超高壓管道焊接工法

超高壓管道焊接工法刖言超高壓管道在冶金行業(yè)的高壓水除鱗和某些高壓液壓管道中應用非常廣泛，隨著高科技發(fā)展日新月異，行業(yè)和企業(yè)規(guī)模越來越大，冶金行業(yè)和其他行業(yè)中，超高壓管道的應用將越來越多。超高壓管道具有管壁厚的特點，焊接的過程中，容易出現因焊接變形導致法蘭口密封性差、焊口收縮和變形對設備施加強大的作用力導致設備安裝精度降低，且這些超高壓管路都是極為關鍵的工藝管道，因此其焊接質量的好壞，直接關系到生產能否正常進行。應用本施工工法能夠較好保證超高壓厚壁管道的焊接質量。工法特點目前，各工程普遍存在工期短、施工量大的特點，而本工法允許多處管段同時施工，相互之間沒有影響，不會出現合不上口的情況，可以安排多個班組同時施工，很好地達到了短時間完成大量工程量的目的。各行業(yè)對設備安裝精度的要求越來越高，使用本工法，可以極大程度地減小焊口焊接變形和焊口收縮量以及對設備安裝精度的影響。與傳統施工方法比較，本工法工期短、質量好、施工和使用安全可靠、造價低。適用范圍本工法適用于超高壓管道的焊接，管道材質為GB5310標準20#GB3087標準20#或Q345B。工藝原理焊接過程中，熔池的溫度很高，當冷卻下來時，如果母材處于自由狀態(tài)，焊縫金屬和母材會有不小程度的收縮，先冷卻下來的部分，會帶動焊口整體收縮（將導致合口困難），而后冷卻下來的部分會在此基礎上進一步收縮，而先冷卻下來的部分因溫度低，已具有一定程度抵制收縮的特性，這樣，焊口后冷卻的部位收縮量會大一些，當焊接水平固定口時，焊工自下向上焊接，焊口上半部分溫度始終比下半部分高，超高壓管道管壁厚，多道多層焊道的變形累積后，將導致焊口不直和法蘭反口。本工法，將焊道層間溫度控制在150-300°C，溫度相對較低，焊縫金屬已具有很大程度抵抗收縮的能力（溫度不可以再低，那樣會在焊縫溫度降低的過程中產生裂紋），焊接收縮量極小，此外，實行滾動焊接的方法，避免焊縫局部收縮量累積值大，有效消除了焊口變形。對固定口，施焊前，將焊口兩端的管夾子固定好，以此限制焊口收縮。合理設置合口位置，以調整安裝尺寸和保證法蘭口貼合嚴密等。工藝流程和操作要點4.1工藝流程管材及管件的驗收f基礎驗收f下料及坡口加工…管道組對焊接f焊口檢測f合口f焊口檢測對液壓管道，還需進行管道槽式酸洗、循環(huán)酸洗和油循環(huán)，本工法不做贅述。4.2各工藝流程操作要點4.2.1管材及管件的驗收?管子及閥門、三通、彎頭等管件、管子支撐件，其規(guī)格、型號、材質必須符合設計要求，如有變更必須經原設計單位同意。必須有制造廠的質量證明書，其質量不得低于國家現行標準的規(guī)定。按照裝箱清單的數據，清點零、部件、附件、附屬材料、質量證明書和其他技術文件是否齊全，并做好記錄。?管子及閥門、三通、彎頭等管件、管子支撐件必須進行外觀檢驗，不得有重皮、褶皺、凹坑等缺陷，銹蝕坑不得超過壁厚允許負偏差的1/2。檢驗合格后進行驗收并填寫驗收檢察記錄。?管子及閥門、三通、彎頭等管件、管子支撐件必須分類存放，妥善保管，有明顯標識。?管子及閥門、三通、彎頭等管件、管子支撐件要做好分類臺帳，發(fā)放使用要做好發(fā)放記錄，不準混堆。?使用時，應根據圖紙要求，選用相應的管材和管件等，不得混用。?倒運過程中，應避免用力過猛，對易損件和法蘭密封面等要做好保護。4.2.2基礎驗收?土建應提供基礎已具備安裝條件的基礎復測資料。?設備基礎縱橫向中心線極限偏差為±20mm。?基礎各不同平面的標高極限偏差為0?一20mm。?預埋鋼板的平面應平整，其水平度允許偏差為5mm/m.，標高允許偏差為0?一20mm。4.2.3下料及坡口加工管道下料宜使用鋸床進行切割。切割表面必須平整，不得有裂紋和重皮，切口附近的切削粉末、毛刺必須清除干凈。管子、管件的對接焊縫在組對時內壁應平齊，內壁錯邊量不宜超過壁厚的10%且不大于2啞.焊前要打磨管件、管子，達到要求后方可施焊。坡口的加工及加工方法管道的坡口應采用電動坡口機進行機械加工，并用角向磨光機進行修整。