工艺管道焊接方案

为了保证管道的焊接工程质量，满足设计和生产对工艺的要求，特编制本方案。

本方案作为施焊过程中必须遵守的焊接技术文件，和合格焊接工艺评定一起作为编制焊接工艺卡的依据。

本方案经业主、监理审查通过后，即可用于指导本工艺管道的焊接工作，其所规定的内容与其它方案不符时，一律以本方案为准。各有关人员要严格依照执行，加强工艺纪律，以确保工艺管道焊接质量和进度。

在管道安装焊接过程中，将以焊接工艺卡的形式对本方案进行进一步细化，并下发作业班组进行技术交底，用于具体地指导具体部位的焊接施工。

本方案在实施过程中若有设计修改或不合适之处，也将以焊接工艺卡的形式对之进行修改，补充完善，并下发指导施焊。

2编制依据

1）辽阳石油化工设计院提供的设计施工图纸

2）《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-2010）

3)《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）

4)《钢制压力容器焊接工艺评定》（JB4708-2000）

5)《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（劳部发[1996]276号）

6《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》       国质检锅[2002]109号

7）《焊接材料质量管理规程》                           JB/T3223-96

8）评定合格的焊接工艺评定

9）《化工金属管道工程施工及验收规范》             HG20225－95

10）《压力容器无损检测》                          JB4730-2005

11）《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2011

3工程概况

濮阳永金化工有限责任公司20万吨/年产乙二醇工程主管廊区铬钼合金钢安装工程。

3.1工程特点

1）、管径大、管壁厚、焊接难度大。

2）焊接时技术条件要求苛刻，焊接难度大。

4被焊材料的理化性能和焊接性能

各区中管道材料有铬钼合金钢12Cr1MoVG一种。12Cr1MoVG的化学成分及物理性能见表1

表1  各种管材的化学成分及力学性能（％）

5.1焊接工艺评定

本工程焊接工艺评定按《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（劳部发[1996]276号）、《钢制压力容器焊接工艺评定》(JB4708-2000)和《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236－98）等进行焊接试验、评定。

工艺评定合格后，方可进行下一步工序。

本工程需做的焊接工艺评定见表2：

表2 工艺评定一览表

5.2.1焊接设备管理

焊接时电焊机选用逆变焊机或可控硅硅焊机。焊接设备（包括焊机、焊把线、焊条烘烤箱及焊条恒温箱、砂轮机、焊条保温筒等）要设立专人管理维护及保养，保证焊接设备的正常运转使用。焊机必须具备电流表、电压表，同时还应计量校验合格。焊条烘烤箱、恒温箱的电流表、电压表、时间继电器等都应计量校验合格。

5.2.2焊接材料管理

焊接技术人员按工程项目要求提出焊接材料计划后，必须经过专业工程师的审批，经主管经理签字后由物资供应部门在合格供方中进行采购。

焊接材料在入库前必须进行检验，除通常要求具备相应炉批号、材质质量证明书外还应对焊材外观质量进行抽查，必要时要进行复检，并把每一批次的焊材报监理单位。

焊材一级库必须按公司质量体系程序的要求进行管理，室内设去湿机，相对湿度不得超过60％，温度不得低于5℃，保管员每天做好记录。施工队二级库（烘烤室）设专职烘烤员，负责每天焊条烘烤和焊材的发放、回收，焊条回收后应重新烘烤但不得超过两次。烘烤员做好每个焊工的焊材领用记录，让每个焊工每天领取的焊材都有可追溯性，以免用错焊材。焊材一级库应有《焊材一级库管理规程》、《采购程序》和《保管员职责》。二级库（烘烤室）应有《焊条烘烤规程》。

对无标识的焊材为了避免用错必须进行涂色标示，并设色标说明上墙。

手工钨极氩弧焊用的电极宜采用铈钨极，所用氩气纯度不低于99.95％，焊材的严格管理和对焊条焊前烘烤是防止焊接接头产生氢致裂纹的有效工艺措施，必须予以重视，以降低焊缝金属中的含氢量，减少裂纹的产生。

