锅炉热工泵房工艺管道焊接施工技术措施.docx
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锅炉热工泵房工艺管道焊接施工技术措施
目录
1、概况
2、工程焊接特点
3、编制依据
4、施焊程序
5、焊前准备
6、焊接要求及焊接工艺
7、焊后热处理
8、焊接质量检验
9、冬季施工措施
10、焊接质量保证措施
11、HSE保证措施
12、主要交工资料及施工原始记录
13、主要施工机具及计量器具
14、主要施工手段用料及消耗材料
1概况
兰州石化公司300万吨/年重油催化裂化装置余热锅炉区(10区)工艺管道包括2×150吨/小时余热锅炉区及热工泵房区的工艺配管。
管子设计总长度6268米,主要介质为蒸汽、除盐水等,需焊接的钢种材质分五种:
20G、20#、STFA22/13CrMo44(相当于国内15CrMo)、0Cr18Ni10Ti。
管道最高设计温度435℃,最大压力12.3Mpa,最大管外径Φ610,最大壁厚32mm。
经统计,各规格焊口按Φ114×5折算约11000道口,其中STFA22、13CrMo44焊口约2900道,0Cr18Ni10Ti焊口约200道(Φ22)。
为确保管道焊接质量,特制定此焊接施工方案,施工过程中须严格遵照执行。
2工程焊接特点
2.1耐热钢具有淬硬倾向大的特点,焊接过程中焊缝区及热影响区易产生热裂纹,且焊后有延迟裂纹倾向。
2.2工期紧、要求高。
在较短工期内,为保证焊接一次合格率,需选用高水平焊工。
2.3冬季施工。
兰州冬季气温低、风速大、雨雪天气多,给焊接施工带来很大难度。
必须采取相应措施,确保焊接质量。
2.4管径大,管壁厚。
STFA22、13CrMo44管最大规格达Φ508×32mm,给焊接质量控制带来一定难度。
3编制依据
3.1北京设计院设计的施工蓝图
3.2SH3501-97《石油化工剧毒、易燃、可燃介质工程施工及验收规范》3.3GB50325-97《工业金属管道工程施工及验收规范》
3.4GB50236-98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
3.5JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》
3.6DL5007-92《电力建设施工及验收技术规范(焊接篇)》
3.7《蒸汽锅炉安全技术监察规程》
3.8《锅炉压力容器焊工考试规则》
4施焊程序
5、焊前准备
5.1上岗焊工应按《锅炉压力容器焊工考试规则》相关规定进行考试,取得相应项目考试合格证。
5.2焊接工艺评定准备。
针对本工程焊接特点,管道安装前做好如下焊接工艺评定:
(1)STFA22、13CrMo44(Φ325×22)钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充及盖面;
(2)20G(Φ219×18)钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充及盖面;
结合公司原有焊接工艺评定,可以满足施焊需要。
5.3焊接方法选用
依据我公司合格的焊接工艺评定,本装置管道采用钨极氩弧焊(GTAW)或钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充及盖面(GTAW+SMAW)的焊接方式:
材质
管道外径(mm)
焊接方法
20G、20#、STFA22、13CrMo44
Φ≤60
GTAW
Φ>60
GTAW+SMAW
OCr18Ni10Ti
Φ22取样管
GTAW
5.4焊材准备
5.4.1焊材选用下表
