备案信息
备案号:0103-1993 2100433B
焊接工艺卡和作业指导书内容都是一样的。工艺规程是他们的集合,针对整个产品,包括所有相关的工艺卡或作业指导书
你问的只是焊接工艺规程吗?还是焊接工艺评定?焊接工艺规程的编制方法就是:1.封面 2.焊接材料归总 3.焊缝编号示意图 4.焊接技术要求 5.将该容器上的所有焊接接头归类,归类的原则就是:同种规格材料...
焊接工艺检查,我理解是检查焊接过程吧,最开始是检查组对装配,记录错边量,间隙,点焊工艺,焊材、电流、焊工等,再者检查记录焊接过程工艺,
管道焊接工艺规程 №:YGD3-29-1 焊接工艺规程编号 页数 工程名称 工程编号 产品名称(施焊部位) 产品编号(设备编号、管线号或焊缝编号) 焊接工艺评定报告( PQR)编号 焊接施工执行标准 焊接方法 操作类型(手工,自动,半自动) 焊接接头: 坡口形式 衬垫(材料及规格) 简图(接头型式、坡口形式和尺寸、焊层 / 焊道布置及顺序示意图) 接头制备要求: 母材: 材料标准号 型号或牌号 与 材料标准号 型号或牌号 相焊 厚度范围: 坡口焊 角焊 管道直径范围: 坡口焊 角焊 其他 填充金属 焊接材料标准号 型 号 牌 号 尺 寸 烘干温度 /时间 焊缝熔敷金属厚度 其 他 焊接位置: 坡口对接焊缝位置 角焊缝位置 焊接方向(向上、向下) 其他 预热: 预热温度 层间温度 后热温度和时间 加热方式及其他 和后热处理: 温度 时间 升温速率 降温速率 其他 气体: 种类(成分) 混合配
1 山西省晋中建设集团设 备安装工程有限公司 电弧焊焊接工艺规程 文件编号: YL2012—06 工艺规程内容 工艺编号: YL2012—01 第 1 张 共 7 张 1、适用范围 本焊接工艺规程适用于我公司采用手工电弧焊、钨极氩弧焊工艺的各类压力管道的焊接。 2、焊工要求 2.1 焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》进行考试,并取得焊工合格证,方能在有效期内 从事合格项目的焊接工作。 2.2 焊接前焊工必须了解所焊焊件的钢种、焊接材料、焊接工艺要点。 2.3 产品焊接完成后,按 YL2012—06 规定在指定部位打上焊工代号钢印,且应做好焊接记录。 3、管材和焊材要求 3.1 用于压力管道安装的管材和焊接材料, 应具备制造厂的质量证明书, 应明确牌号和批号, 并 按 JB/T3375-2002《压力管道用材料入厂验收规则》进行入厂检验,未经检验或检验不合格不应 使用,焊接用引弧板、收
压力管道焊接工艺规程
1 适用范围
本规程适用于工业管道或公用管道中材质为碳素钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢和异种钢等压力管道的焊条电弧焊、钨极氩弧焊以及二氧化碳气体保护焊的焊接施工。
2 主要编制依据
2.1 GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》;
2.2 GB/T20801-2006《压力管道规范-工业管道》;
2.3 SH3501-2001《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》;
2.4 GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》;
2.5 CJJ28-89 《城市供热管网工程施工及验收规范》;
2.6 CJJ33-89 《城镇燃气输配工程施工及验收规范》;
2.7 GB/T5117-1995 《碳钢焊条》;
2.8 GB/T5118-1995 《低合金钢焊条》;
2.9 GB/T983-1995 《不锈钢焊条》;
2.10 YB/T4242-1984 《焊接用不锈钢丝》;
2.11 GB1300-77 《焊接用钢丝》;
2.12 其他现行有关标准、规范、技术文件。
3 施工准备
3.1 技术准备
3.1.1压力管道焊接施工前,应依据设计文件及其引用的标准、规范,并依据我公司焊接工艺评定报告编制出焊接工艺技术文件(焊接工艺卡或作业指导书)。如果属本公司首次焊接的钢种,则首先要制定焊接工艺评定指导书,然后对该种材料进行工艺评定试验,合格后做出焊接工艺评定报告。
3.1.2编制的焊接工艺技术文件(焊接工艺卡或作业指导书)必须针对工程实际,详细写明管道的设计材质、选用的焊接方法、焊接材料、接头型式、具体的焊接施工工艺、焊缝的质量要求、检验要求及焊后热处理工艺(有要求时)等。
3.1.3压力管道施焊前,根据焊接作业指导书应对焊工及相关人员进行技术交底,并做好技术交底记录。
