工艺设计管道焊接方案.docx

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1、工艺设计管道焊接方案 VCM装置-工艺管道焊接施工方案 1 编制说明 本方案针对于新疆圣雄50万吨/年PVC项目（二）-VCM装置工艺管道的焊接。 2 编制依据 施工图纸 工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-2022 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-2022 石油化工剧毒、可燃介质管道工程施工及验收规范SH3501-2022 石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程SH/T3525-1999 压力管道安全技术监察规程工业管道TGS D0001-2022 3 工程概况及焊接特点分析 VCM装置工艺管道主要介质包括乙炔、12度冷冻水回水、7度冷冻水上水、

2、除氧剂、任基苯酚、化学污水、冷冻盐水、冷却循环回水、冷却循环上水、脱盐水、盐酸、超低压蒸汽、低压蒸汽、混合气、氮气、稀碱液、工厂空气、氯乙烯、真空气、放空气等多种介质，其中高温、高压、有毒介质管道对焊接的要求较高，应严格按照焊接工艺施工。 20#、20G、Q235B、L245、16Mn是低碳钢，焊接性能较好，但是容易出结晶裂纹、高温液化裂纹、多边化裂纹，其发生部位大多在（焊缝、HAZ区、多层焊层间）、且还会出现内凹、咬边、气孔等缺陷，焊接过程中应严格按照焊接工艺施焊（工艺参数、接头形式、预热、焊接顺序）。 0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2是奥氏体不锈钢，碳当量低，焊接性能良好，但是

3、容易出现晶间裂纹和应力腐蚀裂纹（沿晶开裂和穿晶开裂）、气孔、咬边等缺陷。所以在焊接过程中，除应严格按照焊接工艺施焊外，在焊接过程中还应注意对根部和焊缝的保护。在焊后应对焊缝进行钝化处理。 4 焊接材料的选择 母材材质焊条焊丝 烘干温度 （） 恒温时间 （分） Q235B、20G、L245、20# J426 J427 HO8Mn2SiA 350400 60 16Mn J507 HO8Mn2SiA 350400 60 0Cr18Ni9 A102 H0Cr21Ni10 150200 60 00Cr17Ni14Mo2 A022 H00Cr19Ni1 2Mo2 150200 60 若以上烘烤温度与焊条生

4、产厂家的烘烤温度不符，要以焊条生产厂家规定的烘烤温度进行烘烤。 5 焊接方法的选择 为保证焊接质量和管内清洁，对接焊缝一律采用氩弧焊打底的焊接方法。 管径80mm，壁厚6mm的对接焊口采用全氩弧焊接；其它对接焊口采用氩弧焊打底、手工电弧焊填充并盖面的氩电联焊的焊接方法, 角焊缝采用手工电弧焊。 6 电焊机选择 采用目前国内较先进的、性能稳定、质量可靠、节能型的ZX7-400ST型逆变直流焊机或者硅整流焊机。 7 焊材烘烤、发放及使用管理 焊材的烘烤与发放一律由焊材烘干室统一管理，烘干室设在安装队。 烘干室根据安装队工号技术员提供的焊材使用计划到一级库领取焊材，领取时应认真核对焊材的型号和规格，

5、防止错领错发。 烘干室领取焊材时应遵循用多少领多少，随用随领的原则，一次领取量最多不超过以下限额=4.090根；=3.2，150根。 焊材使用前必须按焊材烘烤规范进行烘干处理，未经烘干的焊材不得发放使用，并认真填写焊材烘干记录。 焊工领用焊材时必须使用保温筒，且每次领用的焊材不得超过当班的领用量，未用完的焊材下班时连同保温筒交回焊材烘干室。 焊工领用焊材必须本人领取，不得代领，认真填写领用记录，认真核对焊材型号、规格数量及使用场合等，以防错领错用并使其具有良好追踪能力。 焊材烘干室对焊工退回的焊材，要有退回记录及签字手续，按有关规定进行处理，并做好处理记录。 焊材从烘干箱取用超出一个工作班（4