材质
焊条
焊丝
20G、20#
E4315(J427)
H08Mn2SiA
STFA22、13CrMo44(相当于15CrMo)
E5515-B2(R307)
H13CrMoA
OCr18Ni10Ti
E347-16(A132)(承插)
TGF308L药皮焊丝(对接)
5.4.2焊材采购及存放
5.4.2.1使用的焊材应具有质量合格证明书及材质证明书,焊材的采购应遵循公司相关规定。
5.4.2.2现场设专用焊材存放室,并保持室内温度不低于5℃,相对湿度不大于60%。
存放在室内的焊材,必须按种类、型号、规格、批号区分堆放,并做好明显的标记,严禁乱堆乱放。
5.4.2.3焊芯偏心、锈蚀严重、药皮脱落的焊条及表面锈蚀严重的焊丝禁止使用。
5.4.3焊材烘干和发放。
5.4.3.1焊条的烘干温度、时间应按焊条包装袋上的使用说明进行。
当无说明时,按下表要求进行。
型号
烘干温度
℃
恒温时间
h
允许重复
烘干次数
待用温度
℃
J422
100-150
1
3
80-100
J427
350-400
1
2
100-120
A132
150-200
1
2
80-100
R307
350-400
1
2
100-120
5.4.3.2焊工须使用保温筒领取烘干后的焊条。
普通焊丝以班组为单位发放。
焊条和不锈钢药皮焊丝应严格按当天实际用量发放。
焊条烘烤员要及时准确地做好有关焊材烘干发放记录。
5.5焊接设备
焊机选用ZX5-400型硅整流或ZX7-400型逆变焊机。
5.6坡口制备:
5.6.1坡口型式及尺寸如下图:
5.6.2碳钢、耐热钢坡口采用氧乙炔火焰切割加工,不锈钢采用等离子切割。
必须除去坡口表面的氧化皮、熔渣等污物,并打磨平整凹凸不平处。
耐热钢坡口加工后,应清除表面淬硬层,对于厚度大于20mm的管坡口还应进行渗透探伤检查。
不同规格管坡口型式详见焊接工艺指导书。
5.7组对
5.7.1焊件组对前应将坡口面及其内外两侧表面不小于10mm范围内的油、锈、漆、毛刺等清除干净。
5.7.2焊件应垫置牢固,避免因管子自重而产生的附加应力和变形。
焊件不得进行强行组对。
5.7.3对接焊缝组对时,内壁应齐平,内壁错边量不宜超过管壁厚的10%,且不应大于2mm。
5.7.4当外壁错边量大于3mm,或内壁错边量超过第5.7.3条规定时,应按下图要求对焊件进行加工。
(a)内壁尺寸不相等(b)外壁尺寸不相等
(δ2-δ1≤10mm)(δ2-δ1≤10mm)
(c)内外壁尺寸均不相等
图5.7.4不等厚对接焊件坡口加工
6焊接要求及焊接工艺
6.1焊接环境要求
6.1.1当焊件温度低于0℃时,所有钢材的焊缝均应在始焊处100mm范围内,用氧乙炔火焰预热到20℃~50℃,避免湿气冷凝导致焊缝产生气孔。
6.1.2当焊接环境出现以下情况时,必须采取防护措施(如棚布遮挡、加热等),否则禁止施焊。
(1)风速:
氩弧焊时大于2m/s,手工电弧焊时大于8m/s。
(2)雨、雪、大雾天气。
(3)空气相对湿度大于90%。
6.2定位焊
6.2.1由合格焊工采用与打底焊道相同的焊材和焊接工艺进行定位焊。
6.2.2定位焊缝长10-40mm,厚度2-4mm且不超过管壁厚的2/5。
定位焊点数量3-4点,且应均匀分布。
6.2.3定位焊缝应保证焊透且熔合良好,且无气孔、夹渣等缺陷,否则正式焊接过程中必须打磨掉。
正式焊接前要将定位焊缝两端打磨呈缓坡形。
6.2.4定位焊点应尽量避免在仰焊位或有障碍的位置。
6.3与母材焊接的工卡具材质宜与母材相同或同类。
拆除工卡具时不应损伤母材。
拆除后应将焊疤打磨修整至平齐母材。
6.4焊接前应检查焊机极性,在废料上调试好焊接电流。