5.2.3焊接材料的选用

焊接前必须查明焊接接头的材质，便于正确地选用相应焊接材料，同时亦能确定合适的焊接工艺和热处理工艺。

根据辽阳石油化工设计院的施工设计图纸提供的资料，本工程使用的钢材和焊材的选用见表3；其中12Cr1MoVG所用焊材的化学成分见表4。

表3 焊接材料一览表

5.3焊接环境要求

焊接环境出现下列任一情况时，必须采用有效的防护措施，否则禁止施焊：

1）风速：手工氩弧焊焊时大于2m/s，手工电弧焊时大于8m/s；

2）相对湿度大于90％；

3）雨雪环境；

4）焊接环境温度：，低合金钢－10℃，中、高合金钢：0℃。

6焊接工艺

6.1坡口制备

坡口的形式根据管壁的厚度来选择，但要满足焊缝金属量少，熔合比小易操作的要求。

本工程工艺管道所选择对接接头的坡口形式如图1所示：

图1 V型坡口示意图

坡口的加工应优先选择机械加工（车床、坡口机），如采用火焰加工应将表面的淬火层及氧化物用砂轮机打磨干净，并将管内的铁屑等杂物清理干净。

6.2管道组对

碳钢、合金钢和不锈钢组对前，应将坡口及坡口两侧10～15mm范围内应清理干净；组对前应将坡口及坡口两侧50mm范围内清理干净。坡口及两侧规定范围内不得有氧化物、熔渣、飞溅物、锈斑、污渍、油泥等有害杂质存在。

管子对接焊缝组对时，内壁应齐平。合金钢组对时内壁错边量不宜超过管壁厚度的10％，且不应大于2mm；12Cr1MoVG组对时内壁错边量不应大于0.5mm。不等厚管道对接组对时，薄管端面应位于厚管端面之内，当内壁错边量超过规定或外壁错边量大于3mm时，应对焊件进行加工（见图2）。

图2  不等厚对接焊件坡口加工

注：用于管件时如受长度，图（a）①、（b）①和（c）中的15°角允许改为30°角。

6.3焊前预热

1.进行焊前预热及焊后热处理应根据钢材的淬硬性、焊件厚度、结构刚性、焊接方法及使用条件等因素综合确定。

2.预热宜采用电加热方法并在坡口两侧均匀进行，两侧各不小于三倍的厚度且不小于100mm，如图3所示加热区以外的100mm范围内应予以保温

3预热温度宜在对口中心50-100mm范围内进行测量，测量点应根据焊件情况均匀分布。

                              图3

6.4焊接方法和要求

6.4.1一般要求

1）焊接方法：本铬钼合金钢宜采用氩电联焊（GTAW+SMAW）。

2）定位焊时，焊接定位焊缝的焊接材料和焊接工艺应与根部焊接相同，且由合格焊工施焊。铬钼合金钢定位焊时，背面应进行氩气保护。定位焊缝应均匀分布，其长度、厚度和间距应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂，且不少于4点（处），高度不应超过壁厚的2/3。定位焊缝应保证焊透及熔合良好，不得有气孔、夹渣等缺陷。