3.1.4对于高温、高压、剧毒、易燃、易爆的压力管道,在焊接施工前应画出焊口位置示意图,以便在焊接施工中进行质量监控。
3.2对材料的要求
3.2.1被焊管子(件)必须具有质量证明书,且其质量符合国家现行标准(或部颁标准)的要求;进口材料应符合该国家标准或合同规定的技术条件。
3.2.2焊接材料(焊条、焊丝、钨棒、氩气、二氧化碳气、氧气、乙炔气等)的质量必须符合国家标准(或行业标准),且具有质量证明书。其中钨棒宜采用铈钨棒;氩气纯度不应低于99.95%;二氧化碳气纯度不低于99.5%;含水量不超过0.005%。
3.2.3压力管道予制和安装现场应设置符合要求的焊材仓库和焊条烘干室 ,并由专人进行焊条的烘干与焊材的发放,并做好烘干与发放记录。
3.3焊接设备
3.3.1焊接机具设备主要包括:交流焊机、直流焊机、氩弧焊机、高温烘干箱、中温烘干箱、恒温箱、二氧化碳气体保护焊机、焊条保温筒、内磨机及电动磨光机等。
3.3.2 用于压力管道焊接的各类焊机必须装有电流表、电压表,并按要求定期进行检定,焊接规范参数调节应灵活。
3.4焊接人员
3.4.1 压力管道焊工应具备按《特种设备焊接操作人员考核细则》考试合格的焊工合格证,且其合格项目与施焊项目相适应,并在规定的有效期内。
3.4.2焊条烘干人员、焊条仓库管理人员要严格按照本公司《焊接过程控制程序》的规定执行。
3.5施焊环境
3.5.1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。
a)手工电弧焊:8m/s;
b)氩弧焊、二氧化碳气体保护焊:2m/s。
3.5.2焊接电弧1m范围内相对湿度不得大于90%。
3.5.3在雨雪天气施焊时,要搭设防护棚;当焊件表面潮湿时,应对无预热要求的管子(件)进行烘烤,去除潮气。
3.5.4焊接时允许的最低环境温度如下:
碳素钢:-20℃;低合金钢:-10℃;中高合金钢:0℃。
4 焊接工艺
4.1压力管道焊接施工流程图(见图1)
4.2焊前准备及接头组对
4.2.1压力管道焊接方法按设计规定执行,当设计无规定时,可按壁厚选用焊接方法。当壁厚≤6mm时,可选用氩弧焊或氩弧焊打底电焊盖面工艺;当壁厚>6mm时,可采用氩弧焊打底,手工电弧焊盖面的焊接工艺。
4.2.2焊接材料的选用按设计规定,若设计无规定时,按表 1、表2、表3选用,并符合下列要求:
a)同种管子(件)焊接时,焊缝金属性能和化学成分应与母材相当,且焊材工艺性能良好。
b)异种钢管子焊接时,焊条或焊丝的选用一般应符合下列要求:
① 两侧管材均非奥氏体不锈钢时,可选用成分介于二者之间或与合金含量低的一侧相匹配的焊条、焊丝。
② 两侧之一为奥氏体不锈钢时,可选用含镍量较高的不锈钢焊条(丝)。
表1 常用钢号推荐选用的焊接材料
钢号 |
焊条电弧焊 |
CO2气保焊 |
氩弧焊 |
|
焊条 |
焊丝钢号 (标准号) |
焊丝钢号 (标准号) |
||
型号 (标准号) |
牌号示例 |
|||
Q235-A·F Q235-A 10(管) 20(管) |
E4303 (GB/T5117) |
J422 |
H08MnSi (GB/T14958) |
— |
Q235-B Q235-C 20G 20g 20R 20(锻) |
E4316 (GB/T5117) |
J426 |
H08MnSi (GB/T14958) |
— |
E4315 (GB/T5117) |
J427 |
|||
16Mn,16MnR |
E5016 (GB/T5117) |
J506 |
H08Mn2SiA (GB/T14958) |
H10MnSi (GB/T14957) |
E5015 (GB/T5117) |
J507 |
|||
12CrMo 12CrMoG |
E5515-B1 (GB/T5118) |
R207 |
— |
H08CrMoA (GB/T14957) |
15CrMo 15CrMoG 15CrMoR |
E5515-B2 (GB/T5118) |
R307 |
— |
H13CrMoA (GB/T14957) |
12Cr1MoV 12Cr1MoVG |
E5515-B2-V (GB/T5118) |
R317 |
— |
H08CrMoVA (GB/T14957) |
1Cr5Mo |
E5MoV-15 |
R507 |
— |
— |
0Cr18Ni9 |
E308-16 (GB/T983) |
A102 |
— |
H0Cr21Ni10 (YB/T5091) |
E308-15 (GB/T983) |
A107 |
— |
||
0Cr18Ni10Ti 1Cr18Ni9Ti |
E347-16 (GB/T983) |
A132 |
— |
H0Cr21Ni10Ti (YB/T5091) |