引弧应在坡口内进行,严禁在坡口外的母材表面引弧和试验电流。
焊接过程中应防止电弧擦伤母材。
6.5宜采用短弧连续焊,尽量不采用灭弧焊,以避免空气进入熔池而产生气孔。
打底焊道应保证焊透且熔合良好。
收弧应填满弧坑。
层间接头应错开20mm以上。
6.6耐热钢焊接
6.6.1对于δ≥10mm管焊口,焊前预热150℃-250℃。
当管外径大于219mm或壁厚不小于20mm时,宜采用电加热法预热;其它管可采用氧乙炔火焰进行预热。
预热范围为从焊缝中心向两侧各不小于3倍壁厚,且不小于50mm。
预热应在坡口两侧均匀进行,防止局部过热。
6.6.2层间温度应严格控制不低于预热温度,且不超过400℃。
用触点式测温计测量预热及层间温度,并做好记录。
6.6.3达到预热温度后,要立即开始打底层的焊接,且应一次连续焊完。
6.6.4焊后后热300℃-350℃,恒温2小时,后热处理的加热范围与热处理相同。
待无损探伤合格后再进行热处理。
6.6.5每道焊口均应一次连续焊完。
当因故无法连续焊完时,应采取后热、保温缓冷等措施,再次焊接前要仔细检查原焊道、采取预热等措施,必要时还应对原焊道进行渗透探伤检查。
6.6.6对于Φ508×32、Φ457×30厚壁管,氩弧焊打底层厚度应不低于3mm。
射线探伤宜分两次进行。
6.6.7为保证氩弧焊打底层质量,防止背面氧化,管内宜充氩气保护。
6.7为防止管内穿堂风,焊接时可用彩条布或密封胶等封闭两端管口。
6.8对于DN≥200的管道焊缝,为减小焊接变形和接头缺陷,宜两个焊工对称分布施焊。
6.9焊后及时清除干净焊渣、飞溅等杂物。
对于碳钢和耐热钢,焊后离焊缝50mm处打上焊工的钢印号和焊接序号,并在单线图上清楚标注。
不锈钢不得打钢印号,可用油漆或记号笔书写,并在单线图上标注。
7焊后热处理
7.1对于壁厚大于10mm,管径大于108mm的STFA22、13CrMo44管焊缝焊后需进行热处理。
热处理应在无损探伤合格后进行。
7.2热处理参数要求见下表:
管子规格
恒温温度℃
恒温时间h
升温速度℃/h
降温速度℃/h
焊口数
备注
Φ114×11
670-700
0.5
≤300
≤260
12
300℃前自由升温,300℃后保温缓冷。
Φ168×14
670-700
1
≤300
≤260
8
Φ219×15
670-700
1
≤300
≤260
21
Φ325×22
670-700
1
≤260
≤260
20
Φ356×24
670-700
1
≤260
≤260
37
Φ457×30
670-700
1.5
≤190
≤190
12
Φ508×32
670-700
1.5
≤190
≤190
35
7.3焊后热处理采用电加热法,加热范围以焊缝为中心、两侧各不小于100mm。
采用RZK3180型温度控制柜控制温度,打点式自动显示记录仪记录温度,电阻加热绳或加热板加热,K型热电偶测温,硅酸铝保温棉保温。
7.4加热绳沿着焊缝环向逐圈缠绕,不允许有重叠,缠绕宽度以焊缝为中心,两侧各100mm。
保温棉均匀地缠绕在焊缝表面的加热绳上,用粗铁丝捆紧固定。
保温棉宽度不少于600mm。
7.5测温点应对称布置在焊缝中心两侧(不少于两点),水平管道的测点要上下对称布置。
恒温时在加热范围内任意两测点间的温差应低于50℃。
热电偶用铁丝绑扎牢固。
7.6热处理操作注意事项
7.6.1热处理前,应检验热处理的温控仪表和热电偶,使其温度指示准确无误。
7.6.2应将热电偶工作端紧贴测温点处的管子表面,以保证准确测得被加热部位的温度。
7.6.3当电源、加热器、热电偶装好后,打开电源开关,将加热部位预热3~5分钟,再按升、恒、降温的工艺要求进行温度调节控制。