6、小时），必须重新烘干方可使用，但复烘次数不得超过二次，不超过4小时的可重新放回干燥箱干燥待用。 烘干室对回收处理的焊材，应做特别的标识，优先发放使用，避免浪费。经过二次烘干仍未用完的焊材，不得用于工程焊接施工。 焊材烘干室应设专人管理，管理责任人应认真负责、坚持原则。 焊材烘干室为处理焊材的专用场地，焊材外的其它物资不得进入存放。 焊材烘干室应保持整洁，除工作需要，其它人员不得随意出入室内。 焊接责任工程师有权随时检查焊材烘干室的工作。 8 焊工管理 参于本工程施焊的焊工必须经相应操作技能的培训，并按设计文件指定的“标准”、“规范”的程序和要求考试合格。 参加本工程施焊的焊工应是经培训、考试，

7、取得相应材质、位置焊接合格证的持证焊工，无证不得上岗，有证不得越级。 焊接施工前应组织焊工及相应施工人员进行焊接施工交底，使之对施工材料的性能、工艺要求、参数等有较全面的了解，以便于施工的顺利进行。 9 焊接工艺评定管理 焊接施工开始前焊接工艺技术人员应根据工程用材特点及使用“标准”、“规范”确定本工程需要的 焊接工艺评定项目，并编制工艺评定计划。 按设计文件指定的文件进行评定并在工程焊接施工开始前完成。 焊接工艺评定用材料必须与工程用材料相同且符合相关标准，并应有质量证明书和材质合格证。评定使用的焊机必须完好，所用仪表应检定合格。参与评定施焊的焊工应是本单位的优秀焊工。 焊接工艺评定应按公司

8、焊接工艺评定管理规定要求进行。 10 焊接工艺文件的编制 1) 焊接工艺文件编制依据： a评定合格的焊接工艺评定报告； b施工图纸和设计技术文件； c工程使用的标准、规范和规程。 2) 焊接施工方案由焊接工艺人员在工程焊接施工开始前编制，重要和有特殊要求的施工项目焊接前应组织有关人员进行焊接技术交底。 3) 具体焊接工艺以焊接工艺卡的形式下发至现场技术员、焊接检查人员及施工班组。 4) 焊接工艺卡由焊接工艺人员编制，焊接责任工程师审核、质保工程师批准后下达执行，由焊接检查人员及工艺技术员负责监督检查执行情况。 11 焊接一般技术要求 1) 焊条、焊丝、氩气、钨棒等焊接材料应有制造厂家的质量证明

9、书。其中氩气纯度应99.95%，钨棒应采用铈钨棒。 2) 焊接前，应将坡口两侧清扫干净，除去油污、氧化物、水、漆、垢以及其它不利于焊接的物质。 3) 焊接环境 a）焊接环境温度低于下列要求时，应在焊缝始焊处100mm范围内预热到15以上 非合金钢-20 奥氏体不锈钢-5 其它合金0 b）施焊环境出现下列情况，无有效防护措施，应搭设防护棚或停止焊接工作。 电弧焊时，风速8m/s，氩弧焊时，风速2m/s。 相对湿度90%。 下雨、下雪。 4) 每一焊口施焊完毕，必须认真清除焊渣. 5) 不锈钢管焊接时，应在焊口两侧各100mm范围内涂白垩粉，以防飞溅物损伤管子表面；焊后应将飞溅物清除干净；焊接时，

10、管内要通氩气保护，并选用小规范，即短弧、小电流、快速焊，直线运条，焊接层温50，管壁厚时应采用多道焊。预制平台要用木板或胶皮等与碳钢隔离，切割、打磨用砂轮机要专用，以防止“铁污染”。 6) 焊接质量检查员对焊接质量全面检查，尤其是对焊缝外观及承插口的焊接质量重点检查，并可随时抽查焊口进行无损检验，对于不合格的除要求返修外，还要予以重罚。 7) 必须在坡口或焊道上引弧，严禁在坡口外引弧。管壁上的电弧擦伤必须磨平，如发现应先予以清理。 8) 不锈钢管道焊后及时对焊接接头进行酸洗钝化处理。 9) 每道焊缝焊完后必须在距焊缝约20mm 处贴标识，标明管线号、焊缝编号、焊工代号、施焊日期，并标注在单线图

