工業(yè)管道的焊接

1、 工業(yè)管道的焊接第一節(jié) 材料要求 第 1.1.1 條 管道組成件必須具有制造廠的合格證明書，否則應補所缺項目的檢驗。 第 1.1.2 條 焊接工程中所用的母材和焊接材料應具備出廠質量合格證明書或質量復驗報告。 第 1.1.3 條 焊接工程中應優(yōu)先選用已列入國家標準或部頒標準的母材 和焊接材料。 第 1.1.4 條 如設計選用未列入標準的母材和焊接材料，應說明該材料的可焊性，并提出滿足設計要求的焊接工藝試驗資料。 第二節(jié) 主要機具 第 1.2.1 條 焊接設備：包括交流電焊機、直流電焊機、氬弧焊機。 第 1.2.2 條 機具包括：坡口加工機、切割機、角向磨光機、臺式鉆訶、 等離子弧切割機、焊矩。

2、 第 1.2.3 條 計量器具包括：柜式水平儀、焊接檢驗尺，內外徑千分尺、 內外徑卡尺、深度游標尺、高度游標尺、萬能角度尺、光學水準儀、光學 經(jīng)緯儀。 第 1.2.4 條 液壓千斤頂、液壓式萬能材料試驗機、熱處理設備、微控 電子式拉力試驗機、便攜式數(shù)顯里氏硬度計、光譜分析儀。 第 1.2.5 條 探傷設備及其它：X 射線擦傷機、超聲波探傷儀、梯粉探傷機、智能化 X 射線探傷機、遠紅外線干燥機。 第三節(jié) 作業(yè)條件 第 1.3.1 條 與管道有關的土建工程、金屬結構工程檢驗合格，滿足管 道安裝要求。 第 1.3.2 條 與管道連接的機械設備，容器已找正固定，或已確定管口 方位及標高。 第 1.3.

3、3 條 管道組成件已清理完畢，并滿足設計規(guī)定的特殊清理要求。 第 1.3.4 條 管道加工及預制完成，并編號。 第 1.3.5 條 焊接平臺按工程要求制作完成。第四節(jié) 操作工藝第 1.4.1 條 工藝流程： 備料 焊工資格認可 坡口制備 焊接工藝評定 夾具準備 裝配定位 施焊 焊后處理 焊接檢驗 第 1.4.2 條 焊工 1.壓力管道所用焊工必須取得由長沙市技術監(jiān)督局批準頒發(fā)的鍋爐壓力容器焊工合格證，且只限于焊接合格證內規(guī)定的項目。 2.“壓力容器焊工合格證”有效期為三年，超過有效期后必須重新辦理，否則視為無效。 3.焊工累計合格項目滿足 GB235-82 中表 4.4.1 規(guī)定的所有材質的焊

4、接。 4.焊工操作評定：焊工操作評定考試的技術要求，由技術人員制訂，要求符合有關規(guī)范、標準、管理法令及用戶的技術條件。每一焊工都應有鑒別的編號，且對焊工應不斷觀察其操作狀況與重新評定的需要。 第 1.4.3 條 焊接材料 1.施工前，必須復查受壓零件的材料質保書、制造廠的化驗單，從元 素含量、機械機能等方面衡量其性能是否符合要求，對可疑的部件，必要 時進行抽樣復驗。2.購進的焊條、焊絲要帶有焊條制造廠的合格證書，并標明焊芯金屬的元素含量、機械性能、藥皮材料等。用于受壓元件上的焊條、焊絲，每購進一批，要做試樣并進行復驗。 3.焊接材料保管必須存放干燥、通風良好的倉庫內，做到防潮、防雨、防霜及油類

5、侵蝕，距墻 300mm，離地 300mm，室內溫度 5以上，相對濕度 60以下。按牌號、規(guī)格制造廠家分類并做好標識。 4.焊條在使用前應按要求烘干，低氫型焊條烘干溫度為 350-400，恒溫時間為 1h；超低氫型焊條烘干溫度為 400-450，恒溫時間為 1h；纖維素型下向焊條烘干溫度為 70-80，不得超過 100，恒溫時間為 0.5-1h。 5.經(jīng)烘干的低氫型焊條，應放入溫度為 100-150的恒溫箱內，隨用隨取，現(xiàn)場用的焊條，應放在保溫筒內。 6.經(jīng)烘干的低氫型焊條（不包括恒溫箱內存放的焊條），次日使用時應重新烘干，重新烘干次數(shù)不超過兩次。 7.焊條若有藥皮裂紋和脫皮現(xiàn)象，不得用于管道焊