E347-15 (GB/T983) |
A137 |
— |
表2 不同钢号相焊推荐选用的焊接材料
被焊钢材 类别 |
接头母材类别或组别号 |
焊条电弧焊 |
氩弧焊 |
备注 |
|
焊条 |
焊丝钢号 (标准号) |
||||
型号 (标准号) |
牌号示例 |
||||
碳素钢之间焊接 |
Ⅰ+Ⅰ |
E4303 (GB/T5117) |
J422 |
H08A (GB/T14957) |
— |
E4315 (GB/T5117) |
J427 |
||||
碳素钢与强度性低合金钢焊接 |
Ⅰ+(Ⅱ-1) |
E4303 (GB/T5117) |
J422 |
H10MnSi (GB/T14957) |
— |
E4315 (GB/T5117) |
J427 |
||||
Ⅰ+(Ⅱ-2) |
E4315 (GB/T5117) |
J427 |
H10MnSi (GB/T14957) |
— |
|
E5015 (GB/T5117) |
J507 |
||||
Ⅰ+(Ⅲ-1) Ⅰ+(Ⅲ-2) |
E4315 (GB/T5117) |
J427 |
H10MnSi (GB/T14957) |
— |
|
E5015 (GB/T5117) |
J507 |
||||
碳素钢与耐热型低合金钢焊接 |
Ⅰ+Ⅳ |
E4315 (GB/T5117) |
J427 |
H10MnSi (GB/T14957) |
— |
Ⅰ+Ⅴ |
E4315 (GB/T5117) |
J427 |
H10MnSi (GB/T14957) |
— |
|
碳素钢与低温型低合金钢焊接 |
Ⅰ+Ⅵ |
E4315 (GB/T5117) |
J427 |
H10MnSi (GB/T14957) |
— |
强度性低合 金钢的焊接 |
Ⅱ+Ⅱ |
E5015 (GB/T5117) |
J507 |
H10MnSi (GB/T14957) |
— |
E5515-G (GB/T5118) |
J557 |
||||
珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接 珠光体钢与奥氏体不锈钢焊接 |
Ⅰ+(Ⅶ-1) |
E309-16 (GB/T983) |
A302 |
H1Cr24Ni13 (YB/T5091) |
— |
E309-15 (GB/T983) |
A307 |
||||
E309Mo-16 (GB/T983) |
A312 |
— |
— |
||
Ⅱ+(Ⅶ-1) |
E309-16 (GB/T983) |
A302 |
H1Cr24Ni13 (YB/T5091) |
— |
|
E309Mo-16 (GB/T983) |
A312 |
||||
Ⅲ+(Ⅶ-1) |
E310-16 (GB/T983) |
A402 |
H1Cr26Ni21 (YB/T5091) |
— |
|
E310-15 (GB/T983) |
A407 |
||||
Ⅳ+(Ⅶ-1) |
E309-16 (GB/T983) |
A302 |
H1Cr24Ni13 (YB/T5091) |
— |
|
E310-16 (GB/T983) |
A402 |
H1Cr26Ni21 (YB/T5091) |
— |
||
E310-15 (GB/T983) |
A407 |
H1Cr26Ni21 (YB/T5091) |
— |
||
Ⅴ+(Ⅶ-1) |
E309-16 (GB/T983) |
A302 |
H1Cr24Ni13 (YB/T5091) |
— |
|
E310-16 (GB/T983) |
A402 |
H1Cr26Ni21 (YB/T5091) |
— |
||
E310-15 (GB/T983) |
A407 |
H1Cr26Ni21 (YB/T5091) |
— |
||
Ⅵ+(Ⅶ-1) |
E309-16 (GB/T983) |
A302 |
H1Cr24Ni13 (YB/T5091) |
— |
|
E309-15 (GB/T983) |
A307 |
表3 常用钢号分类分组
类别号 |
组别号 |
钢 号 |
Ⅰ |
Ⅰ-1 |
Q235-A·F, Q235-A, Q235-B, Q235-C 10(管),20,20g,20G,20R |
Ⅱ |
Ⅱ-1 |
16Mn,16MnR |
Ⅱ-2 |
15MnVR,15MnNbR,20MnMo |
|
Ⅲ |
Ⅲ-1 |
13MnNiMoNbR, 18MnMoNbR, 20MnMoNb |
Ⅲ-2 |
07MnCrMoVR |
|
Ⅳ |
Ⅳ-1 |
12CrMo, 12CrMoG, 15CrMo, 15CrMoG, 15CrMoR, 14Cr1Mo ,14Cr1MoR, 12Cr1MoV, 12Cr1MoVG |