11、上，经无损探伤的焊缝也标注在单线图上，做到每道焊缝都有追溯性。 12 管道的焊接 12.1坡口形式和尺寸 当管壁厚9mm 时，采用V 型坡口，坡口角度=65-75、钝边=0-2mm 、组对间隙b=0-2mm 。 当920mm 时，采用V 型坡口，坡口角度=55-65、钝边=0-3mm 、组对间隙b=0-3mm 。 坡口型式及尺寸 P b 12.2坡口的加工方法 碳钢管的下料和坡口加工采用氧乙炔焰切割方法，用该法切割后，应用角向磨光机除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影响接头质量的表面层，将凹凸不平处打磨平整。 不锈钢钢管的下料和坡口加工应尽可能采用等离子加工方法，采用该法加工坡口后，应除去坡口表面的

12、氧化皮、熔渣、渗碳层及影响接头质量的表面层，将凹凸不平处打磨平整，不得有夹层和裂纹存在。不锈钢管道组对时，应与碳钢及其它材质隔离，组对平台上应铺设胶皮或木板，打磨不锈钢的砂轮机和砂轮片应专用。 12.3焊口的定位焊 12.3.1焊件组对时，点固焊及固定卡具焊缝的焊接，选用的焊接材料及工艺措施与正式焊接要求相同。 12.3.2点固焊缝不得强力组对。 12.3.3 点固焊的尺寸见下表： 点固焊缝尺寸 焊件厚度 焊缝高度焊缝长度间距 壁厚 （mm ） 间隙b （mm ） 钝边P （mm ） 坡口角度（） 9 0-2 0-2 6575 9 0-3 0-3 5565 （mm）(mm) (mm) （mm）

13、 4 4 510 50100 4 0.7S，且6 1030 100300 12.4碳钢管道的焊接 碳钢的焊接在本工程是指Q235B、20、L245、20G、16Mn的焊接。 12.4.1 碳钢的焊接特点 Q235B、20、20G、L245、16Mn的碳当量虽较低，但是焊接过程中由于坡口清理不干净，操作不当，环境条件恶劣亦会产生裂纹、气孔、咬边等缺陷。 2 焊接中注意事项。 底层施焊完后要仔细检查，发现缺陷要及时打磨，修补，而后才能进行填充或盖面焊。 多层多道焊要注意层间缺陷，焊渣要清除干净，盖面层施焊时道间要排列整齐，注意咬边。 长管道焊接要注意穿堂风，一头要堵死。管支架的焊脚尺寸要求除图纸规

14、定外，按两焊件的薄件厚度考虑。 12.4.2 焊接工艺 焊接方法：6mm 89mm GTAW 6mm 89mm GTAWSMAW 焊接工艺的有关参数施焊前以焊接工艺卡的形式下发给施工队及班组。 12.5不锈钢管道的焊接 1251 奥氏体不锈钢焊接特点 热裂纹。奥氏体不锈钢焊接中热裂纹是最容易产生的一种缺陷，亦是最危险的缺陷。它与奥氏体不锈钢的导热系数小，线膨胀系数大而引起焊接过程中收缩应力的存在有关，以及晶间偏析，熔池中形成低熔点共晶（硫、磷），线能量过大都能形成热裂纹。 由于渗碳而降低抗腐蚀性。碳元素在奥氏体中溶解度有限，当碳含量超过它的溶解度就不会不断的向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬结合造成

15、边界贪铬产生晶间腐蚀降低了抗腐蚀性。 焊缝背面氧化及气孔的产生。奥氏体不锈钢焊接过程中，由于氩气不纯及操作不当，时常使焊接熔池气体保护受到影响而出现焊缝背面发渣严重氧化，从而降低了不锈钢的抗蚀性能，同时受到空气的侵入而出现气孔。 2 焊接注意事项 对于奥氏体不锈钢，铁素体含量控制要始终贯穿在整个焊接过程中：从焊前的坡口清理，施焊中线能量的控制，氩气的保护及层间温度和冷却速度都会影响铁素体的含量。焊接线能量过大会引起晶粒粗大，焊缝冷却时间较长，奥氏体连续冷却C曲线右移导致铁素体含量增加，最终使焊缝的抗腐蚀性能降低。 对氩气的纯度要严格要求，周围的施焊环境要干燥干净，严禁与碳钢和其它的污染物接触。