6、接。纖維素型下向焊條施焊時，一旦發(fā)現(xiàn)焊條藥皮嚴重發(fā)紅，該段焊條應予作廢。 第 1.4.4 條 坡口加工及接頭組對 1.坡口加工宜采用機械法，如坡口機加工，也可采用等離子弧、氧乙炔焰加工，熱加工的坡口，應除去坡口表面的氧化皮，熔渣及影響焊接的表面層，并將凹凸不平處打磨平整。管子、管件的坡口形式和尺寸，當設計無規(guī)定時，可按以下標準選用： 壁厚 S<3mm 時，I 型坡口，間隙 C 為 01mm，采用單面焊； 壁厚 3S<6mm 時，I 型坡口，間隙 C01.5mm，采用雙面焊； 壁厚 6S<26mm 時，V 型坡口，坡口角度為 60°左右，間隙 C13mm，鈍邊 P13

7、mm。 壁厚 6S<26mm 時,也可采用帶墊板 V 型坡口,C36mm,=50°,P=12mm，墊板寬 d=2040mm，墊板厚46mm。 12S<60mm 時，也可開 X 型坡口，C03mm,P03mm,60°。 S20mm 時，型坡口，C03mm，P13mm，12°。 2.組對時，應對坡口及附近管內、外表面進行清理，清理合格后應及時焊接，為防止焊接裂紋和減少應力，不得強行組對，與設備連接的焊口更應防止強行組對。組對后，根據(jù)情況進行墊置或支撐。管子、管件定位焊，應由合格焊工采用與正式焊接要求相同的焊接材料和工藝進行焊接。 定位焊縫的尺寸可按下表選用

8、：鋼 號焊前預熱壁厚（mm）溫度（）焊后熱處理壁厚（mm）溫度（）1020 ZG2526.100-200>36 600-650 16Mn（15MnV）15150-200>20 600-650 （520-570） 第 1.4.5 條 預熱及熱處理當管道焊接環(huán)境溫度低于 0時，所有鋼種在始焊處 100mm 范圍內應預熱 15以上。預熱時的加熱范圍，以對口中心線為基準，每側不應小于焊件厚度的3 倍，熱處理的加熱范圍，每側不應小于焊縫寬度的 3 倍。對容易產(chǎn)生焊后延遲裂紋的管道，應在焊后立即加熱至 300350，然后保溫緩冷。 第 1.4.6 條 焊接方法： 手工電弧焊，適用于各種鋼材、厚

9、度、結構形狀和位置。 惰性氣體保護焊：常用氬弧焊。適用于管道打底焊。公稱直徑小于80mm，小口徑管和 4mm 以下薄壁的鋁、鎂等焊接。 氬弧焊打底和手弧焊蓋面結合法。適用于石油化工裝置的 I、II 類 管道，刷通、易燃、可燃介質的 A、B 類管道的打底焊。 第 1.4.7 條 碳鋼管道的焊接 管道用碳鋼因焊接工藝性能的要求，一般均選擇含碳量不超過 0.25 的碳鋼，即低碳鋼。 （一）管道用低碳鋼種類 B3F、Q235-AF、Q235-A、10 及 20 鋼為配管常用材質，其中因 20 鋼綜合機械性能較好，焊接工藝性能也很好，所以在管道工程中應用最多、 最廣。 （二）管道用低碳鋼的焊接 對于碳素

10、鋼管道，手工電弧焊是用得最普遍、最廣泛的一種焊接方法，除了工作條件苛刻的低碳鋼管道的打底焊及小口徑管、薄壁管等采用惰性氣體保護焊外，一般情況下，低碳鋼管道從打底焊到蓋面層均可全部采用 手工電弧焊焊接。 1.手工電弧焊焊接材料主要采用 E43 型電焊條，有時也選 E50 型電焊條，具體選用如下表所示。 配管用低碳鋼焊條選用表 ；鋼 號焊 條 選 用焊接一般工作條件的管道焊接工作條件較苛刻的管道（如承受 動荷載、工藝參數(shù)變動較大、壁厚較大、低溫下工作及受復雜應力作用）B3F Q235-A.F Q235-AE4303一般不預熱1020E4303E4316、E4315 或E5016 E5015壁厚&g

