工艺管道焊接方案

目录

1 编制说明和依据 (2)

1.1编制说明 (2)

1.2编制依据 (2)

2 工程概况 (2)

2.1工程特点 (2)

2.2本工程材质种类 (2)

2.3被焊材料的理化性能和焊接性能 (3)

3 焊接技术管理 (3)

3.1焊接工艺评定 (3)

3.2焊接设备、焊接材料的选用和管理 (3)

3.3焊接环境要求 (4)

4 焊接工艺 (4)

4.1坡口制备 (4)

4.2管道组对 (5)

4.3焊前预热 (6)

4.4焊接方法和要求 (7)

4.5焊缝返修 (8)

4.6焊缝表示 (8)

5 焊接检验 (8)

5.1焊前检查 (8)

5.2焊接中的检验 (8)

5.3焊缝的外观检查 (9)

5.4焊缝的内部质量检验 (9)

5.5无损检验 (9)

6 焊接质量保证措施 (9)

6.1质量保证体系 (9)

6.2焊接质量保证措施 (10)

7 焊接施工安全措施和文明施工措施 (10)

7.1焊接施工安全风险识别 (10)

7.2焊接施工安全措施 (11)

7.3焊接文明施工措施 (12)

8 附录 (12)

1编制说明和依据

1.1编制说明

为了保证管道的焊接工程质量，满足设计和生产对工艺的要求，特编制本方案。

本方案作为施焊过程中必须遵守的焊接技术文件，和合格焊接工艺评定一起作为编制焊接工艺卡的依据。

本方案经业主、监理审查通过后，即可用于指导本工艺管道的焊接工作，其所规定的内容与其它方案不符时，一律以本方案为准。各有关人员要严格依照执行，加强工艺纪律，以确保乙二醇装置工艺管道焊接质量和进度。

在管道安装焊接过程中，将以焊接工艺卡的形式对本方案进行进一步细化，并下发作业班组进行技术交底，用于具体地指导具体部位的焊接施工。

本方案在实施过程中若有设计修改或不合适之处，也将以焊接工艺卡的形式对之进行修改，补充完善，并下发指导施焊。

1.2编制依据

1）中国石油集团工程设计有限责任公司辽阳分公司施工设计图纸

2）《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-97）

3)《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）

4)《钢制压力容器焊接工艺评定》（JB4708-2000）

5)《压力管道安全管理与监察规定》（劳部发[1996]140号）

6）《焊接材料质量管理规程》JB/T3223-96

7）评定合格的焊接工艺评定河南省安装集团有限责任公司

8）《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002

2工程概况

乙二醇装置采用金煤公司羰化、加氢两步间接合成法制乙二醇工艺技术，以河南龙宇煤化工有限公司提供的一氧化碳、氢气、氧气为原料生产乙二醇。其工艺过程主要有脱氢、酯化、干燥、羰化反应、循环合成气压缩、草酸脂精馏、加氢及循环氢气压缩、气体净化、乙二醇脱醇、脱脂、脱水、脱重、精馏、回收、甲醇回收、尾气吸收、NO制备等工序。

2.1工程特点

1）管径大、管壁厚、焊缝多、焊接难度大。

2）厚壁管的焊接要焊接量大，焊工劳动强度大。

2.2本工程材质种类

管道材质主要有Q235-A、Q235-B、20＃、0Cr18Ni9四种。管径为Φ18～1220mm，壁厚为2.5～20mm。异种钢焊接有20#＋304、Q235+304。

2.3被焊材料的理化性能和焊接性能

本工程中所有管道材料主要有Q235A、Q235B、20＃、0Cr18Ni9共四种。其中其中0Cr18Ni9的化学成分及物理性能见表1

表1 各种管材的化学成分及力学性能（％）

3焊接技术管理

3.1焊接工艺评定

本工程焊接工艺评定《钢制压力容器焊接工艺评定》(JB4708-2000)和《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236－1998）等进行焊接试验、评定。在一个质量管理体系内的不同施工单位，只要在质量体系管理、工装设备、检验试验手段、人员配备能力上能满足本工程项目焊接的技术要求，对同一项焊接工艺评定不必重复进行。