16、 厚壁管道应采用多层多道焊，直线运条。层间温度控制在100以下，以60为宜，防止焊缝过热， 必要时可以浇水加快冷却，但要控制水的氯离子含量不大于25ppm。 采用手工钨极氩弧焊禁止碰撞点火引弧，要采用高频引弧，焊接完毕后降下电流，填满弧坑直至火口冷却才可切断保护气体。 3 焊接工艺 焊接方法。6mm 89mm GTAW =69mm 89mm GTAW +SMAW 坡口加工采用机械加工，坡口角度大于705。 焊前不需预热，当环境温度低于0时可适当预热到50以下，层间温度控制在100以下。 有关焊接工艺的各种参数将以焊接工艺卡的形式发给施工队及班组。 1252保护示意图及固定口的焊接 1）冲氩保护

17、示意图 2）固定口的焊接 不锈钢管道固定口焊接时，焊口内要用水融纸堵上，焊接工艺同上；或者用药芯焊丝焊接。 3）不锈钢管应使用专用的砂轮切割机、坡口机及砂轮磨光机，不得和切割过其它材质（尤其是碳钢）的砂轮片混用，应采用碳化硅或碳化铝制成的砂轮片。清理药皮和焊道时应使用专用的不锈钢刨锤和不锈钢丝刷。焊接地线必须用不锈钢卡子牢固在管子端头，不得将地线搭在管子上，以免产生电弧擦伤。 13 焊接检验 13.1焊前检验 焊工资格审查，由焊接检查员进行。 焊材检查，按有关“焊材管理规定”进行。 焊接用设备检查，由设备管理部门进行。 管材、管件检查，由材料供应部门按有关标准、规范及管理规定进行。 坡口加工、

18、组对质量检查，由焊工自检和检查员抽检结合进行。 定位焊及预热温度检查，由焊工、预热人员自检及检察员抽检，且应做好预热纪录。 13.2焊接过程中检查 焊接工艺纪律执行情况的检查，由焊接工程师、检查员及各工号技术员以巡检和抽检的方式进行。 焊接层间清理情况的检查，由焊工自检及同上巡抽检方式进行。 层间温度控制的检查，由焊工、预热人员进行自检，检查员、工号技术员抽检。 13.3焊后检查 1）焊后焊工应及时将渣皮、飞溅清理干净，对外观进行自检，不合格要及时返工。 2)焊缝表面不允许的缺陷应用砂轮打磨，打磨部位应与母材圆滑过渡。消除缺陷的深度，不应超过材料标准规定的负偏差，否则应补焊。 3) 焊缝外观要

19、求 a焊缝余高h01.+0.1b，且不大于3mm。（b为焊接接头组对后坡口的最大宽度，mm） b焊缝宽度，以每边盖过坡口边缘2mm为宜。 c 焊缝表面不得有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、咬边等缺陷。 4）设计温度较低管道，不锈钢及淬硬倾向较大的合金钢管道，焊缝表面不得有咬边现象，其他材质管道焊缝咬肉深度不得大于0.5mm，连续咬边长度不应大于100mm，且焊缝两侧咬边总长不大于该焊缝全长的10%。 5)管道焊接完毕后，焊接接头要做无损检测，压力管道的检查等级分为I、II、III、IV、V五个等级，其中，一级最高，五级最低。压力管道应按压力管道规范-工业管道（GB/T20801.5-2022）中6.

