山东石大科技集团有限公司
北蒸馏装置检修
压力管道焊接 施工方案
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审批：保障部 工程部 生产车间 技术质量部 生产运行部 主管领导
山东省显通安装有限公司
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压力管道安装工程施工方案
一、工程概况：
本工程为山东石大科技集团有限公司北蒸馏装置，压力管道安装焊接工程。主要安装焊接工程量见下表：
Gr5Mo钢管 Gr5Mo管件 Gr5Mo法兰 不锈钢管 不锈钢管件 不锈钢法兰 1 管道安装、更换 碳钢管 伴热管 管件 法兰 法兰阀门 丝接阀门 Gr5Mo钢管焊口 2 焊口数量 不锈钢管焊口 碳钢管焊口 伴热管焊口 米 米 件 片 只 只 个口 个口 个口 个口 2000 1371 407 369 128 62 115 136 950 355 米 件 片 米 件 片 150 34 25 200 40 25 二、本次施工执行的标准规范
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50235-98） 《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-97）
《石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范》（SH3501-1997） 《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》（SH/T3520-2004） 《承压设备无损检测》(JB/T4730-2005) 《石油化工异种钢焊接规程》（SH3526-2004） 三、焊接施工方案 1．焊前准备
1.1.对焊工资格的要求
根据本次检修的施工要求，凡参加压力管道焊接的焊工必须持有技术监督部门根据《锅炉压力容器焊工考试规则》考核合格的焊工担任焊接任务。其他焊接人员不得随意焊接压力管道和压力容器。
1.2管道材料的检验：材质、规格、型号、质量应符合设计文件的规定；管道应无裂纹、缩孔、夹渣、折叠、重皮等缺陷；锈蚀、凹陷及其他机械损伤的深度，不应超过产品相应
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标准允许的壁厚负偏差；管道组成件(管子、阀门、管件、法兰、过滤器等其他组件)必须具有质量证明书或合格证，无质量证明书或合格证不得使用；所有管道组成件，均应有产品标识；任何材料代用必须经甲方同意，不允许任意不加区别地以大代小、以厚代薄、以较高等级材料代替较低级别的材料。 2.管道预制：
2.1管道预制应按单线图或工管表规定的数量、规格、材质选配管道组成件，预制过程中的每一道工序均应核对管子的标记，并做好标记的移植，做到用料正确、划线尺寸准确；管子切割时，碳素钢管可采用机械方法或氧乙炔焰切割。 2.2管道切割：
合金钢管道应采用机械切割，当机械切割无法进行时采用等离子切割，火焰切割的合金钢。管子切口表面应平整、无裂纹、重皮、毛刺、凸凹、缩口，熔渣、氧化物、铁屑等,切口端面倾斜偏差不应大于管子外径的1，且不超过3mm。切割完成坡口后必须除去坡口表面的氧化层及淬硬层后，方可进行管道的组对焊接。
2.3坡口加工：
坡口形式及加工要求
合金钢管道可用氧乙炔焰加工但必须用磨光机磨去影响焊接质量的表面层，并打磨平整。 管子的坡口形式
60±5 图5.2.5-1
0~2 ＞3
0~2
3.管道组对
（1）壁厚相同的管道组成件组对时，应使内壁平齐，其错边量：不超过壁厚的10%，且不大于1mm。
（2） 厚不同的管道组成件组对，管道的内壁差超过0.5mm或外壁差超过2mm时应该按图加工组对
（3）管道焊口组对质量应符合以下要求： 管口应做到内壁平齐，其错边量不应超过壁厚的10%，且应≤0.5mm；焊接坡口应经砂轮打磨，坡口应整齐光洁，坡口表面的油污、锈蚀和坡口两侧各10～15mm范围内的氧化层清理干净，清理范围内应无裂纹、夹层等缺陷。 （4）壁后相同的管子、管件组对，其内壁应做到平齐，内壁错边量不应超过壁厚的10％，且不大于1毫米。