不得用氣割加工，管子對接時坡口型式選擇V型坡口，管子與管件焊接時，管子的坡口形式與管件相同，坡口型式可采用以下型式(1)U型坡口-2P=2±1R=5~6mmP/2=10O±2Oa=1.0(2)V型坡口PVS<20mm20m<S<35m35m<S<50m型a60°50°44°坡b1±12+122+12口p111當b取下偏差時，p禁止取上偏差。要求坡口光滑平整，并對坡口兩側20啞范圍內的管壁要除去鐵銹、油污及水分且露出金屬光澤。4.2.4管道組對焊接4.2.4.1焊接人員要求施焊的焊工必須經過考試并取得合格證后方可從事焊接工作，合格證必須注明施焊條件、有效期，焊工停焊時間超過6個月應重新進行考核。4.2.4.2焊接材料的選擇焊接材料應具有制造廠的合格證證明書，焊絲在使用前應清除表面油脂、銹蝕氧氣膜使之露出金屬光澤，清理可用砂紙進行。高壓水除鱗和超高壓液壓管道，一般都是氬孤焊打底，電焊蓋面。母材為20#鋼時，焊絲選用J50，焊條選用J507；母材為Q345B時，焊絲選用H10MnSi，焊條選用J507。焊條要嚴格按焊條使用說明書上規(guī)定進行烘干。4.2.4.3焊前預熱壁厚V26mm時，如果焊件溫度低于0°C，焊縫應在始焊處100mm范圍內預熱到15C以上。壁厚N26mm時，焊前應對母材進行預熱，以焊縫中心為基準，每側不應小于焊件厚度的3倍，預熱溫度最低值為150?180C。4.2.4.4焊接對自由口，焊接時，要嚴格清理層間熔渣，清理時采用角向磨光機進行。一方面要嚴格控制層間溫度在150C?300C，為了控制層間溫度，用紅外線測溫槍從兩側進行測量，隨時進行監(jiān)控，另一方面，采取滾動焊接的方法，使每道焊道的引孤、息孤位置處于對稱的位置，以使管道圓周上收縮量均勻。對固定口，焊接前一定要把焊口兩端的管夾固定結實，以抵制焊口收縮變形。焊接時，同樣要嚴格控制層間溫度。對法蘭處焊口，盡管采用以上方法可以極大程度地減小焊口收縮量和變形量，但為更好地保證法蘭的密封性能，無論是自由口還是固定口，都需將法蘭連接螺栓把緊，并保證法蘭不反口。如果需拆下拉出酸洗，組對焊接時，不必用扭力扳手把緊螺栓。因氬弧焊打底較薄，如選擇工藝不當易產生裂紋，因此焊接時應注意以下方面：1、 定位焊：根部定位焊縫其工藝要應與正式焊接相同。定位后應仔細檢查定位焊縫，如發(fā)現裂紋、氣孔等缺陷，應將定位焊縫清除干凈，重新進行焊接，定位焊的點數隨管徑增大而增多，焊縫長度為15?20啞，高度為2?3啞，管徑小于60啞的管道定位焊為2處，管徑為76~159啞的定位焊共3處。2、 焊接與返修：打底層焊縫檢驗合格后，及時進行填充蓋面焊，若在打底過程中或焊完后，發(fā)現有裂紋及其他超標缺陷應徹底鏟除后修復。3、 打底焊縫尺寸：打底焊縫應具有一定的厚度，對壁厚小于10啞的管道，其厚度不得小于2~3啞，壁厚大于10啞的官道不得低于4~5啞，4、 根焊道采用氬弧焊焊接時必須熔透，確保背面成型良好，根焊道焊完后，應盡快在熱態(tài)下進行第二層熱焊，根焊道與熱焊道焊接間隔盡量要短，蓋面時應用較快的速度施焊中間層焊道，每相鄰兩層焊道接頭應錯開20?30啞，每層焊道應一次焊完，每到焊口應連續(xù)焊完，層間必須用角向砂輪及鋼絲刷仔細清除焊渣，外觀檢查后方可施焊下一層焊道。5、 低氫型焊條烘干：低氫型焊條烘干溫度應為350~380°C,保溫時間應為1.5-2h，烘干后應緩冷放置于110-120°C的保溫箱中存放、待用；使用時應布置于保溫筒中；烘干后的低氫型焊條在大氣中放置時間超過4h應重新烘干；焊條重復烘干次數不宜超過2次；受潮的焊條不宜使用，不得使用藥皮脫落或焊芯生銹的焊條。多層焊每層焊完后，應立即對層間進行清理，并進行外觀檢查，發(fā)現缺陷消除后方可進行下一層的焊接。采用氬弧焊焊接管道對接焊縫時，管內宜通氬氣保護，氬弧焊場所必須有可靠的擋風措施，并要防止管內有穿堂風。焊接完成后，應將表面熔渣及其兩側的飛濺用磨光機、銼刀及鋼絲刷清理干凈，對于與法蘭焊接的焊縫，可用內圓磨光機將焊縫內表面的焊肉凸起進行修平。