Ⅳ-2 |
12Cr2Mo, 12Cr2MoG 12Cr2Mo1, 12Cr2Mo1R |
|
Ⅴ |
Ⅴ-1 |
1Cr5Mo |
Ⅵ |
Ⅵ-1 |
09MnD, 09MnNiD, 09MnNiDR |
Ⅵ-2 |
16MnD, 16MnDR, 15MnNiDR,20MnMoD |
|
Ⅵ-3 |
07MnNiCrMoVDR, 08MnNiCrMoVD, 10Ni3MoVD |
|
Ⅶ |
Ⅶ-1 |
1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni9 0Cr18Ni10Ti, 00Cr19Ni10 |
Ⅶ-2 |
0Cr17Ni12Mo2, 0Cr18Ni12Mo2Ti, 00Cr17Ni14Mo2 0Cr19Ni13Mo3, 00Cr19Ni13Mo3 |
|
Ⅷ |
Ⅷ-1 |
0Cr13 |
4.2.3焊接接头的坡口形式、尺寸及组对要求按设计规定执行,当设计无规定时,按表4确定。
表4 焊接接头坡口形式和尺寸
厚度T (mm) |
坡口 名称 |
坡 口 形 式 |
坡 口 尺 寸 |
备 注 |
||
间隙 с (mm) |
钝边 р (mm) |
坡口角度 α(β)(°) |
||||
1~3 |
Ⅰ型 坡口 |
0~1.5 |
- |
- |
单面焊 |
|
3~6 |
0~2.5 |
双面焊 |
||||
3~9 |
V型 坡口 |
0~2 |
0~2 |
65~75 |
||
9~26 |
0~3 |
0~3 |
55~65 |
|||
6~9 |
带垫板 V型 坡口 |
3~5 |
0~2 |
45~55 |
||
9~ 26 |
4~6 |
0~2 |
||||
12~60 |
X型 坡口 |
0~3 |
0~3 |
55~65 |
||
20~60 |
双V型 坡口 |
0~3 |
1~3 |
65~75 (8~12) |
||
20~60 |
U型 坡口 |
0~3 |
1~3 |
(8~12) |
||
管径Φ76~ 133 |
管座 坡口 |
2~3 |
- |
45~60 |
4.2.4管子坡口应按下列方法加工:
a)按SH3501-2001《石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》分为SHA级的压力管道、中高合金钢及不锈钢管道的坡口应采用机械方法加工。
b)其他管道坡口宜采用机械方法加工,当采用热加工方法时,切割后必须去除影响焊接质量的表面层。
4.2.5壁厚相同的管子(件)组对时,应内壁平齐,如有错口,其错口值应按设计规定执行,当设计无规定时,应按下列要求执行:
a)剧毒、易燃易爆管道局部错口为壁厚的10%,且不大于0.5mm。
b)高温、高压及合金钢管道局部错口为壁厚的10%,且不大于1.0mm。
c)其他管道局部错口为壁厚的10%,且不大于1.5mm。
4.2.6 当壁厚不同的管子(件)组对时,应将厚壁管按薄壁管厚度削薄。
4.2.7管道焊缝的设置应避开应力集中区,且便于焊接、热处理及各种检验。
4.2.8焊接接头组对前,应用砂轮清理坡口及其两侧内外表面,在距坡口两侧20mm范围内不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其他对焊接质量有害的物质,并磨出金属光泽。
4.2.9认真检查坡口及其两侧不得有裂纹、夹层等缺陷。
4.2.10不锈钢管道采用电弧焊时,坡口两侧各100mm范围内应涂白粉或其他防沾污剂。
4.2.11焊件组装时,应将待焊管子(件)垫置牢固,以防止在焊接和热处理过程中发生变形和附加应力。
4.2.12除设计规定的冷拉口外,其余焊口应禁止强力组对,更不允许用热膨胀法对口,以防引起附加应力。
4.2.13当焊接所处位置障碍多时,合格焊工在施焊前亦应进行与实际条件相同的模拟练习及试焊,经无损检测合格后方可正式焊接。
4.2.14组对管口局部间隙过大时应设法修正至规定尺寸,严禁在间隙内填塞它物。
4.2.15焊条在使用前应分别按其说明书要求进行烘干,并放在保温筒内随用随取。焊丝使用前应清除其表面的油污、锈迹等。
4.3定位焊
4.3.1定位焊时除其焊接材料、焊接工艺和预热温度等应与正式焊接相同外,还应满足下列要求:
a)定位焊应能保证焊缝在正式施焊过程中不致开裂,其长度宜为10~15mm,高宜为2~4mm,且不超过壁厚的2/3。定位焊缝两端应修磨成缓坡状。
b)定位焊不得有裂纹及其他缺陷,如有缺陷应彻底磨除重新进行定位焊。
c)在合金钢管壁上点焊组对卡具定位时,卡具的材质和焊材应与管材相同。当拆除卡具时,不得用敲打或掰扭的方法拆除。当用氧-乙炔焰切割卡具时,应在离管道表面3mm处切割,然后用砂轮修磨平整。