11、t;26mm 預熱 100200 2.手工電弧焊焊接規(guī)范焊接規(guī)范通常是指焊條牌號、焊條直徑、焊接電流和焊接層數(shù)（或焊接速度）。手工電弧焊焊接規(guī)范，根據(jù)施焊管道工作條件、壁厚、焊接位置和焊工習慣等有較大的變化范圍。但一般應注意將焊接線能量限制在2100029000J/cm，防止線能量過大造成焊縫一次結晶粗大，產(chǎn)生區(qū)域偏析和擴大熱影響區(qū)，將會導致焊接接頭沖擊韌性下降。對于工作在低溫情況下的管道，尤其應嚴格控制線能量，應采用小線能量施焊，以防接頭沖擊韌性的下降。 電源種類及極性管道焊接，一般均采用直流焊機，并反接施焊（焊條接正極），其優(yōu)點是用直流焊機施焊時電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫不容易產(chǎn)生氣孔等。但對于

12、B3F、Q235-AF、Q235-A 等普通鋼材，一般均可采用交流焊機焊接。 焊條直徑和焊接電流 表 4 根據(jù)管壁厚選用焊條直徑表 管壁厚（mm）234561213焊條直徑（mm）23.23.244556 在進行多層焊的第一層焊縫（即打底焊）的焊接時，一般采用3.2mm的焊條。平焊時，焊條直徑可比其它位置大一些；立焊時，焊條直徑最大不超過 5mm；仰焊、橫焊時，焊條直徑不超過 4mm。這主要是為了形成較小的熔池，減少熔化金屬下流和便于操作。 焊接電流的選取一般應按下式進行初略計算。 I（3555）d 式中：I-焊接電流，A； d-焊條直徑，mm。 注意：根據(jù)上式計算得出的焊接電流僅供參考，實際

13、施焊時應按具體情況靈活掌握。如平焊時，由于運條和控制熔池中的熔化金屬都比較容易，因此，可選用較大的電流進行焊接。但在橫焊、立焊、仰焊時，為避免熔化金屬從熔池溢出，應選用偏小的電流焊接。 焊接層數(shù) 在管道壁厚大于 6mm 時，往往采用多層多道焊，雖焊接層數(shù)的多少對質量的影響有時不太明顯，但應將單層厚度限制在 45mm 以下。否則，將會對焊縫的塑性、韌性造成不利影響。 第 1.4.8 條 管道用普通低合金鋼及耐熱鋼的焊接 （一）管道用普通低合金鋼及耐熱鋼的種類 主要有強度鋼（16MnR）和珠光體耐熱鋼（12CrMo、15CrMo、15CrMoV、 15CrMolV、20CrMo、12Cr3MoA

14、和 Cr5Mo）兩類。 （二）管道用低合金鋼的焊接性 一般低合金鋼的焊接性是比較好的，但隨著合金含量的提高，焊接時容易出現(xiàn)以下問題： 1.冷裂紋（延遲裂紋）這是焊接低合金鋼時最容易出現(xiàn)的問題，冷裂紋一般均產(chǎn)生于焊接接頭的熱影響區(qū)。產(chǎn)生原因如下： 焊縫和熱影響區(qū)的含氫量偏高由于熔池金屬在冷卻過程中析出大量的氫原子，其中一部分在熱影響區(qū)聚集成氫分子關造成很大的壓力，導致產(chǎn)生裂紋。 熱影響區(qū)的淬硬程度低合金鋼有較明顯的淬硬性，如果焊接工藝不當，容易在近縫區(qū)出現(xiàn)馬氏體組織，使性能變壞（塑性、韌性下降），導致焊接接頭對裂紋的敏感性增強。 焊接接頭的剛度接頭剛度越大（如管子壁厚較大、施焊時進行強制對口等）

15、，造成的局部應力也越大，產(chǎn)生冷裂紋的傾向隨之增大。綜上所述，氫、馬氏體和焊接應力是產(chǎn)生冷裂紋的主因。因氫的擴散需一定時間，所以冷裂紋要在焊后經(jīng)過一段時間才會出現(xiàn)，所以它又稱為延遲裂紋。 2.熱裂紋如采用較大的焊接線能量焊接低合金鋼時，也可能會產(chǎn)生熱裂紋，其原因如下： 焊縫中含硫、磷，這是兩種促使產(chǎn)生熱裂紋的主要元素。 焊縫的形狀系數(shù)（即熔寬與熔深的比值）越?。ㄐ∮?1），熱裂傾向越大。手工電弧焊的焊縫形狀系數(shù)在 1.32.0 之間變動。 焊接接頭的拘束條件。拘束應力越大，熱裂傾向越大。 （三）管道用低合金鋼的焊接工藝特點針對低合金鋼焊接時易出現(xiàn)的問題，其焊接工藝特點如下： 嚴格焊接材料的管理和

