合成氨装置焊接施工技术方案.doc

阿克苏华锦大化肥节能技改项目焊接施工技术方案组织编制：审 核：批 准：中国化学工程第七建设有限公司 年 月 日一、概述1、一个工程的总体施工质量，保证焊接质量是关键之一，而无损检测是检验焊接质量的重要手段。2、本工程为阿克苏大化肥节能技改工程,其焊接的主要钢材有碳钢(53-B、A106-B、API 5L、Q235-B)、低温钢（16Mn）、耐热合金钢（P5、P11、P22）、不锈钢（TP304、TP304/TP304L、TP304H）等。3、焊接管理执行公司企业标准-压力管道安装作业指导书焊接管理工作程序（QG/CC-7.PP.0503.018-02）。4、无损检测管理执行公司2002年的修订版无损检测管理制度。二、焊接工艺评定1、在焊工考试和工程焊接施工前应按照NB/T 47014-2001承压设备焊接工艺评定对被焊材料进行焊接工艺评定，以保证用于实际产品施焊的焊接工艺的可靠性。2、焊接工艺评定执行有关规范和公司企业标准压力管道安装作业指导书焊接工艺评定试验工作程序（QG/CC-7.PP.0503.019-02）（见下图）。焊接工艺评定报告审批试验方案试 验 过 程试件的检查和试验确 定 评 定 项 目重 新 评 定NONOYES图表2.2 焊接工艺评定试验工作程序3、公司现有的焊接工艺评定项目可满足本工程现场焊接施工的需要。三、焊工1、所有焊工必须按锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则经焊工考试合格，取得国家质量技术监督局颁发的焊工合格证后方可参加焊接施工，且只能在自己考试合格的项目范围内施焊。2、焊工焊接资格的控制执行公司企业标准压力管道安装作业指导书焊工资格控制程序（QG/CC-7.PP.0503.0.20-02）（见下图）。YESYESNONOYES了解工程情况确定焊工考试项目焊工资格审查培训和练习焊工提出考试审请焊工考试签发合格证焊接工作补考试件检查和试验图表 焊工资格控制程序3、公司现有数百名持有碳钢、铬钼钢、合金钢、不锈钢等持证焊工。四、焊接方法和焊接材料如设计文件和图纸资料对焊接方法和焊接材料无具体规定，则按下列原则选用焊接方法和焊接材料。1、碳钢及低温钢管道 对于一般碳钢管道，如循环水、废水、污水等管道，采用手工电弧焊。图表4.1.1 一般碳钢管道焊接方法和焊接材料管材焊接方法焊接材料根层填充及盖面层根层填充及盖面层CS（Q235B）SMAWSMAWCHE427CHE427 对于所有蒸汽、气体和工艺液体管道，对接接头的根部焊道应采用氩弧焊，填充和盖面层采用手工电弧焊。 小直径管道（DN2）所有焊道全部采用氩弧焊图表4.1.2 重要碳钢管道和低温钢管道焊接方法和焊接材料管材焊接方法焊接材料根层填充及盖面层根层填充及盖面层CS（20#、A106-B、53-B、API 5L）GTAWSMAWCHG-56CHE50716MnGTAWSMAWTGS-1NCHE5072、耐热合金钢管道 对接接头的根部焊道应采用氩弧焊，禁止使用手工电弧焊。 填充和盖面层采用手工电弧焊。 小直径管道（DN2），所有焊道全部采用氩弧焊。 根据不同的耐热合金钢管材选用相应的氩弧焊焊丝和焊条。(5) P5和P22焊接焊缝背面需要充氩气保护。(6) 所有焊接破口需要PT检测合格后方可焊接。(7) 焊接前必须进行焊前预热，焊后后热处理。图表4.2 耐热合金钢管道焊接方法和焊接材料管材焊接方法焊接材料根层填充及盖面层根层填充及盖面层P5GTAWSMAWH1Cr5MoCHH507P11GTAWSMAWER80S-B2E8018-B2P22GTAWSMAWER90S-GE9015-B33、奥氏体不锈钢管道 对接接头的根部焊道应采用氩弧焊，禁止使用手工电弧焊。 