4.4正式焊接
4.4.1焊接引弧应在坡口内进行,严禁在管子(件)表面引燃电弧、试验电流或焊接临时支撑物。
4.4.2在焊接中应确保起弧及收弧的质量,收弧应将弧坑填满,多层焊的层间接头应相互错开。
4.4.3除焊接工艺有特殊要求外,每条焊缝应一次连续焊完,如因故被迫中断,应采取缓冷措施,再焊时应仔细检查确认无裂纹后,方可按焊接工艺继续施焊。有预热要求的管材应按预热要求重新预热后施焊。
4.4.4管子焊接时,管端要堵封住,防止管内穿堂风。
4.4.5 焊接时焊接工艺参数均按表5、表6选择。
表5 焊条电弧焊工艺参数
焊接方法 |
焊条直径(mm) |
焊接电流(A) |
电弧电压(V) |
焊条电弧焊 |
Φ2.5 |
80~100 |
22 |
焊条电弧焊 |
Φ3.2 |
100~140 |
22 |
焊条电弧焊 |
Φ4.0 |
160~200 |
22 |
表6 钨极氩弧焊工艺参数
焊接方法 |
焊丝直径(mm) |
焊接电流(A) |
电弧电压(V) |
气体流量 (L/min) |
钨极氩弧焊 |
Φ2~2.5 |
80~100 |
12 |
8~10 |
4.4.6根据设计及焊接工艺评定需焊前预热的管子(件),焊前应按要求进行局部预热。具体程序按照《压力管道安装通用热处理工艺规程》中的有关条款执行。
4.4.7当采用氩弧焊打底时,应及时进行打底焊缝的检查,合格后尽快进行盖面焊接,以防止产生裂纹。
4.4.8 有淬火倾向的管材施焊过程中,层间温度应不低于规定的预热温度的下限。
4.4.9 中、高合金钢(含铬量≥3%或合金总含量>5%)的管子(件)焊接时,为防止根层氧化或过烧,内壁应充氩气或混合气体保护。
4.4.10厚壁大直径管的焊接应采用多层多道焊进行逐层焊接,其中氩弧焊打底的焊层厚度不小于3mm,各层经自检合格后方可焊接次层,直至完成。
4.4.11为减少焊接变形和应力,直径大于194mm的管子(件)宜采用二人对称施焊。
4.4.12 对需做检验的隐蔽焊缝,应经检验合格后,方可进行其他工序。
4.4.13低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢以及奥氏体与非奥氏体异种钢接头焊接时应符合下列规定:
a)应在焊接作业指导书规定的范围内,在保证焊透和熔合良好的条件下,采用小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺,并应控制层间温度。
b)对抗腐蚀性能要求高的双面焊缝,与腐蚀介质接触的焊层应最后施焊。
c)低温钢焊接完毕,宜对焊缝进行表面焊道退火处理。
d)奥氏体不锈钢焊缝及其附近表面应进行酸洗、钝化处理。
4.4.14管道冷拉口所使用的工卡具,应待焊接及热处理工作结束后方可拆除。
4.4.15 管道支吊架焊接的焊工和焊材必须与管道焊接要求相同。焊缝焊接牢固,成型美观、无缺陷,焊接过程中要防止焊穿管子,并有防止变形的措施。
4.4.16焊口焊完应进行清理,经自检合格后,在焊缝附近打上焊工本人的代号钢印,并在相应的管道单线图上作记录。
源于焊接帝国
管道下向焊是从管道上顶部引弧,自上而下进行全位置焊接的操作技术。该方法焊接速度快,焊缝形成美观。焊接接质量好,可以节省焊接材料,降低工人劳动强度。
在管道水平放置固定不动的情况下,焊接热源从顶部中心开始垂直向下焊接,一直到底部中心。其焊接部位的先后顺序是:平焊、立平焊、立焊、仰立焊、仰焊。下向焊焊接工艺采用纤维素下向焊焊条,这种焊条以其独特的药皮配方设计,与传统的由下向上施焊方法相比其优点主要表现在:
(1) 焊接速度快,生产效率高。因该种焊条铁水浓度低,不淌渣,比由下向上施焊提高效率 50 %。
(2) 焊接质量好,纤维素焊条焊接的焊缝根部成形饱满,电弧吹力大,穿透均匀,焊道背面成形美观,抗风能力强,适于野外作业。
(3) 减少焊接材料的消耗,与传统的由下向上焊接方法相比焊条消耗量减少 20 % -30 %。
(4) 焊接一次合格率可达90 %以上。
一. 下向焊技术应用
城市燃气管道工程施工过程中,与长输管线的野外施工不同,受到诸多外界因素限制。城市地网中,河流、公路、和频繁的地下障碍,都为施工带来很大难度。在管道铺设过程中,既有穿越工程,又有过河道明开工程,还有沉管工程等;此外,作业空间小也会增加了施工的难度。针对上述出现的问题,为保证工程质量,施焊时,根据外部环境有的管段采用分段施工,分段下管,也有的管段采用沟下组焊,围绕焊接质量从各角度加以控制。河南洛阳吉利管道焊接培训中心在长期培训中总结了这些理论方法,现在分享给大家!希望大家能掌握熟练的下向焊接工艺!