工艺评定合格后，方可进行下一步工序。

3.2焊接设备、焊接材料的选用和管理

3.2.1焊接设备管理

焊接时电焊机选用逆变焊机、氩弧焊直流焊机。焊接设备（包括焊机、焊把线、焊条烘烤箱及焊条恒温箱、砂轮机、焊条保温筒等）要设立专人管理维护及保养，保证焊接设备的正常运转使用。焊机必须具备电流表、电压表，同时还应计量校验合格。焊条烘烤箱、恒温箱的电流表、电压表、时间继电器等都应计量校验合格。

3.2.2焊接材料管理

焊接技术人员按工程项目要求提出焊接材料计划后，必须经过专业工程师的审批，经主管经理签字后由物资供应部门在合格供方中进行采购。

焊接材料在入库前必须进行检验，除通常要求具备相应炉批号、材质质量证明书外还应对焊材外观质量进行抽查，必要时要进行复检，并把每一批次的焊材报监理公司。

焊材一级库必须按公司质量体系程序的要求进行管理，室内设去湿机，相对湿度不得超过60％，温度不得低于5℃，保管员每天做好记录。施工队二级库（烘烤室）设专职烘烤员，负责每天焊条烘烤和焊材的发放、回收，焊条回收后应重新烘烤但不得超过两次。烘烤员做好每个焊工的焊材领用记录，让每个焊工每天领取的焊材都有可追溯性，以免用错焊材。焊材一级库应有《焊材一级库管理规程》、

《采购程序》和《保管员职责》。二级库（烘烤室）应有《焊条烘烤规程》。

对无标识的焊材为了避免用错必须进行涂色标示，并设色标说明上墙。

手工钨极氩弧焊用的电极宜采用铈钨极，所用氩气纯度不低于99.96％，焊材的严格管理和对焊条焊前烘烤是防止焊接接头产生氢致裂纹的有效工艺措施，必须予以重视，以降低焊缝金属中的含氢量，减少裂纹的产生。

3.2.3焊接材料的选用

焊接前必须查明所焊接接头的钢号，便于正确地选用相应焊接材料，同时亦能确定合适的焊接工艺和热处理工艺。

根据中国石油集团工程设计有限责任公司辽阳分公司施工设计图纸提供的资料，本工程使用的钢材和焊材见表3。

表三：各种材料使用焊材及工艺评定编号

序号管道材质厚度mm 使用焊丝使用焊条工艺评定编号

1 20＃钢3～16 H08Mn2SiA J427 PYP-33,PYP-1

2 20#钢镀锌4～4.75 H08Mn2SiA J427 PYP-33,PYP-1

3 Q235 4～10 H08Mn2SiA J422 A24,PYP-1

4 0Cr18Ni9 2～14 H0Cr20Ni10 A102 PYP-20,A45

3.3焊接环境要求

焊接环境出现下列任一情况时，必须采用有效的防护措施，否则禁止施焊：

1）风速：手工氩弧焊焊时大于2m/s，手工电弧焊时大于8m/s；

2）相对湿度大于90％；

3）雨雪环境；

4焊接工艺

4.1坡口制备

坡口的形式根据管壁的厚度来选择，但要满足焊缝金属量少，熔合比小易操作的要求。

本工程工艺管道所选择对接接头的坡口形式有两种：

1）当壁厚δ≤20mm时，坡口示意图如图1所示：

图1 V型坡口示意图

2）当壁厚δ＞20mm时，坡口示意图如图2所示：

图2 双V型坡口示意图

坡口的加工应优先选择机械加工（车床、坡口机），如采用火焰加工应将表面的淬火层及氧化物用砂轮机打磨干净，并将管内的铁屑等杂物清理干净。

4.2管道组对

碳钢、合金钢和不锈钢组对前，应将坡口及坡口两侧10～15mm范围内应清理干净。坡口及两侧规定范围内不得有氧化物、熔渣、飞溅物、锈斑、污渍、油泥等有害杂质存在。采用磨光机打磨碳钢、不锈钢时，砂轮片应区分开，以免造成不锈钢被碳钢污染。