焊接電纜卡頭在焊件上要卡緊，以免發(fā)生電弧燒傷現象。焊絲端部不應離開氬氣保護區(qū)，焊絲與焊縫表面夾角宜為15°，焊槍與焊縫表面夾角宜為80°?90°，禁止隨便引弧。應采用小電流、短電弧、快焊速和多層多道焊接工藝。同一焊縫的返修不得超過2次。母材為20#鋼時：焊道/焊層焊接方法填充材料焊接電流電弧電壓(V)焊接速度(cm/min)線能量(KJ/cm)牌號直徑極性電流(A)1?2手工氬弧J50①3.2直流正接160?1809?1210?12144?1803以手工電J507①4.0直流120?21?13?15193?上弧焊反接19525325母材為Q345B鋼時:焊道/焊層焊接方法填充材料焊接電流電弧電壓(V)焊接速度(cm/min)線能量(KJ/cm)牌號直徑極性電流(A)1?2GTAWH10Mn63.2直流160?9?1210?12144?Si正接1801803以SMAWJ507①4.0直流120?21?13?15193?上①5.0反接195253254.2.4.5焊后熱處理焊后熱處理是一種防止冷裂紋的辦法，焊縫焊接完成后，應及時進行焊后熱處理，熱處理規(guī)范見下圖：

T(°C)600Ct(min)焊后熱處理加熱速率、熱處理下的恒溫溫度時間及冷卻速率應符合下列規(guī)定：1、 當溫升至400C以上時，加熱速率不應大于(205X25/6)°C/h，且不得大于330C/h。2、 焊后熱處理的恒溫溫度：20#鋼、Q345均為600~650C。3、 焊后熱處理的的恒溫時間應為每25啞壁厚恒溫1h,且不得小于15min,在恒溫期間內最高與最低溫差應低于65C。4、 恒溫后的冷卻速率不應大于(60X25/5)C/h,且不得大于260C/h,400C以下可自然冷卻。5、 熱處理后進行返修或硬度檢查超過規(guī)定要求的焊縫應重新進行熱處理。焊后熱處理的加熱范圍，每側不應小于焊縫寬度的3倍，加熱帶以外部分應進行保溫。進行局部加熱熱處理的焊縫，應通過硬度測量檢查熱處理效果，硬度值應符合設計文件、相關工程標準或焊接作業(yè)指導書的規(guī)定。無規(guī)定時，碳素鋼焊縫和熱影響區(qū)的硬度值不宜大于母材硬度的120%。當焊后不能及時進行焊后熱處理時，應在焊后立即均勻加熱至200?300C，用保溫氈將焊口包裹起來，進行保溫緩冷，加熱范圍每側不應小于焊縫寬度的3倍，時間為5小時。熱處理后進行返修或硬度檢查超過規(guī)定要求的焊縫應重新進行熱處理。4.2.5焊口檢測4.2.5.1外觀檢查

焊縫應在焊完后立即去除渣皮、飛濺物，清理干凈焊縫表面，然后進行焊縫外觀檢查。一般圖紙對超高壓管道焊縫內部質量要求多為II級，以此標準，對接焊縫外觀質量不允許有裂紋、氣孔、夾渣、咬邊和未焊透，焊縫余高小于或等于1+0.1b（b為焊縫寬度），且不大于3啞。4.2.5.2焊縫內部質量檢查碳素鋼焊縫的射線照相檢驗應符合現行國家標準《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級》GB3323的規(guī)定；超聲波檢驗應符合現行國家標準《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》GB11345的規(guī)定。4.2.6合口管道施工前，畫出其管線圖，根據調整尺寸的需要、管徑、長度、法蘭口位置和數量等定出固定口（合口）的位置，一般，合口位置放在易產生累積誤差的長管段三通或彎頭前、便于調整管段長度處、小管徑和法蘭口處。材料與設備序號名稱規(guī)格單位數量1鋸床G4250臺12機械式坡口加工機臺33角磨機6125臺24角磨機6150臺35內磨機6100臺56卷尺5m把107水平尺把58倒鏈5t臺69倒鏈2t臺1010測溫槍把311氣割槍把512交流電焊機臺113直流電焊機臺514氬弧焊機臺315無損探傷檢測儀套116超聲波檢測儀套117烘干箱8YHC-30臺118保溫筒個519焊絲kg若干20焊條kg若干21熱處理儀套2質量控制本工法執(zhí)行《現場設備、工業(yè)管道焊接