16、坡口的清理、控制焊材含氫量，這對防止冷裂紋至關重要。為此焊前焊條應嚴格按規(guī)定烘干、保存、發(fā)放和使用，焊前將坡口油污、鐵銹、臟物和氧化皮等清除干凈。 選用低氫型焊條施焊。 采取焊前預熱，焊接中保持層間溫度和焊后熱處理等措施防止接頭出現(xiàn)淬硬組織、消除焊接應力和氫等，防止冷裂紋產(chǎn)生。 禁止強制對口，以減少焊接接頭承受的壓力，這對防止冷裂紋的發(fā)生有利。 低合金鋼焊接時，可采取較柢碳鋼大的焊接線能量，這可減小近縫區(qū)的淬硬傾向，起到預熱的效果。但注意焊接線能量不可過大，以防焊接接頭晶粒粗化，使接頭性能變壞。 低合金鋼一般均采用直流電焊機焊接，打底層一般多用氬弧焊，焊條直徑和焊接電流的選用原則同低碳鋼，焊接

17、材料的選用見下表。 焊 接 材 料 鋼 號 焊 條焊 絲預熱溫度 熱處理溫度 16MnR12CrMo 15CrMo20CrMo 15CrMoV15CrMolV12Cr3MoACr5Mo E5015 E5515-B1E5515-B2E5515-B2E5515-B2-VE5515-B2-VWE5515-B2-VWBE1-5MoV-15 H08MnA H13CrMoH13CrMoH13CrMoH08CrMoVH08CrMoVH08Cr2MoVNOH1Cr5Mo 一般不預熱150200 150250150250250350250350 250350 250350一般不做熱處理 650700 68072

18、0 680720 720750 720750 750780 750780第五節(jié) 質量標準 管道焊接檢驗的目的是為了發(fā)現(xiàn)焊接接頭的超標缺陷，并及時予以消除，以保證管道的正常使用和安全運行。 （一）焊接缺陷 焊接缺陷按其在接頭中的位置，可分為外部缺陷和內部缺陷兩大類。 外部缺陷位于焊接接頭的外表面，用肉眼或低倍數(shù)放大鏡就可以看到。它又分為以下幾類： a.焊縫尺寸不符合要求。焊縫外表形狀高低不平，焊縫寬度寬窄不等以及表面存在不允許的超標缺陷。 b.咬邊?；窘饘俸秃缚p交界處的凹下溝槽稱為咬邊。咬邊是除裂紋外的很危險的缺陷。它不但削弱了基本金屬的工作截面，并在咬邊外造成應力集中，對于承受動荷載的管道，

19、它還會成為產(chǎn)生疲勞裂紋的發(fā)源地。 c.焊瘤。熔化金屬溢流到加熱不足未能熔化的母材上，這種未能和母材熔合在一起的堆積金屬叫焊瘤。 d.弧坑未填滿。 e.未焊透。 f.氣孔。 g.裂紋。分冷裂紋和熱裂紋兩大類。裂紋是焊接接頭中最危險的缺陷， 一般不允許在宏觀裂紋存在于接頭中。 h.未熔合。 內部缺陷位于焊接接頭的內部，這類缺陷只能用破壞性試驗或探傷 方法才能發(fā)現(xiàn)。內部缺陷有未焊透、未熔合氣孔、裂紋和夾渣等。 （二）焊接檢驗 這里所指的焊接檢驗是指焊接后的成品檢驗。按檢驗性質可分為非破 壞性檢驗和破壞性檢驗兩大類。 非破壞性檢驗 外觀檢驗。目視或用 10 倍以上放大鏡檢查，對于低合金鋼管道的焊接接頭

20、的外觀檢查應進行兩次，即焊后的立刻檢查和 1530 天之后的第二次檢查。第二次檢查的原因是低合金鋼中冷裂紋的產(chǎn)生需要一定時間， 立刻檢查時可能沒有裂紋，但在焊后經(jīng)過一定時間就可能出現(xiàn)。各級焊 縫表面質量標準見表 5.1 所示。 表 5.1 龍 對接接頭焊縫表面質量標準（mm） 編號項 目焊縫等級11.表面裂縫 2.表面氣孔3.表面夾渣4、熔合性飛濺不 允 許不 允 許2 咬 邊深度：e1<0.5長度小于或等于焊縫全長的 10，且小于 1003表面加強高e1+0.01b1 但最大為 3e1+0.20b1 但最大為 5 4 表面凹陷不 允 許 深度 e10.5 長度小于或等于焊縫全長的 10