7.6.4开启电源后如“输出调节”旋钮在“开”位置,温度表示值开关扭到“测量”位置,温度表指示为环境温度,如指针反向移动,则表明热电偶接反;如指针打满刻度则表明热电偶断路或未接好。
7.6.5热处理控制柜应放在干燥、通风的绝缘物上,接头处需有良好的绝缘,防止输出短路,同时应注意避免金属颗粒进入散热孔。
热处理控制柜要接地且放置平稳,并做好防雨雪措施。
7.6.6热处理过程应保证供电。
若遇中途停电或加热绳(板)烧断,应按热处理工艺要求重新进行热处理。
7.6.7操作热处理设备人员不得擅自离开工作岗位,以避免设备失控发生事故。
7.6.8每次热处理工作完成后,应将保温棉放置好,避免雨淋后无法使用。
7.7需热处理的管道应垫平稳,必要时采取临时支撑加固,防止管自重引起的变形。
7.8热处理完成后,要及时记录《焊缝热处理报告》,记录曲线上要标注清楚焊缝号、热处理日期、热处理操作人姓名及热处理柜型号。
8焊接质量检验
8.1焊缝外观检查
不允许表面裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
焊宽:
比坡口每边增宽0-2mm
余高:
≤1+0.2b(焊宽)且最大为5mm,余高差≤2mm
角焊缝焊角高度为较薄管壁厚,角焊缝厚度不足值应≤1mm
咬边:
a.局部无损探伤焊缝:
深度≤0.05δ(管壁厚)且≤0.5mm,连续长度≤100mm,且焊缝两侧咬边总长≤10%焊缝全长
b.不要求无损探伤焊缝:
深度≤0.1δ,且≤1mm,长度不限
8.2内部质量检查
8.2.1高压、次高压、中压蒸汽、锅炉给水、排污水管道100%RT;其余管道焊口50%或5%、1%抽查,符合GB3323中的Ⅱ级或Ⅲ级合格。
(具体见焊口RT一览表)
8.2.2抽检焊口由质检员现场指定。
8.2.3当检验发现不合格焊缝时,必须按正式焊接工艺进行返修,并做好返修记录。
返修后按原规定方法进行检验。
8.2.4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。
当这两道焊缝又出现不合格时,每道不合格焊缝应再检验两道该焊工的同一批焊缝。
若再出现不合格时,则应对该焊工所焊的同一批焊缝全部进行检验。
8.2.5同一部位返修次数碳钢不超过3次,耐热钢、0Cr18Ni10Ti材质不超过两次。
超次返修应经项目部技术负责人批准,制订返修工艺后方可进行。
8.2.6耐热钢(STFA22、13CrMo44)管焊口热处理后硬度检查:
HB≤270为合格。
9冬季施工措施
9.1保持与气象部门的联系,了解天气情况,现场配置干湿温度计、风速仪等并由专人对环境进行监测,并做好记录(风速、相对湿度、温度)。
9.2当焊接环境超出钢材焊接允许条件时,必须采取相应防护措施,如搭设防风防雨焊接棚、预热钢材到20℃以上、碘钨灯加热以降低焊接棚内的相对湿度等。
当措施不能到位时,应停止焊接作业。
9.3对露天放置的焊机、砂轮切割机、等离子切割机等用电设备要搭设防雨雪棚,防止受潮漏电和损坏用电设备。
9.4雨雪天作业时,应加强施工用电管理,电气设备和线路要绝缘良好。
雨雪天焊接作业前,安全员、电工等相关人员应首先对焊机、切割机等用电设备进行仔细检查,确认安全后方可施工。
10焊接质量保证措施
10.1认真做好施工前的技术准备,做好图纸自审、会审工作,并掌握相关规范要求。
10.2严格按技术方案、交底和焊接工艺指导书进行焊接施工。
10.3制定相关焊接质量管理规定并严格执行,奖优罚劣。
10.4坚持焊接质量班组自检、质检员专检制度。
10.5质保体系有效运转,做到三个100%:
上岗焊工持证率100%、焊接工艺评定覆盖率100%,探伤比例执行率100%。