20、1.2和6.1.3来确定检查等级，并取其较高者。另外，也可以通过查新疆圣雄能源股份有限公司50万吨/年PVC(二)-管道材料规定（200-46-0000-01-003）中的焊缝检查等级来确定。 (一)名义厚度小于或者等于30mm的管道，对接接头采用射线检测，如果采用超声检测代替射线检测，需要取得设计单位的认可，并且其检测数量应当与射线检测相同，管道名义厚度大于30mm的对接接头可以采用超声检测代替射线检测； (二)公称直径大于或者等于500mm的管道，对每个环向焊接接头进行局部检测，公称直径小于500mm的管道，可以根据环向焊接接头的数量按照规定的检测比例进行抽样检测， 6) 耐热钢管道在焊接

21、结束至少24小时后方可进行射线探伤。 7)抽样检验管道，由监理、总包、业主和质检员指定探伤焊口，探伤检验发现一道不合格焊缝应加倍检验，又出现不合格时，可按管线的介质区别对待： 若为剧毒、可燃介质管道，应将该焊工施焊的这批管线全部进行检验； 非剧毒、可燃介质管道则再加倍探伤，如还不合格时，应对该焊工所焊的同一批焊缝全部进行检验。 8)检测比例不应低于下表中的规定 检查等级、方法和比例 焊缝类型及检查比例% 检查等级检查方法 对接焊缝角焊缝支管连接 I 目视检查100 100 100 磁粉/渗透100 100 100 100 / 100 射线照相/超 声波 目视检查100 100 100 II 磁

22、粉/渗透20 / 20 20 20 20 射线照相/超 声波 目视检查100 100 100 III 磁粉/渗透10 / 10 10 / / 射线照相/超 声波 注1：角焊缝包括承插焊和密封焊以及平焊法兰、支管补强和支架的连接焊缝; 注2：支管连接焊缝包括支管和翻边接头的受压焊缝； 注3：碳钢、不锈钢及铝合金的焊缝不需做磁粉/渗透检测； 焊接质量通病及防治措施： 序 号 质量通病防治措施 1 焊条随意堆放，乱扔，有时不用 保温筒盛装焊条。 焊条应用保温筒盛放，完工后或下班时应拣回掉下的焊条。 2 焊完的焊缝，不清理飞溅物，不 清理药皮不检查外观质量。 焊后焊工及时清理药皮清理飞溅物，自查焊缝外

23、观质量，随时消除外观缺陷。 3 不按焊接工艺参数执行，产生宏 观缺陷，如咬边等。 严格执行焊接工艺参数，防止宏观及内部缺陷产生。 4 随意在母材上引弧，损伤母材。电弧擦伤易产生微裂纹，不能在母材上引弧。 5 焊接100%透视片重视，抽查透 视片不重视。 应端正工作态度，质量意识无论100%透视还是抽查拍片或是不拍片的焊缝，都必须按100%探伤要求焊接。 6 焊缝余高过高。焊缝高度，一般对接焊缝控制在02mm或规范 要求范围内。 7 探伤不合格的焊口，不能及时反 修，工程后期找不到位置留下质量隐 患。 必须及时返修，队长、班长、焊工、联络员、技术员各负其责，检查员认真监督，探伤及时配合。 8 要

24、求打钢印的焊缝，焊工不能自 觉及时打钢印号。 焊工必须自觉及时打上自己的钢印号码。 9 承插焊口只焊一遍，造成试压渗 漏。 必须用小直径的焊条，焊2遍且二次焊缝接头要错开。 IV 目视检查100 100 100 射线照相/超 声波 5 / / V 目视检查10 100 100 13.4焊缝返修 要求焊后热处理的管道，焊缝的返修应在焊后处理前进行，若焊后处理后返修，则除外观砂轮修磨外，返修后应重新进行处理。 缺陷消除应采用砂轮打磨或其它机械切削方法，并修正成适合补焊的形状，经检验确认缺陷已消除后方可补焊。一次返修按原工艺进行。 返修部位应按原探伤方法进行检验，其质量要求、合格级别与原焊缝要求相同

