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1、河南開祥化工有限公司甲醇聯(lián)合裝置建筑安裝工程15CrMo鉻鉬鋼管道焊接及熱處理施工方案中國化學(xué)工程第十四建設(shè)公司二OO四年十一月二十八日目 錄1、工程概況2、編制依據(jù)3、15CrMo耐熱鋼管道焊接性分析4、焊接人員和焊接設(shè)備要求5、焊工代號、焊接材料管理6、焊接準(zhǔn)備7、焊接及熱處理施工程序8、焊接及熱處理工藝9、焊接檢查10、焊接和熱處理防護(hù)措施11、質(zhì)量保證措施12、安全保證措施1、 工程概況20萬噸/年甲醇聯(lián)合裝置部分工藝管道采用了15CrMo耐熱鋼材質(zhì)，15CrMo管道可焊性較差，需焊前預(yù)熱，焊后要求進(jìn)行熱處理。15CrMo管道的焊接是本裝置焊接施工的難點(diǎn)這一。施工時必須由具備15CrM2、o管道焊接資格和經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀焊工施焊。焊前要求進(jìn)行焊接工藝評定、焊工考試和編制出合理的焊接工藝措施。2、 編制依據(jù)2.1現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)金屬管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50236-98）2.2 鋼制壓力容器焊接工藝評定（JB4708-2000）；2.3石油化工工程鉻鉬耐鋼管道焊接技術(shù)規(guī)程（SHJ520-91）；2.4 我公司承建的多套煉油、石化、化肥和甲醇裝置焊接方案及施工經(jīng)驗(yàn)；2.5 我公司焊接工藝評定匯編。3、 15CrMo耐熱鋼管道焊接性分析3.1 15CrMo屬低合金珠光體耐熱鋼，具有良好的金屬抗氧化性、熱強(qiáng)性和抗氫蝕性能。該鋼種經(jīng)正火加回火或高溫回火后的顯微組織是鐵素體加珠光體。但在3、焊接狀態(tài)下，焊接頭內(nèi)往往出現(xiàn)貝氏體和FeC，這對耐氫蝕性能和耐高溫性能是不利的。特別是貝氏體，它是合金元素和殘余奧氏體的偏轉(zhuǎn)造成的。具有高的含碳量和顯微硬度，需要通過回火來消除。因此要求焊接必須預(yù)熱，焊后進(jìn)行熱處理。預(yù)熱溫度150200，焊后熱處理溫度380720。15CrMo有一定過熱傾向，焊接過程中嚴(yán)重過熱時，焊接接頭內(nèi)會出現(xiàn)網(wǎng)狀鐵素體和粗大魏氏組織，使接頭脆化。因此焊接過程中應(yīng)控制焊接熱輸入（包括預(yù)熱溫度、層間溫度、焊接線能量）。15CrMo鋼焊后進(jìn)行高溫回火處理可達(dá)到降低焊接接頭的硬度，促使氫從焊接區(qū)逸出，使組織穩(wěn)定，改善機(jī)械和高溫性能的目的。另外15CrMo管焊后會產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力4、。對耐氫蝕很不利。焊后高溫回火也可以消除焊接頭的殘余應(yīng)力。3.2 控制焊接區(qū)組織轉(zhuǎn)變的進(jìn)程是焊接質(zhì)量控制的要點(diǎn)。在焊接過程中必須嚴(yán)格控制焊件的層間溫度，使其保持在預(yù)熱溫度或更高的溫度。其次要控制從層間溫度冷卻至焊接后熱處理開始的時間間隔。焊后若不能及時進(jìn)行焊后熱處理，應(yīng)立即進(jìn)行后熱處理。