10.6积极采用新工艺、新技术、新设备。
11HSE保证措施
11.1遵守厂方及项目部有关HSE管理规定。
11.2高空作业系好安全带,放置好辅助工具如焊条筒、焊渣锤等,严防坠落伤人,焊条头及时放入焊条筒内。
11.3更换砂轮片必须断电,严禁在带电状态下使用焊条头去更换砂轮片。
11.4电焊机、烘干箱等用电设备可靠接地,焊把线、手套等绝缘良好。
地线应接在焊件上,不得设置在法兰密封面、阀门或其它易损坏的管配件和电仪设备上。
11.5施焊作业面下方及周围的易燃物应彻底清除,防止飞溅引起火灾。
11.6射线探伤时应设置警戒区域,并有明显标志,防止无关人员误入。
11.7焊条头应放入现场指定的垃圾桶内,边角料、废料及时归堆,焊条包装盒、袋等及时清理。
11.8焊把线应平行拉设,不得纠缠交错。
12主要交工资料及施工原始记录
12.1合格焊工登记表(交工)
12.2焊缝热处理报告(交工)
12.3焊缝硬度检验报告(交工)
12.4焊缝无损探伤报告(交工)
12.5焊缝返修记录(交工)
12.6焊口单线图记录(原始记录)
12.7耐热钢焊接记录(原始记录)
13主要施工机具及计量器具
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
电焊机
ZX5-400
台
10
焊接用
ZX7-400
台
20
焊接用
2
烘干箱
0-500℃
台
2
焊条烘烤、保温
3
焊条保温筒
TBR-5型
个
30
焊条领用
4
氩弧焊枪
QQ/85/150型
把
30
氩弧焊
5
X光机
300S型
台
2
RT
6
表面测温计
台
1
测量预热、层间温度
7
干湿温度计
台
1
测量相对湿度
8
风速仪
台
1
测量风速
9
砂轮机
φ100
台
20
打磨用
10
砂轮机
φ150
台
6
打磨用
11
坡口机
台
2
切割、加工坡口
12
砂轮切割机
φ300
台
2
切割用
13
热处理控制柜
RZK3180
台
2
热处理控制温度
14
自动记录仪
XWD1-300
台
2
温度曲线记录
15
热电偶
K型
支
6
测量温度
16
超声波机
台
1
UT
14主要施工手段用料及消耗材料
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
电焊条
R307φ3.2
kg
700
焊材
2
电焊条
R307φ4.0
kg
300
焊材
3
电焊条
J427φ3.2
kg
1500
焊材
4
电焊条
J427φ4.0
kg
1500
焊材
5
电焊条
A132φ2.5
kg
20
焊材
6
焊丝
H13CrMoAφ2.5
kg
80
焊材
7
焊丝
H08Mn2SiAφ2.5
kg
150
焊材
8
焊丝
TGF308Lφ2.0
kg
20
焊材
9
铈钨极
φ2.5
kg
10
氩弧焊
10
白垩粉
kg
20
不锈钢焊接飞溅防护用
11
钢管
φ25×3
m
400
焊接棚
12
帆布
m
310
焊接棚
13
彩条布
m
40
密封管口
14
氩气
瓶
300
氩弧焊
15
氩气
瓶
300
15CrMo厚壁管管内充气
16
砂轮片
φ100
片
1000
打磨用
17
砂轮片
φ150
片
200
打磨用
18
加热绳
10米长,10KW
根
6
热处理加热用
19
加热绳
20米长,10KW
根
2
热处理加热用
20
加热板
φ457,10KW
块
1
热处理加热用
21
加热板
φ508,10KW
块
1
热处理加热用
22
记号笔
支
40
焊缝标识
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