.6.2确保管内无水。
4.6.3确保焊口在热处理过程中不受外应力影响。
4.6.4确保在加热过程中焊件的膨胀及应力减少不产生问题。
4.6.5在保温过程中，任意两点热电偶温差不得超过50℃。
4.6.6在热处理下的保温时间具备积累性。
如果在保温一段时间里，因故障而中断了加热，当恢复时，原来的保温时间仍然有效。
4.7各分项焊口预热及热处理工艺参数如附表A执行：
表中的各焊口预热及热处理工艺按技术交底，表中未列出的分项按本作业指导书中规定执行。
5.控制点
5.1热处理工作人员应做好工作记录，每30分钟记录一次，同时监控自动工艺曲线记录图是否异常。
5.2热处理全过程结束后应标示签署操作人员姓名。
5.3热处理过程中随机用远红外测温仪对焊口温度和热处理曲线温度作比对。
6.质量标准
6.1技术文件资料
6.1.1每一次焊后热处理都必须有温度—时间记录。
6.1.2温度—时间记录，应标焊口编号，热处理日期。
热处理在300℃以上，均应有自动记录。
6.1.3火焰加热时，采用手工记录，5分钟一次。
6.1.4热处理工必须在所做的报告单上签名。
6.2热处理质量要求
6.2.1热处理后焊缝的硬度，一般不超过母材布氏硬度HB加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；
6.2.2热处理的自动记录曲线应符合工艺卡要求。
对不符合工艺卡要求，则按6.2.3条处理。
6.2.3硬度检验应符合下列规定：
a）当热处理自动记录曲线与工艺卡不符或无自动记录曲线时，应做硬度检验，硬度检查结果应符合DL/L869-2004中7.3.1条和DL/T752-2001中8.5条或其它规程、工艺文件的要求。
b）应对焊接接头的焊缝和母材进行硬度检验。
当管道直径大于或等于273mm时，检验部位不少于两处。
c）硬度检查结果超过规定范围时，应查找原因，采取措施。
如果重新热处理，则应在热处理后重新检验硬度。
7.安全环境技术措施
7.1热处理施工过程中,必须遵守安全、环保、防火等规程有关规定。
7.2进入施工现场要正确佩戴安全帽、安全带，穿软底防滑绝缘鞋。
7.3热处理场所应有专人监护。
7.4不准乱接乱拉电源线，夜间作业要有充足的照明。
7.5控温设备、仪表必须有可靠的接地装置。
7.6控温设备的输出线在未接负荷时应与设备断开，严禁带电作业。
7.7热处理输出线应排放整齐，接线、插件配套，无破损。
7.8加热片、加热绳应轻拿轻放，堆放整齐。
7.9工作完毕，加热炉、保温材料及辅助材料应及时收回，清理现场，做到“工完、料尽、场地清”。
7.10热处理操作人员在工作时，必须使用防止触电的防护用品；进行热处理工作时，操作人员不得擅自离开，工作结束后应详细检查，确认无起火危险后方可离开。
7.11氧气、乙炔专用仓库，专人管理；装卸时轻拿轻放，防止撞击、拖拉和倾倒，不能混装。
7.12当使用氧-乙炔加热时,应采用瓶装气体。
在乙炔瓶上应装上止回阀,防止回火。
7.13动火作业时,氧气、乙炔至少距离10米。
工作人员戴防护眼镜。
7.14加热结束后，保温棉应及时清理，放入无害不可回收固体废弃箱。
8.危险点、危险源分析
8.1作业过程中，应对含苯电容采取措施防止苯污染，废弃的苯电容应及时放进不可回收箱里。
8.2处理结束后，保温棉、石棉布、铁丝应及时清理回收并尽量加以循环利用，确实不能利用的要及时清理，放入无害不可回收固体废弃箱。
危险点、危险源辨识及预防措施
序号
作业活动
危险因素
可能导致的事故
控制措施
1
施工技术交底
交底不合理或不规范
人员伤亡
认真编写技术方案，并经逐级审批签字后方可实施
2
作业人员
身体条件不适合高空作业
人员高空坠落
定期体检，不合格者严禁进行高空作业
技术素质低
各种危险
加强技术培训，定期考核，不合格者取消作业资格
安全素质低
各种危险
加强安全教育，定期考核，不合格者取消作业资格
3
高空作业
不正确使用安全带
人员坠落
加强安全教育，对违章者进行处罚
工具没有防落措施
高空坠物
加强安全教育，对违章者进行处罚
4
交叉作业
上层人员高空坠物
伤人
明确施工范围，尽量避免垂直交叉作业，无法避免时中间架设隔离层
5
高温作业
不正确佩戴劳保手套
烫伤
认真正确、佩戴耐高温手套
6
夜间施工
照明不足
高空坠落，人员伤亡
增强夜间照明
7
包口
粉尘
尘肺
佩带口罩
烫伤
烫伤
戴好石棉手套
9．强制性条文
《工程建设标准强制性条文》电力工程部分2006年版）
《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2012
3.3.2.7首次使用的新型焊接材料应由供应商提供该材料熔敷金属的化学成分、力学性能（含常、高温）、Ac1、指导性焊接及热处理工艺参数等技术资料，经过焊接工艺评定后方可在工程中使用。
4.1.6管孔应尽量避免开在焊缝上，并避免管孔接管焊缝与相邻焊缝的热影响区重合。
必须在焊缝上或焊缝附近开孔时，应满足以下条件：
a）管孔周围大于孔径且不小于60mm范围内的焊缝，应经无损检验合格。
b）孔边不在焊缝缺陷上。
c）管接头需经过焊后消应力热处理。
4.1.10除设计规定的冷拉焊口外，其余焊口应禁止强力对口，不允许利用热膨胀法对口。
5.1.1允许进行焊接操作的最低环境温度因钢材不同分别为：
A-Ⅰ类为-10℃；A-Ⅱ、A-Ⅲ、B-Ⅰ类为0℃；B-Ⅱ、B-Ⅲ为5℃；C类不作规定。
6.1.5对容易产生延迟裂纹和再热裂纹的钢材，焊接热处理后必须进行无损检验。
7.3.1同种钢焊接接头热处理后焊缝的硬度，一般不超过母材布氏硬度值加100HB，且不超过下列规定：
合金总含量＜3%时布氏硬度值≤270HB
合金总含量3%～10%时布氏硬度值≤300HB
合金总含量＞10%时布氏硬度值≤350HB
7.3.3耐热合金钢焊缝硬度不低于母材硬度。
7.4.1焊缝金相组织合格标准是：
a）没有裂纹。
b）没有过烧组织。
c）没有淬硬的马氏体组织。
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