管道焊接工艺和热处理

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4.5.3、管道焊接工艺和热处理
管道焊接工艺一般要求 低碳钢和低合金钢管道的焊接 奥氏体不锈钢管道的焊接 耐热钢管道的焊接 镍及镍合金管道的焊接 工业纯钛管道的焊接 管道焊后热处理
(一)管道焊接工艺一般要求
1、焊接环境条件
温度:环境温度低于0℃,应预热10℃;
湿度:≤90%;
风速:手工焊和自保护, ≤8m/s,
一般为200~350℃ (根据材料和结构型式的不同而不同) 保持一定时间(一般不少于30min), 目的:降低扩散氢含量
(三)不锈钢的焊接
1、焊接性能
用于耐腐蚀、高温、低温 奥氏体不锈钢主要问题:
晶间腐蚀: 碳在奥氏体中溶解度不同,1100℃时达0.12%,450~ 850℃时只有0.02%,称为敏化温度; 在敏化温度区晶粒边界析出Cr23C6,造成晶界局部贫铬(含 Cr量低于12%),丧失抗腐蚀能力。 解决办法:超低碳,添加稳定化元素(Ti、Nb),快速冷却

气体保护焊, ≤2m/s;
无雨、雪。
焊材贮存库相对湿度:≤60%, 温度:≥5℃
2、焊缝间距
直管段:DN≥150mm,间距≥150mm;
DN<150mm,间距≥DN。
3、对接接头组对:
错边:以管子内壁对齐,
钢:内壁错边<10%δ ,且≤2mm;
钛、镍:内壁错边<10%δ ,且≤1mm
剖面检查 用锯条与熔接组件端面成45°角进行切开,组件中的电阻 丝硬度排列整齐,不应当有涨出、裸露、错行,焊后不游 离。 管件与管材熔接面上应当无可见界线。
拉伸剥离 挤压剥离 撕裂剥离 耐压(静液压强度)试验
7.3 焊工资格
1、依据标准 TSG Z6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》附件B: 特种设备非金属材料焊工考试范围、内容、方法和结果评定
长输管道:错边≤3mm
(一)焊接工艺一般要求
4、返修
采用经过评定合格的焊接工艺; 同一部位的返修次数超过2次,必须考虑对焊接工艺的调整,
重新制定返修措施,经过施焊单位技术负责人批准; 返修部位应当按照原规定的检验方法重新检验; 返修的次数、部位、检测结果记入技术文件和资料提交使用
卷边中心高度K值大于零。 焊接处的错边量不得超过管
材壁厚的10%。
7、检验要求
卷边切除
使用外卷边切除刀切除卷边,卷边 应当是实心圆滑的,根部较宽,卷 边底面不得有污染、孔洞等。若发 现杂质、小孔、偏移或者损坏时, 则判定为不合格。
将卷边每隔几厘米进行180°背弯 试验,当试样受拉伸面发生开裂或 裂纹缺陷时,则判为不合格。
(四)耐热钢管道的焊接
7)多层焊时应控制层间温度,其层间温度等于或稍高于预热温 度,每层的层间接头应错开。 (8)焊口焊完后若不能及时进行热处理,应立即进行 250℃350℃的后热处理,后热处理的时间15min30min,并且 保温缓冷。 (9)施焊现场应做好防风措施,特别管子焊接时,管内应防止 穿堂风。 (10)在热处理过程中应能准确地控制加热温度,且使焊件温度 分布均匀,热处理的加热范围以焊缝中心为基准,两侧各不小于 焊缝宽度三倍,且不小于25mm,加热区以外的100mm范围应予 保温。焊后热处理过程中,焊件内外壁温度应均匀。 (11)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。
(八)管道焊后热处理
1、目的:消除残余应力,改善接头组织和性能 2、方法:现场局部热处理,自动记录曲线
3、热处理 要求和 参数
(八)管道焊后热处理
4、热处理过程
加热:400℃以上,加热速度≤205×25/δ (℃/hr), 且不大于205 ℃/hr
冷却:400℃以上,冷却速度≤260×25 /δ (℃/hr), 且不大于260 ℃/hr
坡口和焊丝;小线能量。 焊后检查焊接接头表面颜色,判定氧化情况。
(七)燃气用聚乙烯管道焊接
7.1聚乙烯焊接知识