采用下向焊的焊接缝隙小,焊接速度快,使得与传统上向焊工艺相比,显得高效、节能;另外,选用的纤维素焊条,焊条电弧吹力大、抗外界干扰能力强;连续焊接,焊接接头少,焊缝成型美观;采用的多层多道焊操作工艺,使得焊缝的内在质量好,无损检测合格率高。我们洛阳吉利管道焊接中心及时开展下向焊培训业务。
1. 焊前准备:
钢管的组对及定位焊是保证焊接质量和焊缝背面成型良好的基础,管材单边坡口角度为 28 ° -32 °,钝边厚度 1.0-1.5mm ,对口间隙 1.2-2.0mm ,最大错边量不大于管外径的3 ‰,且≤2mm 。要求管道端面切口平整,不得有裂纹,且切口面与管轴线垂直,不垂直的偏差不得大于 1.5mm ;焊前分别用角磨机、电动钢丝刷将坡口两侧表面各 50mm 的油污、浮锈、水分、泥沙、气割后的熔渣、氧化皮等杂物以及坡口内侧机加工毛刺等清除干净,使坡口及两侧各大于 10mm 范围的内外表面露出金属光泽。
采用 E6010 ( AWS )、 E7010 ( AWS )纤维素焊条打底时,在包装、保管良好的情况下,可不用烘干即可施焊,否则,应进行 70 ℃ ~80 ℃烘干,保温 0.5~1h ,焊条重复烘干次数不多于两次。
定位焊缝因作为正式焊缝的一部分,通常要求焊缝长度≤ 20mm ,为利于接头,其两侧打磨成缓坡状。
2. 焊接材料
⑴纤维素立下向焊条
奥地利伯乐公司是生产管道焊条世界知名厂家,该公司多年来致力于开发和改善专门用于管道焊接的焊条,品种全、质量好,欧洲、澳洲和中东以及在我国该公司均有很大的市场,焊接X60-X70管的纤维素焊条有FOXCEL85。焊接X80管的有FOXCELMOFOXBVD100等。美国林肯公司也是生产纤维素焊条的著名厂家之一,该公司生产的相当于AWSE6010、E7010G、E8010G等焊条在国内管道施工中也占相当比例。此外,合伯乐公司生产的管道下向焊条PIPEMASTER系列, 瑞典伊萨公司生产的E6010、 E7010G焊条近年来也都参与了国内市场的竞争。
⑵实芯焊丝和药芯焊丝
实芯焊丝和药芯焊丝国外供应厂商比较多,如法国的沙福、日本神钢以及美国的合伯乐和林肯等大公司都生产管道用各种实芯焊丝和药芯焊丝。在我国管道焊接用药芯焊丝以林肯公司占的比重最大,实芯焊丝LN50、LN56、LN70,药芯焊丝OUTERSHIELD71H/81B2H以及自保护焊丝NR207、NR232等可适用强度不同等级的管道钢的焊接。
3. 焊接工艺的选择:
A.、手工下向焊
手工下向焊接技术与传统的向上焊接相比具有焊缝质量好、电弧吹力强、挺度大、打底焊时可以单面焊双面成形、焊条熔化速度快、熔敷率高等优点,被广泛应用于管道工程建设中。随着输送压力的不断提高,油气管道钢管强度的不断增加,手工下向焊接技术经历了全纤维素型下向焊一混合型下向焊一复合型下向焊接这一发展进程。
①.全纤维素型下向焊接技术
全纤维素型下向焊接对焊机的主要要求是:
(1)具有陡降外特性,静特性曲线A段适当提高。
(2)外拖推力电流起作用时其数值要足够大。
(3)适当提高静特性曲线外拖拐点,以达到小滴过度,见图1。
全纤维型下向焊接工艺参数见表1。该工艺的关键在于根焊时要求单面焊双面成形;仰焊位置时防止熔滴在重力作用下出现背面凹陷及铁水粘连焊条。我国早期的下向焊均是纤维素型。
混合型下向焊接是指在长输管道的现场组焊时,采用纤维素型焊条根焊、热焊,低氢型焊条填充焊、盖面焊的手工下向焊接技术。主要用于焊接钢管材质级别较高的管道。
陕京管道是我国第一条采用下向焊工艺和进口钢管及焊材建成的长距离管道。