3）在焊接根部焊道前，应对定位焊缝进行检查，当发现缺陷时应处理后方可施焊。

4）严禁在坡口以外的母材表面引弧和试验电流，并应防止电弧擦伤母材，必要时可设置引弧板和收弧板，引弧板和收弧板的材质应根母材一致。

5）焊接时应保证起弧和收弧质量。多层多道焊时应注意层间缺陷，层间接头应错开，多道焊时，焊缝表面焊道应排列整齐。

6）要求焊前预热的焊件，要严格控制层间温度，其层间温度不应低于规定的预热温度，且不高于400℃。

7）焊接时，管内应防止穿堂风，防止焊缝出现气孔和淬硬现象。

8）所有仪表的凸缘焊接应尽量在地面进行，流量孔板焊接里口一定要焊透且与母材要平缓过渡。孔板与管道点焊后，需经监理代表、建设单位代表共同检查合格后方可施焊。

6.4.2铬钼合金钢的焊接

1）焊接方法：按6.4.1的第1）条规定。

2）各种低合金钢均有不同程度的淬硬倾向，容易在焊缝和热影响区产生裂纹，因此在焊接这种钢时应充分考虑这些特点，通常选择合理的焊接方法，选用合适的焊接材料、采用小电流、小线能量、多层多道焊、严格控制层间温度等工艺措施。

3）焊接要求：采用抗裂性能较好的碱性焊条。焊条焊前应按规范要求进行烘烤，以降低焊缝金属中的含氢量避免产生氢致裂纹。施焊时焊条必须装在焊条保温筒内保温。

4）焊接时，每一道焊口尽量连续焊完，如因停电等原因必须停焊时，必须用氧－乙炔火焰加温至后热温度，然后用保温材料包好缓冷，再焊时须重新预热方可施焊。

5）按规范要求的温度进行焊前预热和焊后热处理，如因透视等原因不能及时处理时，焊完后焊工应先自检焊缝外表面有无气孔、咬边等，如需补焊应立即补焊，再进行后热处理，后热的温度为300～350℃，时间为0.5h，用保温材料包好缓冷。                        

6.5 焊缝返修

外观检验和无损检测不合格的焊缝要进行返修，返修时应按原工艺进行返修，一般采取挖补的方法返修。补焊前要彻底清理缺陷，补焊后按原要求进行外观和无损探伤检查，合金钢返修时应做预热、后热缓冷，合格后进行热处理。同一缺陷位置上的返修次数不应超过二次，超过两次返修的焊缝，应由焊接责任工程师制定返修方案后，方可进行焊接。

6.6焊缝表示

1）工程技术员应按管线号在单线图编写焊口号。

2）当焊工每焊完一道焊口时，施工作业组应在单线图的焊口上注明焊工的钢印号及施焊日期。

3）有透视比例的焊口，已透视完的焊口应在单线图的焊口号上注明透视日期，并在焊缝上用记号笔写上焊工代号。

4）施工作业组应认真填写管道焊接记录。

7焊后热处理

由于12Cr1MoVG易产生焊后延迟裂纹，所有焊缝焊后立即做后热处理。        

1）焊后热处理宜采用整体或局部热处理的方法。

2）焊后热处理应按规定的热处理参数严格的升温、恒温和降温过程

3）局部热处理采用电加热法，加热范围以焊缝中心为基础，两侧各不小于焊缝宽度的三倍，且不小于25mm，加热区以外的100mm范围应予以保温（见图4）。

4）测温仪宜采用热电偶且固定在悍件上，并用自动记录仪记录热处理曲线。测温点应均匀分布

5）管道焊接接头的热处理质量采用硬度测定法进行检验。检验数量为焊接接头总数的20%且不少于一个焊接接头。每个焊接接头检出不少于一处，每处三点，焊缝、热影响区、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的（HB）加100且不超过下列规定为合格：

a）合金总含量小于3%，HB小于或等于270；

b）合金总含量为3%-10%时，HB小于或等于300；

c）合金总含量大于10%时，HB小于或等于350.

      硬度值超过规定值时，应加倍检验，仍不合格时应重新进行热处理，并重新测定硬度值。

8焊接检验

8.1焊前检查

1）焊前检验的目的是预防和减少焊接时产生缺陷的可能性。焊前应对管道的标识、法兰等进行识别，以免用错焊材。

2）对焊丝、焊条进行必要的检查，焊材上的标识是否明显，以免用错。还要对坡口角度、对口间隙、钝边及错边量以及金属表面的缺陷，预热温度等进行检查。

8.2  焊接中的检验

焊接中的检验目的是防止焊接过程中缺陷的形成和及时发现缺陷后进行处理，主要是对焊接设备运行情况，焊接规范和焊接工艺执行情况以及多层多道焊过程中夹渣、未焊透等缺陷、层间温度等的自检。