填充和盖面层采用手工电弧焊。 小直径管道（DN2），所有焊道宜全部采用氩弧焊。 根据不同的铬镍奥氏体不锈钢管材而选用相应的焊丝和焊条。 （5）焊缝背面充氩气保护。图表4.3 一般奥氏体不锈钢管道焊接方法和焊接材料管材焊接方法焊接材料根层填充及盖面层根层填充及盖面层TP304/TP304LGTAWSMAWER308LE308L-16TP304HGTAWSMAWER308HE308H-164、奥氏体不锈钢与碳钢异种管材的焊接 对接接头的根部焊道采用氩弧焊，禁止使用手工电弧焊。 填充和盖面层采用手工电弧焊。 小直径管道（DN2），所有焊道宜全部采用氩弧焊。图表4.4 SS与CS异种管道焊接方法和焊接材料管材焊接方法焊接材料根层填充及盖面层根层填充及盖面层SS-CSGTAWSMAWER309E309-16五、焊前准备1、坡口制备（1） 焊接坡口形式及尺寸应符合设计文件和焊接工艺指导书的规定。若设计无规定，其选用应根据易于保证焊接质量、填充金属量少、熔合比小、便于操作等原则综合考虑。2坡口加工方法 （1） 碳钢：机械方法或氧乙炔火焰切割。（2） 低温钢：机械方法或氧乙炔火焰切割。（3） 铬钼钢：机械方法或氧乙炔火焰切割。（4） 不锈钢：机械方法或等离子切割。（5） 坡口加工后应进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层和夹渣等缺陷。（6） 当采用氧乙炔火焰切割或等离子切割时，应对坡口表面进行清理，清除熔渣、氧化皮，并打磨影响焊接质量的表面层，并应达到平整光滑、无毛刺和飞边。（7） 若设计要求对坡口表面进行无损检测，应按设计规定进行。（8） 对于需在现场割开重新组对焊接的坡口，切割和坡口加工时应从焊缝中心切割，切割后应将剩余焊缝及热影响区打磨掉。3、组对与定位（1） 一般要求a.组对前应将坡口及其内外表面不小于20mm范围内的油、漆、垢、锈、毛刺及镀锌层等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。 b.焊件组对时应垫置牢固，并应采取措施防止焊接和热处理过程中产生附加应力和变形。 c.除设计规定需进行冷拉伸或冷压缩的管道外，焊件不得进行强行组对。 d.位焊 焊接定位焊缝时，应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并应由合格焊工施焊。 定位焊缝应分布均匀，其长度、厚度和间距，应能保护焊缝在正式焊接过程中不致开裂。 在焊接根部焊道前，应对定位焊进行检查，当发现缺陷时应处理后方可施焊。 与母材焊接的工卡具其材质宜与母材相同或同一类别。拆除工卡具时不应损伤母材，拆除后将残留焊疤打磨修整至与母材表面齐平。（2） 不同管材的特殊要求a.碳钢、低温钢和铬钼钢 管子或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量不宜超过管壁厚度的10%，且不大于2mm。 不等厚对接焊件组对时，薄件端面应位于厚件端面之内。当内壁错边量超过上述规定时，应按设计规范规定对焊件进行加工。b.奥氏体不锈钢 管子或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量不宜超过管壁厚度的10%，且不大于2mm。 不等厚对接焊件组对时，薄件端面应位于厚件端面之内。当内壁错边量超过上述规定时，应按设计规范规定对焊件进行加工。 坡口两侧100mm范围内，在施焊前应采取防止焊接飞溅物玷污焊件表面的措施。4、焊接材料焊接材料是保证焊接质量的一个重要因素，因此必须加强焊接材料的管理。焊接材料管理执行公司企业标准压力管道安装作业指导书焊接材料管理工作程序（QG/CC-7.PP.0503.021-02）。 