管子对接焊缝组对时，内壁应齐平。碳钢及合金钢组对时内壁错边量不宜超过管壁厚度的10％，且不应大于2mm。不等厚管道对接组对时，薄管端面应位于厚管端面之内，当内壁错边量超过规定或外壁错边量大于3mm时，应对焊件进行加工（见图3）。

图3 不等厚对接焊件坡口加工

注：用于管件时如受长度限制，图（a）①中的15°角允许改为30°角。

4.3焊前预热

1.）进行焊前预热及焊后热处理应根据钢材的淬硬性、焊件厚度、结构刚性。焊接方法及使用条件等因素综合确定。

2.）当焊件温度低于0℃时，所有钢材的焊缝应在始焊处100mm范围内预热15℃以上，预热宽度每侧不小于管壁厚的3倍。

3.）根据母材的厚度和材质，本工程管道焊接时焊前预热参数见表5：

表5 焊前预热温度一览表

4.4焊接方法和要求

4.4.1一般要求

1）焊接方法：公称直径在DN50mm(含DN50)以下的工艺管道采用全氩弧焊（GTAW）的方式焊接，伴热管、循环水管、消防水管、排放与放空管线除外；公称直径在DN50以上、DN800以下的工艺管道采用氩电联焊的方式焊接（火炬气及安全阀等放空管线除外）；公称直径在DN800（含DN800）以上的工艺管道采用双面电弧焊的方式焊接；氧气、氢气等特殊介质的工艺管道及高压蒸汽的耐热钢管线编报专项施工方案和焊接方案。

2）定位焊时，焊接定位焊缝的焊接材料和焊接工艺应与根部焊接相同，且由合格焊工施焊。所有采用氩弧焊或氩电联焊焊接时，背面应进行氩气保护。定位焊缝应均匀分布，其长度、厚度和间距应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂，且不少于4点（处），高度不应超过壁厚的2/3。定位焊缝应保证焊透及熔合良好，不得有气孔、夹渣等缺陷。

3）在焊接根部焊道前，应对定位焊缝进行检查，当发现缺陷时应处理后方可施焊。

4）严禁在坡口以外的母材表面引弧和试验电流，并应防止电弧擦伤母材，必要时可设置引弧板和收弧板，引弧板和收弧板的材质应根母材一致。

5）焊接时应保证起弧和收弧质量。多层多道焊时应注意层间缺陷，层间接头应错开，多道焊时，焊缝表面焊道应排列整齐。

6）要求焊前预热的焊件，要严格控制层间温度，其层间温度不应低于规定的预热温度。

7）焊接时，管内应防止穿堂风，防止焊缝出现气孔和淬硬现象。

8）所有仪表的凸缘焊接应尽量在地面进行，流量孔板焊接里口一定要焊透且与母材要平缓过渡。孔板与管道点焊后，需经监理代表、建设单位代表共同检查合格后方可施焊。

4.4.2碳素钢焊接

1）碳素钢的焊接在本工程主要包括Q235A和20＃。

2）焊接方法：除4.4.1的第1）条规定外，能进行双面焊的焊缝，可进行双面焊，如外径≥800mm 的管道；但采用氩电联焊的管道不必实施双面焊接。

3）焊接要求：根部采用氩弧焊打底完后应认真检查，发现缺陷要及时打磨、修补。

4.4.3不锈钢的焊接

本工程选用的不锈钢材为0Cr18Ni9/304属奥氏体不锈钢, 公称直径在DN50mm(含DN50)以下的管道

采用全氩弧焊（GTAW）的方式焊接；公称直径在DN50以上、DN800以下的管道采用氩电联焊的方式焊接；公称直径在DN800（含DN800）以上的管道采用双面电弧焊的方式焊接。