25、。 同一部位的返修次数不超过三次，二次以上返修应制定措施，经项目技术负责人批准后进行，对于高温、高压管线原则上不进行二次以上的返修。 14 风险识别 焊接施工安全风险识别按照公司职工安全健康管理体系的要求，对管道焊接中可能存在的安全风险识别如下： 焊接过程中设备、电缆漏电事故，焊工触电事故。 高空坠落，空中重物击伤人和设备事故。 动火引起爆炸、火灾事故。 焊工灼伤、烫伤、弧光打眼。 操作不当砂轮机伤人事故。 X射线透照误伤人。 化学药品中毒及灼伤事故。 15 焊接施工安全措施 经上述安全风险分析，在焊接作业中主要采取以下针对性安全措施： 安全教育：在施工前，安全员要对每位职工进行安全教育，将可

26、能发生的安全隐患向工人逐一分析、解释，并将应采取的针对性预防措施及发生事故后采取的紧急预案向工人逐一分析、解释，做到人人心中有数，树立安全第一的施工意识，并能在施工中自觉地遵守安全规定。 进入现场必须正确佩带安全防护用品，各工种必须按安全操作规程进行作业。 施工现场要有专职安全员，施工队长和作业组长要做好兼职安全员的工作，特殊工种要持有本工种合格证。 吊装作业时，吊装前要认真检查起重设备的机械性能，严格执行起重作业的“十个不准吊”。吊车下及吊装物移动路线下，严禁行走和站人；交叉作业时，严禁从高空向下乱扔物体。以免空中物体击伤人和设备。 电焊机、电焊把线等电气设备作用之前要由电工检查合格，要安全

27、接地或接零，电焊把线要绝缘良好，焊机要由专人操作，要搭设焊机防雨、防晒棚，以避免焊接过程中设备漏电事故和焊接电缆漏电事故。电源插座需防止进水，进水后需要断开电源擦干吹干或晒干。 焊工要穿绝缘胶鞋，戴绝缘手套，下雨天要采取防雨措施（如可能，最好暂停施焊），要将潮湿的工件表面用气焊把烘烤干，以避免触电。登高作业必须系挂好安全带，要注意防滑，避免跌到和坠落。 施工时，动火处附近不得有易燃易爆物品，离明火距离不少于10m；氧气、乙炔瓶存放要搭设防晒 棚，氧气、乙炔瓶两瓶之间的安全距离10m；施工现场要配备足够的灭火器，以避免火灾和爆炸事故的发生。危险的动火地方要设立专人看火。 焊接、砂轮打磨和切割时，

28、焊工要穿绝缘鞋、戴绝缘手套和防护眼镜，同时要注意彼此之间的距离，采取适当的挡护，以免电弧光打眼，熔融性飞溅物灼伤和烫伤。 在使用砂轮机打磨时，手要握紧砂轮机把，采用正确的打磨方式，不可用力过狠，头要偏在砂轮机的一侧，以免砂轮片破碎飞出和砂轮机反弹出来伤人。高空作业时砂轮机应放在不易坠落的地方。 射线探伤工作原则上安排在中午和夜晚休息时进行（最好是夜晚休息时）若紧急情况下需工作时间探伤，则必须经项目经理部、业主/监理批准。射线探伤时要设警戒线和警告牌，以免X射线透照误伤人。 遵守动火、动电制度，需要办理动火、动电手续的地方必须办理完后才能动火、动电。所有带电设备必须接地并有防风防雨设施，风雨后要

29、对电源进行仔细检查合格后方可施工。 现场严禁违章指挥、违章作业，夜间施工时必须有充足的照明。 每个焊工要有自我保护意识和防止伤害他人意识。施焊前要检查周围环境是否有不安全的因素或隐患；施焊时要随时注意有否伤害他人的危险；施焊中尤其施焊后要及时检查有否引起火灾的火苗和隐患。 多层作业时焊工宜用设有头戴安全帽的电焊面罩，高空施焊时焊条筒需要有背带，应牢固放置在适当的地方，防止焊条筒及焊条坠落伤人。 管道酸洗钝化时。操作人员要穿戴好防护用具，眼镜，防护手套，防护服，防护帽。 16施工人员配备计划 管理人员计划 序号姓名职务备注 1 吴炳辉项目经理 2 张仁勇安装经理 3 黄涛施工经理 4 艾德祥技术总工 5 赵阳安全员 6 张波技术员 7 郭美全质检员 劳动力计划 工种起重电工电焊工管工普工