21、，且小于 1005 接頭坡口錯位 e1<0.15s，但最大為 3e2<0.25s，但最大為 5 致密性試驗和水壓強度試驗。致密性試驗包括氣壓試驗、煤油試驗和水壓試驗，其目的主要是檢查焊縫的致密性。水壓強度試驗的目的是檢驗焊接接頭的強度。 焊接接頭的 X 射線探傷法和超聲波探傷法。各級焊縫在進行外部檢查合格后，應根據(jù)表 5.2 的規(guī)定進行無損探傷，以檢查焊縫的內部質量，根據(jù)現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范（GBJ236-82）的規(guī)定焊接接頭內部質量標準應符合表 5.3 的要求。 表 5.2 管道焊縫射線探傷數(shù)量 焊縫等級探傷數(shù)量（）適 應 范 圍 100高于 II 級焊縫質量

22、要求的焊縫 A100I 類管道及 II 類管道固定焊口 B15 類管道及類管道轉動口（類管道固定焊口探傷數(shù)量為 40） A10類管道固定焊口 B5類管道轉動焊口A 5 類鋁及鋁合金管道焊口（其中固定焊口為 15）B由檢驗員提出時 做但不多于 1類管道焊口 表 5.3 對接接頭焊縫內的質量標準 編號項 目等 級1裂 紋不允許不允許不允許不允許2未熔合不允許不允許不允許不允許3未焊透雙面或加熱單 面 焊不允許不允許不允許不允許單 面 焊不允許深度10%s，最大2mm，長度夾渣總長深度10%s，最大2mm，長度夾渣總長深度20%s，最大 3mm長度夾渣總長4氣孔和夾渣 壁厚（mm） 25 51010

23、20205050100100200點 數(shù)022525252525點 數(shù)24466881212161624點 數(shù)3669912121818242436點 數(shù)4881212161624243232485條狀夾渣（mm）單個條狀夾 渣 長不允許 1/3s，但最小可為 4，最大202/3s，但最小可為 6，最大30 s，但最小可為 8，大40 條狀夾渣總 長不允許在12s長度內s或在任何長度內單個條狀夾渣長度在 6s 長度內s 或在任何長度內單個條狀夾渣長度在 4s 長度內s 或在任何長度內單個條狀夾渣長度條狀夾渣 間 距6L，間距小于6L 時，夾渣總長單個條狀夾渣長度 3L，間距小于3L 時，夾渣總

24、長單個條狀夾渣長度2L，間距小于 2L 時，夾渣總長單個條狀夾渣長度 管道的探傷方法：對級焊縫必須 100的進行射線探傷；對、級焊縫射線探傷和超聲波探傷任選一種方法或兩種方法分主次同時使用，超聲波探傷數(shù)量與射線探傷數(shù)量相同。當選用超聲波探傷時，應經(jīng)施工技術總負責人批準，并應對超聲波探傷部位進行復驗，數(shù)量為規(guī)定探傷數(shù)量的 20，且不少于 300mm 或一個焊口。 磁粉探傷。此法常用來檢查鐵磁性材料表面或近表面的裂紋、夾渣等缺陷。由于非鐵磁粉材料（如奧氏體不銹鋼）不能磁化，因此不能用磁粉探傷法檢查。 熒光探傷的著色探傷。對于奧氏體不銹鋼、銅和鋁等無磁性材料，因不能用磁場探傷，故常用熒光探傷或著色探傷來檢查表面缺陷（主要指表面裂紋）。 管道通球試驗。此法用來檢查管道環(huán)殂焊口單面對接焊后內壁成型質量。若球能通過焊口，說明成型質量良好，否則，說明內壁成形不良，存在焊瘤。 2.破壞性試驗 焊縫的化學成分分析。目的是檢查焊縫金屬的化學成分、化學成分的偏差將影響焊縫的物理性能、化學性能和機械性能。經(jīng)常被分析的元素不 C、Mn、Si、S 和 P 等。對一些合金鋼或不銹鋼焊縫，尚需分析其 Cu、V、Mo、Ti