验收入库一般要求焊材检查焊材牌号、规格、批号和质量证明书等。特殊要求焊材验收入库后还必须对焊材进行复验。 焊材保管（一级库和二级库）库房要求：通风良好，配备防潮去湿设施，保证室内温度不低于5，相对湿度不大于60%。堆放要求：焊材堆放在货架上，且按种类、牌号、规格和批号等分类放置，并挂牌。 焊条烘烤焊接责任师根据有关规定和技术要求编制焊条烘烤条件，焊材库管员严格按此条件对焊条进行烘烤和保温。烘箱应有自动恒温装置，测温仪表要按时校验，烘箱定期维修，确保设备完好。焊条烘烤前应检查外观质量，去除药皮开裂、脱落、偏心与受潮严重的焊条。不同牌号和规格的焊条在同一烘箱烘烤时应放在烘箱内的不同部位。烘烤时焊条堆放不宜过厚，以使焊条干燥均匀。烘烤好的焊条存放在保温箱中待用。 焊材发放焊工凭“领料单”领用焊材。焊条应放置在焊条保温筒内，焊条在保温筒内不得超过4小时，否则需重新烘烤后使用。 焊材回收焊工应将当天未使用完的焊条交回焊材库。回收的焊条应重新按烘烤条件进行烘烤后发放，重新烘烤的次数不得超过两次。 焊丝使用前应清除其表面的油污，锈蚀等。 手工钨极氩弧焊采用铈钨棒或钍钨棒。 氩弧焊所用氩气的纯度不低于99.96%。六、焊接工艺1、焊接工艺指导书（焊接工艺卡）施焊前，焊接责任师根据焊接工艺评定编制焊接工艺指导书（焊接工艺卡），用于指导现场的焊接施工。2、焊接环境要求：（1） 焊接的环境温度应能保证焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。（2） 焊接时的风速不应超过下列规定，当超过规定时，应有防风设施。手工电弧焊：8M/S氩 弧 焊：2M/S（3） 焊接电弧1m范围内的相对湿度不得大于90%。（4） 当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪或在下雨刮风期间，焊工及焊件无保护措施时，不应进行焊接。（5） 当焊件温度小于0时，应在始焊处100mm范围内预热到15以上。3、预热（1） 焊前预热温度应根据图样或设计规范的要求，但均应经焊接工艺评定验证，当设计无规定时，应按以下规定执行。 图表6.3.1 常用管材焊前预热条件（碳素钢和合金钢）钢 种焊前预热壁厚（mm）温度（）CS30100-20016Mn15150-200P5任意250-350P11、P226200-300（2） 有不同预热要求的异种铁素体钢焊接时，预热温度应基于较高等级的钢种。（3） 预热宽度应为4倍管壁厚度，但不少于100mm。（4） 大尺寸的厚壁管，应采用电加热。（5） 预热温度宜在距对口中心50-100mm范围内进行测量，测量点应根据焊件情况均匀分布。（6） 焊前和焊接过程中应保持所要求的预热温度。（7） 当采用钨极氩弧焊打底时，管道焊接前的预热温度可以按图表6.3.1规定是下限温度降低50。4、焊接（1） 一般要求a.严禁在坡口之外的母材表面引弧和试验电流，并应防止电弧擦伤母材。b.焊接时应采用合理的施焊方法和施焊顺序，特别对于大直径管和厚壁管更应如此，以减少焊接应力和焊接变形。c.施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满。 d.多层焊的层间接头应错开。e.管道焊接时，管道开启处应堵死，以防止管内有穿堂风通过。f.除工艺或检验要求需分次焊接外，每条焊缝宜一次连续焊完，当因故中断焊接时，应根据工艺要求采取保温缓冷或后热等防止产生裂纹的措施，再次焊接前应检查焊层表面，确认无裂纹后，方可按原工艺要求继续施焊。 g.需预拉伸或预压缩的管道焊缝，组对时对所使用的工卡具应在整个焊缝焊接及热处理完毕并经检验合格后方可拆除。 （2） 不同管材的特殊要求a 铬钼耐热钢的焊接 焊件达到预热温度后应及时进行焊接，在整个焊接过程中应保持预热温度在规定的范围内。 当设计温度低于425，且因现场施工条件难于进行焊后热处理时，经设计单位或建设单位同意，可选用高铬镍（25%Cr-13%Ni及以上）奥氏体焊接材料进行焊接，焊后不做热处理。 多层焊时层间温度应等于或稍高于预热温度。 需焊后热处理的焊缝，焊接完毕后应立即进行200-350、15min的后热，然后保温缓冷。b 奥氏体不锈钢的焊接 焊接电流一般比低碳钢时降低20%左右。 焊接时，应采用快速焊，等焊层冷却后再焊下一道，以减小焊缝过热，增强抗热裂纹的能力。层间温度应小于150。 焊接过程中，应采用小线能量、短弧，焊条最好不作（或稍作）横向摆动。应焊窄焊道，一次焊成的焊缝不宜过宽，一般不超过焊条直径的3倍。 焊接结束或中断时，收弧要慢，弧坑要填满，这样能防止火口裂纹。 管内通氩气时使用的水溶性纸要张贴牢固，氩气档板要安装可靠，以免影响保护效果。 奥氏体不锈钢焊接施工，应使用不锈钢丝刷，不锈钢尖头手锤和扁铲，电动砂轮机也必须专用，严禁作为它用。 根据设计规定对奥氏体不锈钢焊缝及其附近表面进行酸洗，钝化处理。七、焊缝返修1、焊缝返修时，缺陷消除采用砂轮打磨的方法，磨槽需修磨成适合补焊的形状，必要时需经着色检测确认缺陷已被清除后补焊。2、返修时应采用经评定合格的焊接工艺，若工艺上需预热时，预热温度应取上限，且预热范围应适当加大。3、返修部位应按原检测方法进行检测和评定。4、同一部位的返修次数不宜超过二次。返修应分析原因、制定措施，二次返修应经施工单位项目技术负责人批准。5、焊缝返修应在热处理前进行，已完成热处理的焊接接头发生焊缝返修时，返修后应重新进行热处理。八、焊接检验1、外观检查（1） 焊缝应在焊接完毕后立即清理，去除焊渣、飞溅物等，进行外观检查，焊缝应圆滑过渡，焊缝形状尺寸应符合设计规范的规定。（2） 焊缝外观质量应符合下列规定：a.设计文件规定焊缝系数为1的焊缝或规定进行100%射线照相检验或超声波检验的焊缝，其外观质量不得低于下表中的级。b 设计文件规定进行局部射线照相检验或超声波检验的焊缝，其外观质量不得低于下表中的级。c 不要求进行无损检验的焊缝，其外观质量不得低于下表中的级。图表8.1.2 焊缝外观质量分级标准缺陷名称质量分级裂 纹不允许表面气孔不允许 每50mm焊缝长度内允许直径0.3,且2mm的气孔2个孔间距6倍孔径 每50mm焊缝长度内允许直径0.4,且3mm的气孔2个孔间距6倍孔径表面夹渣不允许深0.1,长0.3,且10mm深0.2,长0.5,且20mm咬 边不允许0.05,且0.5mm,连续长度100mm,且焊缝两侧咬边总长10%焊缝全长0.1,且1mm,长度不限未 焊 透不允许不加垫单面焊允许值0.15,且1.5mm,缺陷总长在6焊缝长度内不超过0.2,且2.0mm,每100mm焊缝内缺陷总长25mm根部收缩不允许0.2+0.02,且0.5mm0.2+0.02,且1mm0.2+0.04,且2mm长度不限角焊缝厚不 足不允许0.3+0.05,且1mm, 每100mm焊缝内缺陷总长度25mm0.3+0.05,且2mm, 每100mm焊缝内缺陷总长度25mm角焊缝焊脚不对称差值1+0.1a2+0.15a2+0.2a余 高1+0.1b,且最大为3mm1+0.2b,且最大为5mm2、无损检测（1） 无损检测人员，应持有相应特种作业资格证。（2） 射线照相底片由级射线检测人员评定。（3） 由级检测人员填写检测报告，无损检测责任师审批签发送委托单位。（4） 委托单、原始记录、检测报告、射线底片及检测统计表由试验中心存档。（5） 无损检测方法、数量、标准应按照设计、规范的要求进行。