≤10.7 15 ≤10.7
3
15 1.内壁尺寸不相等 2.外壁尺寸不相等
4.焊材选用原则如下：
1)一般应选用被焊管材化学成分相当的焊接材料； 2)焊缝金属的强度值应不低于管材标准值的下限。
3) 根据SHJ520-91标准规定，本次检修Gr5Mo管道采用，高铬镍(25％Cr-13％Ni以上)奥式体焊接材料进行焊接，焊后不做热处理。
焊条在焊接前必须按规定进行烘干
A402焊条烘干温度为250-350℃，烘干时间为2小，焊条烘干后200℃恒温1.5小时。 A132焊条烘干温度为200-250℃，烘干时间为2小，焊条烘干后150℃恒温1小时， 1Gr5Mo材质的管道焊接按《石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程》SHJ520-91标准的相关规定执行，在焊接铬钼管道时管口内部必须冲氩气进行保护，底层焊道宜采用钨极氩弧焊方法进行焊接，焊丝采用奥氏体H1Gr25Ni21进行焊接，焊丝直径2.0mm，焊接电流110～120A，焊接电压20～24V，直流正接。其余各层焊接时采用A402焊条，焊条直径3.2mm，焊接电流90～120A，焊接电压20～24V，直流反接。层间温度保持在100℃以内。
1Cr18Ni9Ti材质的管道焊接按《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98的相关规定执行，在焊接不锈钢管时管口内部必须充氩气进行保护，不锈钢材质为1Cr18Ni9Ti，采用H0Cr20Ni10Ti焊丝打底，焊丝直径2.0mm，电流100～120A，电压20～24V，直流正接。其余各层采用A132焊条进行填充盖面，焊条直径3.2mm，电流90～110A，电压20～24V，直流反接。
4）.焊材选用表
钢管焊口焊材的选用根据GB50236及SHJ520的相关要求按下表执行：
序号 母材材质 焊条型号 牌号 焊丝型号 备注 1 2 3 4 5 7 20#、Q235B 1Gr5Mo 1Gr18Ni9Ti 20#+1Gr5Mo 1Gr18Ni9Ti+1Gr5Mo 1Gr5Mo E4303 E1-23-13-15 E0-19-10Nb-16 E1-23-13-15 E310-16 E1-5Mo-15 J422 A307 A132 A307 A307 A307 H08A H1Gr24Ni13 H0Gr20Ni10Ti H1Gr24Ni13 H1Gr24Ni13 H1Gr24Ni13 5.管道的焊接
(1) 根据管道材料的具体情况，制定基本的焊接工艺规程。
(2) 所有焊接工艺规程应有焊接工艺评定记录的支持，否则应对无评定记录的工艺进行评定。
(3) 焊接工作进行前，将焊接工艺规程以卡片形式下发到有关焊接人员。
(5) 焊条按规定温度烘干后，应保存在120～200℃的干燥箱内备用；从干燥箱内取出后不应超过4h，否则必须重新烘干后方可使用，焊条重新烘干次数一般不宜超过两次。
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(6) 焊工应使用焊条筒领用焊条，并办理领用手续；施焊人员下班前，应将未用完的焊条连同焊条筒一并退回焊材室。
（7）管道施焊时，焊接环境条件应满足以下要求：风速：氩弧焊＜2m/s，手工电弧焊＜8m/s；相对湿度＜90％；环境温度：当环境温度低于0℃ 时，应在焊接前预热至15℃以上；除应进行焊前预热外，还须对焊口采取焊后保温措施。
（8）两侧距坡口边缘25～30毫米处及焊丝清理干净飞溅物，引弧应提前5～10秒钟输送氩气，借以排除管中及工件被焊处的空气，并调节减压器到所需流量值，若不用流量计，则可凭经验把喷嘴对准脸部或手心确定气体流量。焊前应进行定位焊，在被焊工件上暂焊起弧板及引出板。
焊后热处理
A. 适用范围：适用于按GB50235施工及验收规范范围内的低温碳钢、低合金钢及Cr5Mo钢等钢管焊缝焊后热处理工艺。