8.3  焊缝的外观检查

焊缝的外观检查是用肉眼或低倍放大镜检查清理干净的焊缝上有无外观可见的超标缺陷，如咬边、气孔、夹渣、裂纹、弧坑、焊瘤等，并用测量工具检查焊缝的外形尺寸是否符合要求。

8.4  焊缝的内部质量检验

通过射线或超声探伤来检验焊缝内在的质量，保证焊接接头的机械性能。管道焊缝的内部质量，应按设计文件的规定进行射线照相检验或超声波检验。有毒、可燃介质管道焊缝按《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2011的相关规定进行检验，其他管道焊缝根据建设单位意见射线照相检验数量和质量等级按《化工金属管道工程施工及验收规范》GB50235－2010执行。管道焊接接头的无损检测按JB4730进行焊缝缺陷等级评定。

1）射线检测时，射线透照质量等级不得低于AB级，焊接接头合格等级见附录一；超声波检测时，焊接接头Ⅰ级合格；磁粉检测和渗透检测的焊接接头Ⅰ级合格。

2）合金钢焊缝光谱分析检查数不少于10％，如发现有材质不符，则应复查该项目的焊缝金属100％的光谱分析。

3）合金钢的无损检测应在焊完24h后进行。

8.5  无损检验的结果若有不合格时，应按如下规定处理：

若抽样检验发现需要返修的焊缝缺陷时，除返修该焊缝外，还应采用原规定方法按下列规定进一步检验

1）每出现一道不合格焊缝应再检验两道该焊工所焊的同一批焊缝，当这两道焊缝均合格时，应认为检验所代表的这一批焊缝合格。

2）当这两道焊缝出现不合格时，应对每道不合格焊缝应再检验两道该焊工的同批焊缝。再次检验的焊缝合格时可认为检验所代表的这批焊缝合格。

3）当再次检验又出现不合格时，应对该焊工所焊的同一批焊缝全部进行检验。

9焊接质量保证措施

按照公司安全质量管理体系要求建立质保体系。

1）建立明确的焊材采购制度，焊材采购员应具备足够的焊接材料基本知识，了解焊接材料在焊接生产中的用途及性能。焊材在合格供方中定点采购，以取得稳定的质量。

2）设立焊材一级库，并设一级库焊材管理员。一级库焊材管理员应具备有关焊接材料保存的基本知识，熟悉本岗位的各项管理程序和制度。焊材管理员应对焊材入库登记、焊材发放等管理，并认真填写焊材入库登记表、焊材发放记录，确保准确无误。

3）在施工队设焊材二级库，并设专职焊条烘烤员，焊条烘烤员应熟悉焊条烘烤及保温设备操作规程，熟悉本岗位的各项管理程序和制度，严格按照“焊条烘烤规范”进行烘烤。焊条烘烤员对焊条烘烤、发放、回收等管理，并认真填写焊条发放与退回记录卡。