无损检测执行下列标准：图表8.2.5 无损检测执行标准检测方法执 行 标 准RTJB4730 压力容器无损检测 PTJB4730 压力容器无损检测MTJB4730 压力容器无损检测UTJB4730 压力容器无损检测 （6） 对焊缝无损检验时发现的不允许缺陷，应消除后进行补焊，并对补焊处用原规定的方法进行检验，直至合格。对规定进行局部无损检验的焊缝，当发现不许缺陷时，应进一步用原规定的方法进行扩大检验，扩大检验的数量执行设计文件及相关标准。（7） 规定进行局部射线照相检验或超声波检验的焊缝，其检验位置由质检人员指定。没有规定进行射线照相检验或超声波检验的焊缝，质检人员应对全部焊缝的可见部分进行外观检查，当质检人员对焊缝不可见部分的外观质量有怀疑时，应做进一步检验。 （8） 射线照相检验或超声波检验应在被检验的焊缝覆盖前或影响检验作业的工序前进行。（9） 须在焊缝上开孔或开孔补强时，应对开孔1.5倍或开孔补强板直径范围内的焊缝进行无损检验，确认焊缝合格后，方可进行开孔，补强板覆盖的焊缝应磨平。（10） 焊缝的强度试验及严密度试验在射线照相检验或超声波检验以及焊缝热处理后进行。（11） 无损检测工作程序流程图：a 无损检测控制流程见图表8.2.12.1b 射线检测工作程序见图表8.2.12.2c 超声波检测工作程序见图表8.2.12.3d 磁粉检测工作程序见图表8.2.12.4e 渗透检测工作程序见图表8.2.12.5无损检测控制流程图YESNO接收委托单编制检测方案检测准备实施检测检测结果评定填写检测报告、审核、签发报告委托单、底片、记录报告存档填写返工通知单实施返工接收复检委托图表8.2.12.1 无损检测控制流程图射线检测工作程序图表8.2.12.2：射线检测工作程序超声波检测工作程序检测前准备编制工艺卡打磨探头移动区表面由持证人员担任检测调试仪器测探头入射点，前沿距离制作距离波幅曲线用直探头检测斜探头移动区母材缺陷焊缝初检，对需要记录的缺陷部位作出标记对初检标出的缺陷作详细复检记录、储存、打印出检测结果确定返修部位作检测评定记录返修后复检评定、记录检测实施评定缺陷等级检测评定记录复审出具报告，审核、签发图表8.2.12.3：超声波检测工作程序图表5.519：超声波检测工作程序磁粉检测工作程序检测前准备编制工艺卡打磨检测区表面由持证人员担任检测准备仪器、灵敏度试片、磁悬液、510倍放大镜检查仪器的电流表和仪器的提升力先布片检查仪器和磁悬液的综合性能严格按工艺卡规定的磁化方法，规范实施检测记录磁痕确定返修部位当有要求时，工件检测后应进行退磁返修后复检评定、记录检测实施评定缺陷等级检测评定记录复审出具报告，审核、签发作检测评定记录图表8.2.12.4：磁粉检测工作程序渗透检测工作程序图表8.2.12.5：渗透检测工作程序九、焊后热处理1、焊缝焊后热处理应在焊缝外观检查及规定的无损检验合格后进行。2、热处理按公司作业指导书热处理工作程序QG/CC-7 0503.022-02的要求执行（见图表9.2）。确定热处理项目和要求热处理工艺试验热处理方案热处理工艺卡热处理热处理报告不合格图表9.2： 热处理主要工作程序3、热处理工艺 热处理温度应按图样或设计规范的要求进行，但均应经焊接工艺评定进行验证，当无规定时，热处理宜符合图表9.3.1的规定；有不同热处理要求的异种铁素体钢，焊后热处理条件应基于较高等级的钢种。图表9.3.1 常用管材焊后热处理工艺条件（碳素钢和合金钢）钢 种焊后热处理壁厚（mm）温度（）CS30600-65016Mn19P5任意750-780P11任意720-750P22任意720-750 非合金钢管道热处理恒温时间应为每毫米壁厚2min2.5min，合金钢为每毫米3min。