4.4.3.1奥氏体不锈钢的焊接注意事项

1）0Cr18Ni9/304的焊接方法按4.4.3条规定。

2）为防止出现过热现象，焊接线能量不易选择过大，层间温度不大于150℃，必要时可以通过强制冷却的方法来控制过热现象。

3）施工时，奥氏体不锈钢应避免与碳素钢接触，所用的工具如果是碳素钢的材料可在上面堆焊一层不锈钢材料，以免污染生锈。施焊时管内充氩可用水溶纸或堵板方式，保证焊缝金属不被氧化。

4）不锈钢焊件坡口两侧各100mm范围内，应采取措施防止飞溅沾污。

4.5焊缝返修

外观检验和无损检测不合格的焊缝要进行返修，返修时应按原工艺进行返修，一般采取挖补的方法返修。补焊前要彻底清理缺陷，补焊后按原要求进行外观和无损探伤检查，合金钢返修时应做预热、后热缓冷，合格后进行热处理。同一缺陷位置上的返修次数不应超过二次，超过两次返修的焊缝，应由焊接责任工程师制定返修方案后，方可进行焊接。

4.6焊缝表示

1）工号技术员应按管线号在单线图编写焊口号。

2）当焊工每焊完一道焊口时，施工作业组应在单线图的焊口上注明焊工的钢印号及施焊日期。

3）有透视比例的焊口，已透视完的焊口应在单线图的焊口号上注明透视日期，并在焊缝上用记号笔写上焊工钢印号。

4）施工作业组应认真填写管道焊接记录。

5焊接检验

5.1焊前检查

1）焊前检验的目的是预防和减少焊接时产生缺陷的可能性，对合金钢部分的管道、管件、焊接阀门（同制造厂、同规格、同型号、同批次、同时到货）等应做10％的光谱检验，确认合格后方可使用。如有材质不对时应对同批次的管道组成件补做100％的光谱检验，以免用错。

2）对焊丝、焊条进行必要的检查，焊材上的标识是否明显，以免用错。还要对坡口角度、对口间隙、钝边及错边量以及金属表面的缺陷，预热温度等进行检查。

5.2焊接中的检验

焊接中的检验目的是防止焊接过程中缺陷的形成和及时发现缺陷后进行处理，主要是对焊接设备运行情况，焊接规范和焊接工艺执行情况以及多层多道焊过程中夹渣、未焊透等缺陷、层间温度等的自检。

5.3焊缝的外观检查

焊缝的外观检查是用肉眼或低倍放大镜检查清理干净的焊缝上有无外观可见的超标缺陷，如咬边、

气孔、夹渣、裂纹、弧坑、焊瘤等，并用测量工具检查焊缝的外形尺寸是否符合要求。

5.4焊缝的内部质量检验

通过射线或超声探伤来检验焊缝内在的质量，保证焊接接头的机械性能。管道焊缝的内部质量，应按设计文件的规定进行射线照相检验或超声波检验。有毒、可燃介质管道焊缝按《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501的相关规定进行检验。管道焊接接头的无损检测按JB4730进行焊缝缺陷等级评定。

按照设计说明，本装置工艺管道焊口无损检测比例按照《工业金属管道施工及验收规范》（GB50235－97）执行。对焊口无损检测方法：壁厚≤16mm采用X射线探伤；壁厚＞16mm 的碳钢及不锈钢管道，先焊接16 mm 左右厚，采取X射线探伤，合格后继续填充焊接，全部焊完后采用超声波探伤或表面渗透探伤；壁厚＞16mm的合金钢管道，焊接尽量不停，采用超声波探伤。承插焊口采用表面渗透探伤。无损检测执行《GB50235-1997工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235－1997）标准。5.5无损检验