B. 施工准备：
B.1施工用材料和机具要求
B.1.1热处理所用保温材料应为硅酸铝保温粘，且应有质量证明书。
B.1.2热处理设备为可控自动控制温度的固定盘柜式控制柜或手提式控制箱，加热器采用绳状或片状电阻加热器，热电偶位K型，其连接线为补偿导线。
B.1.3热处理设备应检验合格，温度指示灯以标记热电偶校验准确。 B.1.4挡雨、雪的遮盖物准备齐全。 B.2作业条件
B.2.1热处理前应熟悉专业标准以及工艺、设备、测量仪表的使用。
B.2.2热处理操作人员应经专业技术培训、。经考试或考核合格，并取得相应的资格证，持证上岗。
B.2.3热处理前焊接技术人员应对焊缝进行确认，确认项目包括： a. 焊接工作已完成；
b. 焊缝外观质量符合质量标准；
c. 其他要求的检验项目已检验合格，并取得检验合格通知书；
d. 除铬钼耐热钢以外的焊缝的无损检验已检验合格，并已取得合格通知书。 C. 操作工艺 C.1工艺流程
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不合格 无损检验 施工准备 热电偶及加热器安装 热处理 硬度检验 资料整理 不合格
工艺流程图
C.2热电偶及加热器安装
C.2.1 每道焊口安装一支热电偶，热电偶安装在靠近焊缝边缘的10mm内，管材与热电偶端部接触处应用砂轮机打磨出金属光泽，热电偶安装用细铁丝绑扎，为保证所测温度为管材实际温度，在热电偶与加热器之间垫一小块保温玻璃棉进行隔离。
C.2.2 加热器安装完毕后用进硅酸铝保温粘行保温，保温厚度100—50mm，为降低温度梯度，加热器外部设备100mm范围内应予以保温。
C.3热处理工艺
C.3.1 焊缝的热处理有利于缓和残余应力，焊接后热对焊缝焊接接头冷却速度的降低、促进氢的逸出、避免出现硬度升值有利。冲击韧性试验表明，焊后热处理对熔敷金属和焊接热影响区的韧性提高不力，有时在焊接热影响区的晶粒粗化范围内还可能发生晶间开裂。
C.3.2热处理的加热温度范围1Gr5Mo为750～780℃，经充分保温后缓慢冷却。保温时间一般按钢材板厚每毫米2.5min计算，但最少不低于30min。
C.3.3铬钼管道焊口，焊后应及时进行焊后热处理，当不能及时进行焊后热处理时，应在焊后立即均匀加热至200～300℃，并进行保温缓冷，其加热范围应与焊后热处理相同。
C.3.4焊前预热及焊后热处理温度应符合设计或焊接作业指导书的规定，当无规定时，常用管材焊接的焊前预热及焊后热处理温度宜符合下表的规定。
焊 前 预 热 钢 种 壁厚δ(㎜) C C—Mn Mn—V ≥15 C—0.5Mo 0.5Cr—0.5Mo 650--700 1Cr—0.5Mo 1Cr—0.5Mo—V
焊 后 热 处 理 壁厚δ(㎜) >30 600--650 560--590 温度(℃) 温度(℃) 100--200 ≥26 150--200 >20 600--650 ≥10 ≥6 150--250 200--300 6
>10 >6 700--750 1.5Cr—1Mo—V 2.25Cr—1Mo 5Cr—1Mo 1Cr—5Mo 2Cr—0.5Mo--WV 3Cr—1Mo—VTi 12Cr—1Mo--V 250--350 任意壁厚 750--780
C.3.5当采用钨极氩弧焊打底时，焊前预热温度可按上表规定的下限温度降低50℃。 C.3.6焊后热处理的加热速率、热处理温度下的恒温时间及冷却速率应符合下列规定： C.3.6.1当温度升至300℃以上时，加热速率不应大于(205×25/δ)℃/h，且不得大于220℃/h。
C.3.6.2焊后热处理的恒温时间应为每毫米壁厚恒温3分钟，最少不得低于30min，在恒温期间内最高与最低温差应低于50℃。
C.3.6.3恒温后的冷却速率不应大于(60×25/δ)℃/h，且不得大于260℃/h，300℃以下可自然冷却。
C.3.6.4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。 C.4热处理操作