15CrMo管道的化學(xué)萬分和機(jī)構(gòu)性能見下表15CrMo管道化學(xué)成分和機(jī)械性能元 素 含 量 (%)CMnSiCrMoSP0.120.18040.70.170.37081.1040.550.030.035機(jī) 械 性 能b(Mpa)s(Mpa)HBAk(J/cm2)440294221871184、 焊接人員和焊接設(shè)5、備要求4.1 焊工參加15CrMo鉻鉬鋼管道焊接的焊工必須按鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則經(jīng)過考試，取得技術(shù)監(jiān)督部門頒發(fā)的焊工合格證，具備15CrMo管焊接合格項(xiàng)目，且具備15CrMo管焊接經(jīng)驗(yàn)，才能參加本工程15CrMo管道焊接施工。4.2 焊接和熱處理責(zé)任工程師本工程建立安裝質(zhì)量保證體系，15CrMo管道焊接時焊接和熱處理責(zé)任工程師必須到崗。焊接責(zé)任工程師和熱處理責(zé)任工程師，應(yīng)具備15CrMo管道焊接及熱處理經(jīng)驗(yàn)。4.3 焊接檢驗(yàn)員焊接檢驗(yàn)員即無損檢測人員須具備II級以上射線探傷資格證。4.4 15CrMo管道焊接人員配備計(jì)劃見表4-4 （表4-4）序號工 種人 數(shù)資 格1焊工4具備D/Ws2-6、13、14焊接合格項(xiàng)目2熱處理工23焊接技術(shù)員1焊接責(zé)任工程師擔(dān)任4熱處理技術(shù)員1熱處理責(zé)任工程師擔(dān)任5焊接檢查員1質(zhì)檢責(zé)任工程師擔(dān)任6焊接檢驗(yàn)員2具備RTII級探傷資格證4.5 焊接及熱處理設(shè)備要求及配備15CrMo管道焊接全部采用先進(jìn)的ZX7-400ST型電弧焊/氬弧焊兩用直流逆變焊機(jī)。焊后使用繩型電加熱器和DWA-180KW電腦溫控設(shè)備進(jìn)行熱處理。5、 焊工代號、焊接材料管理5.1 焊工代號管理l 對參與本工程施工的焊工進(jìn)行統(tǒng)一編號。焊工代號一經(jīng)確定，在施工過程中不再變動，一名焊工離崗后，與其對應(yīng)的焊工代號即相應(yīng)空缺。l 將具備焊工姓名、對應(yīng)代號和合格項(xiàng)目的焊工登記表交項(xiàng)目部一份。l 焊7、工必須在他本人施焊的焊接接頭上，距焊縫最后收弧處20mm部位用鋼印打上本人代號。l 焊接責(zé)任工程師應(yīng)作好焊接記錄，并將焊縫代號及其所焊焊工代號在焊接記錄圖上標(biāo)出。5.2焊接材料管理加強(qiáng)焊材管理，對鉻鉬鋼管道專用焊材采取如下特殊管理措施：l 焊條的保管、烘干、發(fā)放統(tǒng)一由供應(yīng)部門負(fù)責(zé)，供應(yīng)部門設(shè)鉻鉬鋼管道專用焊材庫和焊材烘干室、配備去濕機(jī)和干濕溫度計(jì)以及溫濕度自動記錄儀使焊條庫相對溫度保持在60%以下。l 焊條分類堆放，并有明顯標(biāo)識，注明焊條牌號和規(guī)格。l 根據(jù)勤務(wù)員進(jìn)度和安排，焊條烘干負(fù)責(zé)人憑焊接責(zé)任工程師簽發(fā)的領(lǐng)用單領(lǐng)取焊條并進(jìn)行烘干。l 焊條啟封后首先由焊條烘干負(fù)責(zé)人對焊條進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)8、合格后立即放入烘箱，經(jīng)過烘干的焊條轉(zhuǎn)入恒溫箱內(nèi)存放并做好記錄。l 焊工憑焊接責(zé)任工程師簽發(fā)的焊條領(lǐng)用卡和焊條筒去領(lǐng)取焊條（以根計(jì)）。l 焊工焊前核對焊條尾部的色標(biāo)，確認(rèn)無誤后方可使用，當(dāng)班所剩焊條和焊條頭應(yīng)退回洪干室，按規(guī)定重新烘干并標(biāo)識，經(jīng)二次烘干仍未用完的焊條不得用于正式工程。l 焊絲使用前用砂紙打磨表面的氧化膜，然后用丙酮擦洗脫脂。