4）焊工必须持有按《锅炉压力容器压力管道焊工考试规定》考试合格的合格证，同时根据焊工资质挑选技术较好、身体健康的焊工。

5）设立专职焊接质量检查员对焊接质量实施检测，确保焊接质量。

6）在施焊前，焊接责任工程师进行焊接技术和安全交底，焊接工艺员编制焊接工艺卡并发给施工技术员和作业组。

7）施焊前，各种焊口形式、材质都应按规定做相应的工艺评定。

8）焊工认真熟悉焊接方案和焊接工艺卡，在施焊时，严格按焊接工艺执行，凡与焊接工艺要求不符时，焊工应拒绝施焊。

10焊接施工安全措施和文明施工措施

10.1焊接施工安全风险识别

按照公司职业安全健康管理体系的要求，对本工程工艺管道焊接中可能存在的安全风险识别如下：

1）焊接过程中设备漏电事故

2）焊接电缆漏电事故

3）焊工触电事故

4）高空堕落事故

5）火灾、爆炸事故

6）电弧光打眼

7）灼伤、烫伤

8）砂轮机伤人

9）空中重物击伤人和设备

10）X射线透照误伤人

10.2 焊接施工安全措施

经上述安全风险分析，在焊接作业中主要采取以下针对性安全措施：

1）安全教育。在施工前，要对每位职工进行安全教育，将可能发生的安全隐患向工人逐一分析、解释，并将采取的针对性预防措施及发生事故后采取的紧急预案向工人逐一分析、解释，做到人人心中有数，树立安全第一的施工意识，并能在施工中自觉地遵守安全规定。

2）进入现场必须正确佩戴安全防护用品，各工种必须按安全操作规程进行作业。

3）施工现场要有专职安全员，施工队长和作业班长组长要做好兼职安全员的工作，特殊工种要持有本工种合格证。

4）吊装作业时，吊装前要认真检查起重设备的机械性能，严格执行起重作业的“十个不准吊”。吊车下及吊装物移动路线下，严禁行走和站人；交叉作业时，严禁从高空向下乱扔物体。以免空中物体击伤人和设备。

5）电焊机、电焊把线等电气设备作用之前要由电工检查合格，要安全接地或接零，电焊把线要绝缘良好，焊机要由专人操作，要搭设焊机防雨、防晒棚，以避免焊接过程中设备漏电事故和焊接电缆漏电事故。

6）焊工要穿绝缘胶鞋，戴绝缘手套，下雨天要采取防雨措施（如可能，最好暂停施焊），要将潮湿的工件表面用气焊把烘烤干，以避免触电。登高作业必须系挂好安全带，要注意防滑，避免跌倒和坠落。

7）施工时，动火处附近不得有易燃易爆物品，离明火距离不少于10m；氧气、乙炔瓶存放要搭设防晒棚，氧气、乙炔瓶两瓶之间的安全距离≥10m；施工现场要配备足够的灭火器，以避免火灾和爆炸事故的发生。

8）焊接、砂轮打磨和切割时，焊工要穿绝缘胶鞋、戴绝缘手套和防护眼睛，同时要注意彼此之间的距离，采取适当的挡护，以免电弧光打眼、熔融性飞溅物灼伤和烫伤。

9）在使用砂轮机打磨时，手要握紧砂轮机把，采用正确的打磨方式，不可用力过狠，头要偏在砂轮机的一侧，以免砂轮片破碎飞出和砂轮机反弹出来伤人。

10）焊工应注意焊条头的回收，避免焊条头从高处掉落击伤他人。

11）射线探伤工作原则上安排在中午和夜晚施工人员休息时进行（最好是夜晚休息时）若紧急情况下需工作时间探伤，则必须经项目经理部、业主/监理批准。射线探伤时要设警戒线和警告牌，以免X-射线透照误伤人。

12）严格遵守动火、动电制度，所有带电设备必须接地并有防风防雨设施，风雨后要对电源进行仔细检查合格后方可施工。

13）严禁违章指挥、违章作业在现场发生。

14）夜间施工时必须有充足的照明。

10.3焊接文明施工措施

1）电焊机要统一摆放。收工时，电焊把线、气焊带要盘好，悬挂整齐。

2）焊条不得到处乱扔，要随时注意焊条头的收集，并统一处理。

3）坚持文明施工，随时清理作业区内的闲杂物品，及时回收施工现场的边角余（废）料。

11附录

附录一  濮阳永金化工20万吨/年乙二醇工艺管道（铬钼合金钢）焊缝无损检测比例

目   录

1编制说明    1

2编制依据    1

3工程概况    1

4被焊材料的理化性能和焊接性能    2

5焊接技术管理    2

6焊接工艺    5

7焊后后热    10

8焊接检验    10

9焊接质量保证措施    11

10焊接施工安全措施和文明施工措施    12

11附录    14