1、标准 《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》(TSG D2002-2006)
2、焊接原理 聚乙烯一般可在190~240℃之间的范围内被熔化(不同原料 牌号的熔化温度一般也不相同)
将两管材(或管件)熔化的部分充分接触,并保持有适当的 压力,冷却后便可牢固地融为一体。
3、焊接方法:各种 4、焊接工艺:
主要因素:降低冷却速度,避免冷裂纹产生 最有效方法:预热
5、预热
(1)焊前预热的作用:
降低焊接冷却速度,遏制或减少淬硬组织; 减小焊接区的温度梯度,降低焊接接头内应力; 扩大焊接区的温度场,使焊接接头在较宽的区域内处于塑性状
态,减弱了焊接应力的不利影响; 降低残余应力峰值; 有利于焊缝中氢的逸出。
(五)镍及镍合金的焊接
焊接性能与奥氏体不锈钢相似 主要防止热裂纹 因含镍量高,热裂倾向更大
措施: 小线能量 不预热,低的层间温度(≤100℃) 底层焊完检查有无裂纹 必要时,加装冷却铜块或用湿布擦拭,以减少高 温停留时间。
(六)工业纯钛的焊接
特点:熔点高,化学活性大 措施:对300℃以上的区域用管外保护拖罩充氩保护;焊前清理
使用同一管道元件制造单位提供的管道元件时,管道安装 单位任选一个DN≥63mm规格进行验证即可覆盖所有规格。
5、试件数量:2组 6、试件检验项目及要求
热熔对接
电熔承插
电熔鞍形
7、检验要求
(1)热熔 外观
卷边应沿整个外圆周平滑对 称,尺寸均匀、饱满、圆润。 翻边不得有切口或者缺口状 缺陷,不得有明显的海棉状 浮渣出现,无明显的气孔。
(二)碳素钢和低合金钢的焊接
1、焊接性能 碳素钢 低合金钢:普通低合金钢、低合金耐热钢(Cr- Mo)、 低合金低温钢(Ni) 主要问题:冷裂纹,再热裂纹
2、焊材选择原则 碳素钢、普低钢:力学性能 Cr- Mo耐热钢:化学成分 低温钢:化学成分和低温韧性 异种钢接头:就低的原则
热裂纹: 解决办法:严格限制S、P含量
马氏体、铁素体不锈钢主要问题 :冷裂纹,脆化
(三)不锈钢的焊接
2、焊接方法:常见方法 3、焊材选择原则
同种接头:化学成分 不同奥氏体不锈钢异种接头:化学成分就低的原则 不同马氏体、铁素体不锈钢异种接头:化学成分就低的原则 提高焊缝耐腐蚀性:超低碳,添加稳定化元素(Ti、Nb)
预热温度对焊缝边界焊接热循环的影响
(2)预热要求
测温点位置(预热范围): 每侧宽度不小于3δ ,且不小于25mm;(距焊缝坡口边缘)
GB/T 20801对预热温度的要求:
6、其他焊接工艺
层间温度:不低于预热温度 焊接参数:由焊接工艺评定确定
线能量(热输入):焊接电流、焊接电压、焊接速度 缓冷 后热处理:在焊接完成后,立即加热到一定温度
电熔焊接的压力来源于焊接过程中聚乙烯自身产生的热膨胀。
3、焊接方法
热熔对接法(BW)
使用专门加热工具对非金属材料制两元件端部加 热至粘流状态后,在压力下将其焊合的方法。
分机动焊(J)、自动焊(Z)
电熔连接法(EW)
将非金属材料制电熔管件通电加热至表面熔化状 态,使之与相接触的另一元件表面焊合的方法。
4、覆盖范围
(1)热熔对接焊: 相同级别原材料的焊接工艺评定可以相互覆盖;
不同SDR系列管道(SDR11、SDR17.6)的焊接工艺评定 可以相互覆盖;
当DN≤250mm规格时,在110≤DN≤250mm规格范围 任选一个规格进行评定可以覆盖DN≤250mm所有规格; 当250<DN≤630mm时,在其范围内任选一个规格进行 评定即可覆盖250<DN≤630mm的所有规格。 (2)电熔: 对所有规格的电熔管件和电熔鞍形管件,管道元件制造单 位在设计生产时逐一进行焊接工艺评定,并且向管道安装 单位提供相应的焊接工艺参数;
只有自动焊(Z)
4、焊接过程(热熔)
准备阶段:
清洁焊接部位油污、杂质,装夹管道; 修整管道端面。
加热阶段:
加热阶段需加压力
切换阶段:
将管道与加热板分开,并迅速移出加热板; 将两个熔融的塑料管道端面接触,并施加一定的压力; 一般来说,切换时间应小于4s。
压焊和冷却阶段:
在一定的时间内保持压力不变; 熔融的塑料会被挤出管道表面,在管道的内外表面形成熔环。
(四)耐热钢管道的焊接
材料特点: 淬硬性 、冷裂纹 、消除应力裂纹 、热裂
纹 、回火脆性
(四)耐热钢管道的焊接
铬钼耐热钢的焊接要点 管道施焊前应根据钢材的淬硬性、焊接环境、焊件刚性、及焊接方法进 行预热。 (2)焊条的选用,应按照母材的化学成分、力学性能、焊接接头的抗裂 性、焊前预热、焊后热处理、使用条件及施工条件等因素综合确定。 (3)定位焊的焊缝长度、厚度和间距,应能保证焊缝在正式焊接过程中 不致开裂。 (3)严禁在坡口之外的母材表面引弧和试验电流,防止电弧擦伤母材。 (4)焊接时应采取合理的施焊方法和施焊顺序。 (5)底层焊道完成后,应立即进行面层焊道的焊接,且应在保持预热温 度条件下,每条焊缝一次连续焊完;如中断焊接,应采取后热缓冷等措 施;再次施焊前应检查焊层表面,确认无裂纹后,方可按原工艺的要求 继续施焊。 (6)施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量,收弧时应将弧坑填满。
恒温时间: δ / 25(hr),2.4min/mm,最短1~2hr 加热范围:
焊接接头:焊缝两侧各为焊缝宽度的3倍 弯管:弯曲或成形部分及其两侧至少25mm
奥氏体不锈钢与碳素钢、低合金钢、马氏体不锈钢、铁素体不 锈钢的异种接头应选用:
25Cr-13Ni(E309型),25Cr-20Ni(E310型)
(三)不锈钢的焊接
4、焊接工艺
马氏体、铁素体不锈钢:与低合金钢相类似 奥氏体不锈钢:快速冷却(与低合金钢相反)
不预热,层间温度≤150℃, 小线能量,多层多道焊, 背面充氩保护 药芯焊丝的应用
单位; 如果在热处理后进行焊接返修,返修后需要再做热处理. 长输管道( SY/T 4103《钢质管道焊接及验收》)规定:
裂纹:除非业主同意返修,否则所有带裂纹的焊口应按有关规 定从管线上切除
当裂纹长度小于焊缝长度的8%时,可以进行返修 非裂纹性缺陷:
根焊道及填充焊道中出现,经业主同意后方可返修; 盖面焊道中出现,可以直接返修; 同一部位的返修不得超过两次。
拉伸试验
耐压(静液压强度)试验
(2)电熔焊
非破坏性检验(宏观)
电熔管件应当完整无损,无变形及变色; 从观察孔应当能看到少量的聚乙烯顶出,但是顶出物
不得呈流淌状,焊接表面不得有熔融物溢出; 电熔管件承插口应当与焊接的管材保持同轴; 检查管材整个圆周的刮削痕迹。
(2)电熔焊
破坏性检验
对接小试件考试合格后,其余试件合格项目方有效 三通试件考试合格,可以焊接所有
电熔焊改变试件类别,不需要重新考试
6、试件检验
试件数量及检验项目 检验要求与工艺评定相同
7、项目代号
考试项目表示方法:
焊接方法-机动化程度-试件类别
举例:
EW-Z-C 电熔管件,自动焊,承插试件 BW-J-D 热熔对接,机动焊,大试件(DN≥315mm)
2、操作技能要素 焊接方法; 焊接方法的机动化程度; 试件类别; 试件管材外径。
3、焊接方法 热熔对接法(BW)、电熔连接法(EW) 变更方法,重新考试
4、机动化程度 机动焊(J)、自动焊(Z) 热熔焊机动焊考试合格后,可以免除自动焊考试,反之不可。
5、试件类别及替代
5、试件类别及替代
热熔机动焊
5、热熔和电熔 接头型式
7.2 聚乙烯管道焊接工艺评定
1源自文库依据标准: TSG D2002-2006 《燃气用聚乙烯管道焊接技术规则》
2、实施单位 热熔:管道元件制造单位和管道安装单位 电熔:管道元件制造单位在产品设计定型时进行,管道安装 单位应当对其进行验证,验证项目为工艺评定规定的全部项 目
3、实施条件 首次采用焊接工艺参数; 不同原材料级别(例如PE80与PE100)的管道元件互焊; 同一原材料级别的管道元件,熔体质量流动速率(MFR)差值 大于0.5g/10min(190℃,5kg); 管道元件对焊接有特殊要求;
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