20世纪90年代末期,大壁厚管材广泛应用国内外油、气和水电工业长输管道中,水电工业的压力管道中一般管径达1m以上,壁厚达10~60mm,在我国北方寒冷地区油气管道壁厚也达到10~24mm。与传统的向上焊相比,由于下向焊热输入低,熔深较浅,焊肉较薄,随着钢管壁厚的增加焊道层数也迅速增加,焊接时间和劳动强度随之加大,单纯的下向焊难以发挥其焊接速度快、效率高的特点。手工电弧焊不同壁厚钢管焊接层次及道数推参考表见表3。而根焊、热焊采用向下焊,填充焊与盖面焊采用向上焊的复合下向焊技术则可发挥两种焊接方法的优势,达到优质高效的效果。在半自动气体保护下向焊接技术应用于管道建设之前,大壁厚管道多采用复合型下向焊接技术。如某工业园区输水管道工程所用钢管规格为1400mm×14mm,材质为Q235-A。焊接过程中根焊热焊用纤维素焊条J425G(E6010),填充焊和盖面焊采用普通E4303焊条,使焊缝焊道层数由单一下向焊所需的7~8层,减少为4~5层,焊接时间可缩短30min,大大提高了生产效率。因此我们洛阳吉利管焊中心紧跟市场需求,开设了纤维素-半自动药芯自保焊下向焊专业。复合型下向焊是指根焊及热焊采用下向焊接方法,填充焊及盖面焊采用向上焊接方法的焊接工艺。其主要应用于焊接壁厚较大的管道。
半自动化焊接技术在我国的管道建设中的应用是20世纪90年代逐步引进、发展起来的。由于半自动焊具有生产效率高、焊接质量好、经济性好、易于掌握等优点,自引进中国管道建设中以来迅速地发展起来。半自动下向焊接技术主要分为两种操作方法:药芯焊丝自保护半自动下向焊和活性气体保护半自动下向焊。
B、半自动下向焊
1.药芯焊丝自保护半自动焊技术
药芯焊丝适用于各种位置的焊接,其连续性适于自动化过程生产。工艺参数见表4(以X70钢管焊接为例)。
该工艺的主要优点:
(1)质量好。焊接缺陷通常产生于焊接接头处。同等管径的钢管手工下向焊接接头数比半自动焊接接头数多,采用半自动焊降低了缺陷的产生机率。通常应用的NR204、NR207焊丝属低氢金属,而传统的手工焊多采用纤维素焊条。由此可知,半自动焊可降低焊缝中的氢含量。同时,半自动焊输人线能量高,可降低焊缝冷却速度,有助于氢的溢出及减少和防止出现冷裂纹。
(2)效率高。药芯焊丝把断续的焊接过程变为连续的生产方式。半自动焊溶敷量大,比手工焊道少,溶化速度比纤维素手工下向焊提高警惕15%~20%。焊渣薄,脱渣容易,减少了层间清渣时间。
(3)综合成本低。半自动焊接设备具有通用性,可用于半自动焊,也可用于手弧焊或其他焊接法的焊接。以焊接厚度为8.7mm钢管为例:手工焊至少需3组焊工完成,半自动焊只需2组焊工,至少可减少2名焊工,也相应减少了焊机数量和等辅助工装数量。同时,药芯焊丝有效利用率高,焊接坡口小,即节省填充金属使用量,又提高了焊接速度,综合成本只及手弧焊的一半。
STT型CO2半自动焊时,焊机处于短路过渡方式,电源在一个过渡周期内,根据不同电弧电压值,输出不同的焊接电流。CO2气体保护焊是一种廉价,高效的焊接方法。传统的短路过度CO2焊接不能从根本上解决焊接飞溅大,控制熔深与成型的矛盾。采用波形控制技术的STT型CO2半自动焊机,保证了焊接过程稳定,焊缝成形美观,干伸长度变化影响小,显著降低了飞溅,减轻了焊工劳动强度。2.CO2活性气体保护半自动下向焊接技术
STT型CO2半自动焊以其优异的性能拓宽了CO2半自动焊在长输管道施工中的应用领域。中国石油天然气管道局曾在苏丹Muglad石油开发项目中首次使用了STT型CO2半自动下向焊接技术进行管道打底焊接,焊接工艺见表6。
C、全自动气体保护下向焊STT型CO2半自动焊与药芯焊丝自保护半自动焊是目前国内常用的半自动下向焊接方法,展示了在管道焊接领域良好的应用前景。
管道全自动气保护下向焊接技术使用可熔化的焊丝与主要焊金属之间的电弧为热焊来溶化焊丝和钢管,在焊接时向焊接区域输送保护气体以隔离空气的有害作用,通过连续送丝完成焊接。由于熔化极气保护焊时焊接区的保护简单,焊接区域易于观察,生产效率高,焊接工艺相对简单,便于控制,容易实现全位置焊接。