6、 焊接準(zhǔn)備6.1 材料驗(yàn)收對到仙的15CrMo管道及管件，除對質(zhì)量證明文件和外觀進(jìn)行驗(yàn)收外，還應(yīng)進(jìn)行100%的光譜及硬度檢查，確認(rèn)材質(zhì)無誤和其熱處理狀態(tài)符合退火狀態(tài)供貨的要求，其硬度187HB。6.2 焊接工藝評定焊接前嚴(yán)格按公司質(zhì)量保證手冊中焊接控制程序9、和熱處理控制程序要求進(jìn)行焊接工藝評定。焊接工藝評定試件采用與正式焊相同的管材、焊接材料和相同的焊接條件。6.3 編制焊接及熱處理工藝規(guī)程根據(jù)焊接工藝評定報(bào)告和工程情況，編制焊接及熱處理工藝規(guī)程。6.4 焊工培訓(xùn)考試焊工正式焊接前必須模擬現(xiàn)場條件進(jìn)行練習(xí)培訓(xùn)，只有通過業(yè)主主持的考試后才能上崗正式焊接。7、 焊接及熱處理施工程序15CrMo鉻鉬鋼施焊程序見圖7-1焊前準(zhǔn)備坡口制備坡口檢測組 對預(yù) 熱定 位 焊充 氬預(yù) 熱焊 接熱處理 N 硬度檢測R T N Y U T M T 交付安裝或交付試壓 N Y（圖7-1）15CrMo鉻鉬鋼施焊程序圖8、 焊接及熱處理工藝8.1 焊接及熱處理工藝參數(shù)15C10、rMo管道焊接及熱處理工藝參數(shù)見下表8-1和表8-2：（表8-1）15CrMo焊接方法TIG+SMAW焊接材料焊 條R307焊 絲TIG-R30焊條烘干溫度時間（350-400）2h坡口加工方 法機(jī)械加工坡口角度605坡口鈍邊1.50.5焊前預(yù)熱溫度150-200焊前預(yù)熱方法電加熱法管內(nèi)保護(hù)充Ar規(guī)范參數(shù)線能量適當(dāng)增大，一個焊口應(yīng)連續(xù)焊完層間溫度（）150-200后 熱立即300-350恒溫30min保溫緩冷焊 后熱處理熱處理溫度680-720恒溫時間min1087302199306301860加熱速度（/h）25010冷卻速度（/h）空冷（表8-2）焊接位置焊接層次焊接方法焊 材焊接電流焊接11、電壓(V)焊 接速 度(cm/min)保護(hù)氣體牌 號直徑(mm)極性電流(A)水平固定打底層TIGTIG-R302.5正接150-12013-144-6Ar氣其余層SMAWR3073.2反接90-10022-245-73.290-10022-245-73.290-10022-245-78.2 焊接及熱處理工藝要點(diǎn)8.2.1焊前準(zhǔn)備為保證焊縫背面成型良好，采用了氬弧焊打底。焊道坡口兩側(cè)里外1015mm范圍內(nèi)及所用焊絲都要徹底去除銹蝕、油污、結(jié)垢等雜物，直到吐現(xiàn)金屬光澤。施工現(xiàn)場設(shè)好防風(fēng)雨棚，避免穿堂風(fēng)和淋雨。8.2.2焊前預(yù)熱預(yù)熱的目的是減少焊件與焊縫的溫度梯度，降低焊接接頭的冷卻速度，降低溫差12、所造成的應(yīng)力和淬硬組織，預(yù)熱是防止冷裂紋產(chǎn)生的有效措施之一。預(yù)熱采用電加熱法，在坡口兩側(cè)均勻進(jìn)行，熱透而無局部過熱。預(yù)熱溫度為150-200，預(yù)熱范圍不小于100mm，加熱區(qū)以外的100mm范圍內(nèi)予以保溫。8.2.3預(yù)熱后立即進(jìn)行手工鎢極氬弧焊打底，打底焊應(yīng)一次連續(xù)焊完。底層焊道要求焊透、成型好、焊肉厚度約3mm。8.2.4用手工電弧焊進(jìn)行填充蓋面，并在保持不低于預(yù)熱溫度的條件下，將焊縫一次連續(xù)焊完。如中斷焊接，須采取后熱、緩冷等措施。再進(jìn)行焊接前須檢查，確認(rèn)無裂紋后按原工藝要求繼續(xù)焊接。8.2.5后熱焊完后若不能及時進(jìn)行焊后熱處理，應(yīng)立即進(jìn)行300500、15-30min的后熱處理，保溫緩冷13、。加速氫的逸出，減少焊縫中的擴(kuò)散氬，降低接頭的焊接應(yīng)力，減少冷裂紋。