且恒温时间均不得小于30min，各测点的温度应在热处理温度规定的范围内，其差值不得大于50。 当温度升至300后，加热速率应按5125/ /h计算，且不得大于220/h。 恒温后的冷却速率应按6500 /h，且不得大于260/h，300后可自然冷却。 管道热处理加热方法热处理设备采用自动控温电加热设备。加热元件采用绳型和履带型电加热元件。保温采用陶瓷纤维保温棉。加热方法为绳型或履带型电加热元件缠绕在管道焊缝及其周围，外侧用陶瓷纤维保温被覆盖。（6） 焊后热处理加热范围为焊缝两侧各不少于焊缝宽度3倍，且不少于25mm，加热区以为100范围内应予以保温，且管道口应封闭。（7） 热处理过程中应采取遮雨防风措施。4、测温采用铠装热电偶及补偿导线，其热电偶数量及放置位置如图表9.4所示。温度记录采用长图温度自动记录仪。图表9.4 热电偶数量及放置位置管径热电偶数量热电偶放置位置D31管底4D122管底和管顶D123管底、管顶和中间5、焊缝焊后热处理后通过硬度测量检查热处理效果，硬度值应符合设计文件和规范标准的规定。6、热处理后进行返修或硬度检查超过规定要求的焊缝应重新进行热处理。十、焊接质量控制1、持有焊工特种作业相应的合格证，持证上岗。2、所有质量活动都应在压力管道安装质量保证体系的控制下进行。3、焊工的焊接质量控制执行公司企业标准压力管道安装“焊工焊接质量控制程序”（QG/CC-7.PP.0503.017-02）（见图表10.3）。图表10.3 焊接质量控制程序NONONONO焊工考试抽透控制初始控制累积控制YESYESYES 通过RT（射线照相检验）结果对焊工的焊接质量进行控制。 初始控制焊工考试合格后，即取得参加焊接施工的资格。但焊工参加要求RT的焊缝焊接，则不论焊缝是属于100%RT还是RT抽透，每个焊工的开头三个焊口均需立即进行100%RT。如果三个焊口RT均合格，该焊工可继续参加焊接工作。如果三个焊口中有一个焊口的RT不合格，则该焊工需再焊两个焊口进行RT。如果增加的两个焊口RT均合格，该焊工可继续参加焊接工作。如果增加的两个焊口有不合格片子，该焊工的资格即被取消。如果三个焊口中有两个焊口或三个焊口的RT均不合格，则该焊工的资格将被取消。 抽透控制抽透控制的方法按焊接施工项目设计或规范要求进行控制。 累积控制统计每个焊工每个月的RT一次合格率。RT一次合格率95%的焊工可继续参加焊接工作。对RT一次合格率90%而95%的焊工提出警告，但该焊工仍可继续参加焊接工作。如果RT一次合格率90%，则该焊工的资格被取消。十一、环境与职业健康安全规定执行施工组织设计中的规定，严格遵守建设方制定的与该工程相关的各项管理制度与规定。根据专业特点，特别应注意以下方面：1、焊接 工作前需仔细检查焊机、电源线和电焊把线的完好性，如有问题要及时解决。 用砂轮机打磨焊缝时要戴平光眼镜，并稳当操作。 按规定穿戴好劳保鞋、劳保服，避免烫伤。 在容器内施焊，事前分析确认容器内空气成份的适宜性，并配备良好的通风设施和安全照明装置。 应清除施焊周围（部位）的易燃品，避免引起火灾。 对施焊部位，已施工完成的设备、线缆、油漆和保温等，应采取隔离措施，以免烧坏。 每次下班时，将焊条头收拾干净，并送到规定的地方。2、无损检验工作 射线工作时应穿戴规定的保护服。 射线工作应在规定的时间内进行，并设置规定的、明显的禁区标志。 按规定的程序拆装源，机使用后，及时存放在安全地方。 夜间无损检测工作应有充足的照明。 无损检测的配合人员，应经安全培训考核合格后才能使用。 暗室用过的水，应按规定的路径和地点排放。3、热处理 热处理现场不应有其它易燃、易爆物品。 热处理现场应配备足够的防火器材。 热处理现场应设醒目标志，并应有专职安全员监督检查。 热处理现场及周围应保证道路畅通。 热处理后应及时将保温材料等清理干净。