若抽样检验发现需要返修的焊缝缺陷时，除返修该焊缝外，还应采用原规定方法按下列规定进一步检验

1）每出现一道不合格焊缝应再检验两道该焊工所焊的同一批焊缝，当这两道焊缝均合格时，应认为检验所代表的这一批焊缝合格。

2）当这两道焊缝出现不合格时，应对每道不合格焊缝应再检验两道该焊工的同批焊缝。再次检验的焊缝合格时可认为检验所代表的这批焊缝合格。

3）当再次检验又出现不合格时，应对该焊工所焊的同一批焊缝全部进行检验。

6焊接质量保证措施

6.1质量保证体系

质量保证工程师张绍强高级工程师

工艺质控系统责任工程师胡俊伟助工

焊接质控系统责任工程师祝化飞高级技师

无损检测系统责任工程师李兵顺高工

材料质控系统责任工程师翟显章经济师

机具质控系统责任工程师杨宛平经济师

计量质控系统责任工程师潘扬工程师

热处理系统责任工程师李兵顺高级工程师

同时还设有焊材保管员、焊条烘烤员等,

焊材保管员王睿

焊条烘烤员杨宛平

6.2焊接质量保证措施

1）建立明确的焊材采购制度，焊材采购员应具备足够的焊接材料基本知识，了解焊接材料在焊接生产中的用途及性能。焊材在合格供方中定点采购，以取得稳定的质量。

2）设立焊材一级库，并设一级库焊材管理员。一级库焊材管理员应具备有关焊接材料保存的基本知识，熟悉本岗位的各项管理程序和制度。焊材管理员应对焊材入库登记、焊材发放等管理，并认真填写焊材入库登记表、焊材发放记录，确保准确无误。

3）在施工队设焊材二级库，并设专职焊条烘烤员，焊条烘烤员应熟悉焊条烘烤及保温设备操作规程，熟悉本岗位的各项管理程序和制度，严格按照“焊条烘烤规范”进行烘烤。焊条烘烤员对焊条烘烤、发放、回收等管理，并认真填写焊条发放与退回记录卡。

4）焊工必须持有按《锅炉压力容器压力管道焊工考试规定》考试合格的合格证，同时根据焊工资质挑选技术较好、身体健康的焊工。

5）设立专职焊接质量检查员对焊接质量实施检测，确保焊接质量。

6）在施焊前，焊接责任工程师进行焊接技术和安全交底，焊接工艺员编制焊接工艺卡并发给施工技术员和作业组。

7）施焊前，各种焊口形式、材质都应按规定做相应的工艺评定。

8）焊工认真熟悉焊接方案和焊接工艺卡，在施焊时，严格按焊接工艺执行，凡与焊接工艺要求不符时，焊工应拒绝施焊。

9）施焊时按规定正确使用保温桶。

7焊接施工安全措施和文明施工措施

7.1焊接施工安全风险识别

按照公司职业安全健康管理体系的要求，对气化装置工艺管道焊接中可能存在的安全风险识别如下：

1）焊接过程中设备漏电事故

2）焊接电缆漏电事故

3）焊工触电事故

4）高空坠落事故

5）火灾、爆炸事故

6）电弧光打眼

7）灼伤、烫伤

8）砂轮机伤人

9）空中坠物击伤人和设备

10）X射线透照误伤人

7.2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：

1）安全教育。在施工前，要对每位职工进行安全教育，将可能发生的安全隐患向工人逐一分析、解释，并将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。

2）进入现场必须正确佩戴安全防护用品，各工种必须按安全操作规程进行作业。

3）施工现场要有专职安全员，施工队长和作业班长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。

4）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。

5）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。

6）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，避免跌倒和坠落。

7）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。

8）焊接、砂轮打磨和切割时，焊工要穿绝缘胶鞋、戴绝缘手套和防护眼睛，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。

9）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。

10）焊工应注意焊条头的回收，避免焊条头从高处掉落击伤他人。

11）射线探伤工作原则上安排在中午和夜晚施工人员休息时进行（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。

12）严格遵守动火、动电制度，所有带电设备必须接地并有防风防雨设施，风雨后要对电源进行仔细检查合格后方可施工。

13）严禁违章指挥、违章作业在现场发生。

14）夜间施工时必须有充足的照明。

7.3焊接文明施工措施

1）电焊机要统一摆放。收工时，电焊把线、气焊带要盘好，悬挂整齐。

2）焊条不得到处乱扔，要随时注意焊条头的收集，并统一处理。

3）坚持文明施工，随时清理作业区内的闲杂物品，及时回收施工现场的边角余（废）料。

8附录

附录一永城永金化工有限责任公司20万吨/年乙二醇项目