8.2.6焊后熱處理8.2.6.1焊后熱處理是對15CrMo爐管進(jìn)行高溫回火，以改善組織，提高熱強(qiáng)性和消除殘余應(yīng)力。焊接熱處理時應(yīng)編制熱處理施工技術(shù)措施，在技術(shù)措施上，要逐根列出需熱處理的管道號，并明確熱處理參數(shù)。主管技術(shù)員要按圖紙及規(guī)范編制“熱處理委托單”，隨同管段圖下發(fā)給熱處理班組，并監(jiān)督執(zhí)行，確保熱處理工作進(jìn)行得及時、正確。熱處理的焊道應(yīng)包含儀表管咀、加強(qiáng)管接頭，支吊裝角焊縫等，不得遺漏。8.2.6.2焊后熱處理采用（繩型電加熱器）電加熱法，用硅酸鋁纖維棉保溫，DWA-180Kw電腦溫控設(shè)備自動測溫和打印熱處理曲線。熱處14、理工藝曲線見下圖。()80070020 (0.51.0)h7006005004003002001000 0 1 2 3 4 5 時間（h）9、 焊接檢查9.1 外觀檢查外觀質(zhì)量要求應(yīng)符合表9-1。 （表9-1）焊縫外形尺寸焊縫表面缺陷焊縫成型焊縫余高(mm)焊縫每側(cè)增寬(mm)裂紋、氣孔、夾渣咬 邊 尺 寸深度mm長度mm與母材圓滑 過 渡022不允許0.5110%L9.2 內(nèi)部檢查9.2.1對接焊縫進(jìn)行100%無損檢測。射線檢測合格等級為II級。9.2.2對先進(jìn)行無損檢查后進(jìn)行熱處理的焊縫，焊后熱處理完成后，對熱處理焊口作10%超聲檢測，以無裂紋為合格。9.3 硬度檢測9.3 .1 15Cr15、Mo材料在焊接過程中不可避免地會產(chǎn)生貝氏體淬硬組織。若焊后熱處理不完善，會殘存一些淬硬組織，形成高硬度區(qū)。高硬度區(qū)的存在為脆性裂和應(yīng)力腐蝕開裂提供了基礎(chǔ)條件。9.3.2 熱處理后，用硬度測定法對熱處理質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。應(yīng)對焊縫、熱影響區(qū)及其附近母材分別抽檢表面布氏硬度，抽檢數(shù)量應(yīng)不小于熱處理焊口總量的10%，所測硬度值應(yīng)符合要求，否則，必須重新進(jìn)行熱處理并做硬度測試。10、 焊接和熱處理防護(hù)措施10.1焊接須采取可靠的防風(fēng)措施。10.2管道的焊接在預(yù)制平臺四周搭設(shè)大型臨時防風(fēng)棚。10.3工藝管道焊接時在管口要用塑料帽封閉，焊口處用可拆移帆布擋風(fēng)棚擋風(fēng)。10.4熱處理時管道兩湍應(yīng)封閉，防止穿堂風(fēng)。116、1、 質(zhì)量保證措施11.1 施工前編制焊接和熱處理工藝并以焊接和熱處理工藝卡形式向施工班組進(jìn)行技術(shù)交底。11.2 焊接過程中，焊工必須嚴(yán)格遵守工藝紀(jì)律。焊接技術(shù)人員和焊接檢查員加強(qiáng)監(jiān)督檢查，發(fā)現(xiàn)違規(guī)違紀(jì)現(xiàn)象及時予以糾正。11.3 經(jīng)自檢、專檢發(fā)現(xiàn)的不合格焊口及時進(jìn)行返修。11.4 及時做好各種焊接記錄。11.5 無損探傷人員及時反饋探傷信息，以便組織不合格焊口的返修。11.6 建立焊接質(zhì)量優(yōu)劣與職工收入掛鉤制度。焊接質(zhì)量一貫優(yōu)良的施工班組和焊工個人給予獎勵，而焊接質(zhì)量較差的施工班組和焊工個人則視不合格數(shù)量給予相應(yīng)處罰。12、 安全保證措施焊接施工人員除需遵守一般的安全規(guī)定外，另應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：12.1所有焊機(jī)必須有可靠接地；12.2管工組對時必須配帶防紫外線眼鏡；12.3進(jìn)行射線探傷時，應(yīng)設(shè)立警戒區(qū)，防止外人誤入被照。