C.4.1操作人员在送电前认真检查电源是否正确连接，漏电保护器是否灵敏，加热器瓷环有无损坏，保温是否符合热处理工艺要求，热处理设备和管道接地是否良好，热处理管道两端是否封闭，测温系统每个端子必须紧固。
C.4.2热处理过程中操作者应注意观察温度指示记录表有无异常，如发现温度异常是应停止升温，分析原因，找出为题并处理完毕后才能继续升温。
C.4.3热处理过程中调节电流、电压时，应平衡、慢速、独此，严禁电参数急速大跨度变化。
C.4.4在临近恒温温度约50摄氏度时，应逐步减小电流、电压，使升温速度逐渐减小，平滑过渡至恒温温度。
C.5热处理记录
C.5.1热处理过程应随时记录加热温度、升温速度、恒温时间、降温速度，并签上操作者姓名和日期。
C.5.2热处理技术人员应对热处理操作是否符合热处理工艺要求进行检查，并在管道焊缝热处理质量检验记录上签字确认。
C.5.3热处理技术人员负责监督热处理操作，审核热处理结果是否与工艺要求一致。 D. 质量标准
D.1热处理完成后，每种材质、每种管径的热处理焊缝，按20%的比例且至少保证一
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道焊缝进 行硬度试验，焊缝的硬度值不超过母材标准布氏硬度值HB+100，且满足下列规定：
a合金总含量小于3% c合金总含量大于10% E. 质量记录 E.1硬度检验报告 E.2热处理质量检验记录 F. 注意事项
F.1热处理操作人员做好检查记录
F.2经过热处理的压力管道上不得再进行焊接修补和组焊其他零部件，否则应重新对其进行热处理。
F.3热处理后的焊缝，应由项目经理出具硬度检验委托单，有理化试验人员进行硬度测试，并出具测试报告，硬度测试报告经热处理技术人员签字确认。
F.4热处理后的焊缝完成后应对热处理焊口10%做超声波检测或磁粉探伤、以无裂纹为合格 6.焊接检验
（1）焊后首先对焊缝进行外观检查，检查前将焊缝表面的熔渣、飞溅等清理干净。焊缝的外观质量应符合下表规定：
焊缝外形尺寸 焊缝成型 与母材圆滑过渡 焊缝余高(mm) 1～３ 焊缝每侧增宽(mm) ≤2 焊缝表面缺陷 咬边尺寸 裂纹气孔夹渣 不允许 深度(mm) ＜0.5 长度(mm) ∑1≤10％L
HB<270 HB<300 HB<350
b合金总含量为3%～9%
D.2硬度检验不合格时，对当班次作加倍复检，分析原因，对不合格焊缝重新热处理。
表中 ∑1：焊缝两侧咬边的累积长度。
L：焊缝总长。
（2）焊缝外观成型应良好，且应平滑过渡；焊缝宽度应以每边不超过坡口边缘2mm为宜；焊缝表面不得低于母材表面；焊缝余高Δh≤1+0.2b(b为焊缝宽度)，且不应大于3mm，角焊缝的焊脚高度应符合设计规定；焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣和飞溅等缺陷存在；焊缝咬边深度应≤0.5mm，连续长度应≤100mm，且焊缝两侧咬边总长度不得超过该焊缝长度的10％。
（3）本次检修工程管道焊口的检测按下表执行 管道 材质 1Gr5Mo 1Gr18Ni9Ti
管道 类别 SHB I SHB II 执行 标准 JB/T4730 SH3501 合格 等级 II II 8
射线透照检测比例 质量等级 （焊口总数） AB 20% AB 20% 检测方式 RT RT 焊缝形式 对接 对接 20# SHB III JB4730 II AB 5% RT 对接 7.焊缝翻修控制
无损探伤的结果若有不合格时，除对不合格焊缝进行返修外，尚应从该焊工当日的
同一批焊接接头中增加不合格数的加倍检验，检验结果仍不合格时该焊工当日焊接的焊缝100%无损检测。
对于不合格的焊接接头，应查明原因，采取对策，进行返修，第一次返修方案由责
任工程师审批。
焊缝返修后还应重新按照原检测方法检验。管道焊缝同一部位返修次数不得超过三
次，超次返修的焊缝由责任工程师编制《焊缝翻修方案》，质保工程审批。
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