4. 操作方法:该工艺可实现全位置多机头同时工作,打底焊可从管内部焊接,也可从管外部焊接。打底焊可采用向上焊以防止熔透不够成烧穿,易于单面焊双面成型。焊接参数的调节一般在控制台或控制面板上,主要调节参数有:电压、送丝速度、每个焊头移动速度、摆动频率、摆动宽度及摆延迟时间。应当注意的是,因每条焊道焊接参数不同,整个焊缝的焊接参数应根据管材规格及现场条件,通过焊接试验合格后方可应用于生产。
管道全自动气保护焊技术以其焊接质量高,焊接速度快等优点,在国外已经普及,而国内则处于推广阶段,全自动气体保护下向焊接技术是我国长输管道及市政燃气管道下向焊接技术发展的方向。
⑴根焊:
根焊是整个管接头焊接质量的关键。操作时,要求焊工必须正确掌握运条角度和运条方法,并保持均匀的运条速度。施焊时,一名焊工先从管接头的 12 点往前 10mm 处引弧,采用短弧焊作直线运条,也可有较小摆动,但动作要小,速度要快,要求均匀平稳,做到"听、看、送"的统一,即既要"听"到电弧击穿钢管的"扑扑"声,又要"看"到熔孔的大小,观察判断出熔池的温度,还要准确地将铁水"送"至坡口根部。熄弧时,应在熔池下方做一个熔孔,应比正常焊接时的熔孔大些,然后还要迅速用角磨机将收弧处打磨成 15~20mm 的缓坡,以利于再次引弧。要求在根焊时,在根焊焊接超过 50% 后,撤掉外对口器,但对口支座或吊架应至少在根焊完成后撤离。
⑵热焊:
热焊与根焊时间间隔应小于5min ,目的是使焊缝保持较高温度,以提高焊缝力学性能,防止裂纹产生。热焊的速度要快,运条角度也不可过大,以避免根部焊缝烧穿。
⑶填充焊:
第三、四遍焊接为填充焊,具体工作中,可根据填充高度的不同,适当加大焊接电流,稍做横向或反月牙摆动。同热焊一样,焊前须用角磨机对上一层焊缝进行打磨,避免因清渣不干净造成夹渣等缺陷。另外,合理掌握焊条角度、控制相应弧长也是防止缺陷产生的主要前提。
⑷盖面焊:
盖面焊前的清渣及打磨处理应有利于盖面层的焊接,通过焊条的适当摆动,可将坡口两侧覆盖,克服坡口未填满及咬边等缺陷,通常覆盖宽度按相关规范及工艺执。两名焊工收弧时应相互配合,一人须焊过 6 点位置 5~10mm 后熄弧。
在上述各层焊缝施焊中,应注意焊接接头不能重叠,应彼此错开 20~30mm ,用角磨机对各层焊缝进行清理,清理的结果应能有利于下道焊缝施焊的焊接质量。
5. 焊缝检测:
⑴焊缝表面质量要求:
施焊后的焊缝,按《管道下向焊焊接工艺规程》( SY/T4071-93 )规定,应清除熔渣、飞溅物等杂物,焊缝表面不得有裂纹、未熔合、气孔和夹渣等缺陷;咬边深度≤ 0.5mm ,在任何长 300mm 焊缝中两侧咬边累计长度≤ 50mm ;焊缝余高 0.5~2.0mm ,个别部位(管底部处于时钟5~7 时位置)不超过 3mm ,且长度不超过 50mm ;焊缝宽度比坡口每侧增宽 0.5~2.0mm 为宜。
⑵无损检验:
依据 SY4065-93 《石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤质量分级》和 SY4056-93 《石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级》对焊缝进行 100% 超声波探伤和 100% 射线探伤,Ⅱ级为合格。
6. 缺陷分析:
在下向焊焊接施工中,存在的缺陷种类主要有:未焊透、未熔合、内凹、夹渣、气孔、裂纹等缺陷。在立焊与仰焊位置,裂纹、内凹的出现几率较多,尤其裂纹更集中地出现在仰焊位置,这与起初定位焊后过早撤除外对口器关系密切;而内凹则是因为根焊时,电弧吹力不够,另外铁水受重力作用而导致,这与焊工的技能水平有一定关系;多数的未焊透和未熔合与钢管组对时的错边、焊接时工艺参数的波动、操作者的水平、运条方法的选用、工作时急于求成等因素有一定关联;气孔和夹渣除去与环境、选用规范、母材和焊材的预处理有关外,焊缝的冷却速度对该缺陷的影响更大些。
焊接接质量好,可以节省焊接材料,降低工人劳动强度。