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焊接施工方案
平顶山矿务局坑口电厂E-230-9.8-540锅炉焊接施工方案
劳动部门:
建设部门:
施工单位:
审核:
编制:
中国建筑第七工程局安装工程公司
一九九四年七月
目录
一、概述
二、焊接施工力量
三、组装要求
四、焊接工艺
六、焊后热处理
七、焊缝返修
八、焊接质量检验
九、钢结构的组焊
十、受热面管和本体管道的组焊
十一、密封件的组焊
十二、焊接安全注意事项
十三、焊接交工资料
一、概述
1、平顶山矿务局坑口电厂E-230-9.8-540锅炉是由俄罗斯制造的,锅炉每小时产汽230吨,最高工作压力9.8MPa,过热器出口蒸汽温度540℃,按河南省劳动厅的划分,属于Ⅰ级电力工业锅炉。
2、该锅炉本体部分全部采用俄罗斯钢材,其中最重要的是12X1MΦ等钢管的焊接,相当于我国的12CrMoV钢。
这种钢耐热温度高,高温工作性能好,但焊接时有一定的淬硬倾向,在焊接热循环决定的冷却条件下,焊缝金属和热影响区可能形成对冷裂敏感的显微组织,其次,耐热钢中的Cr、Mo、V等强烈的碳化物形成元素,有使接头产生再热裂纹的倾向。
这就要求我们在焊接前、焊接过程中以及焊后采取有效措施确保焊接接头的质量。
3、承压管道焊接质量的好坏,很大程度上取决于根层焊缝的质量。
为了保证根层焊缝的质量,按照SD167-85《电力工业锅炉监查规程》的要求,本锅炉受热面和本体管道全部采用手工钨极氩弧焊打底、电弧焊盖面工艺。
采用钨极氩弧焊打底,由于电弧热气集中,焊接影响区小,焊件变形小,没有溶渣,明弧清洗可见,质量容易控制,不易出现未焊透、夹渣、气孔等缺陷。
对于这种高温高压锅炉,由于俄罗斯供应的管子和管接头全部是50℃左右的坡口,必须全部采用预留间隙加填的手工钨极氩弧焊工艺。
为确保焊接质量,焊工培训、考试以及焊接工艺评定等工作必须提前两三个月进行。
4、本方案的编制是在“安装方案”与“吊装方案”均已基本确定的基础上进行的,所以,焊工的焊接位置和焊接顺序尽可能满足上述两个方案的要求。
具体施工中,应在不影响组装和吊装作业的情况下,尽可能为焊接工作创造一个良好的位置和条件,以确保焊接接头的质量。
5、锅炉受热面和本体管道焊口一览表
表一:
锅炉受热面和本体管道焊口一览表
6、本方案的编制依据为俄罗斯提供的技术资料、施工图纸和劳动部《蒸汽锅炉安全技术监察规程》(1987)、水电部《电力工业锅炉监察规程》(SD167-85)、《电力建设施工及验收技术规范》中的“锅炉机组篇”(DLJ52-81)、“火力发电厂焊接篇”(DJ5007-79)以及《锅炉压力容器焊工考试规则》(1988)、《火力发电厂锅炉、压力容器焊接工艺评定规程》(SD340-89)和本公司编制的《锅炉安装质量保证手册》。
7、本方案中的条款如与有关标准、规程、规范有抵触或遗漏,以后者为准。
本方案中有不尽或不妥之处及施工中发现具体问题,现场技术人员可遵照规程规范自行处理。
二、焊接施工力量
1、焊接技术力量
施工现场应有专职的焊接技术员,焊接质量检查员,焊材员和10名以上的持证电焊工,两名以上的无损检测人员,两名以上持证热处理焊工。
⑴焊接技术员在公司焊接责任工程师和项目技术负责人的指导下,全面负责现场焊接技术工作。
根据技术要求,向有关人员进行技术交底、技术指导和监督。
记录核查和整理焊接技术资料。
⑵焊接质量检查员负责焊接质量的检查、监督工作,负责焊缝外观质量的检查、记录。
确定焊缝探伤部位,组织代样试件的焊接和试验委托,掌握焊工的技术状况,不准无证上岗,不准越位焊接。
⑶焊材员负责按技术要求进行焊材的验收入库、烘干、发放、回收等工作,并认真填写焊材烘干记录的焊材发放记录等表格。
⑷焊接质量的无损检测工作应按本方案及有关技术要求进行。
检验结果的评定工作,必须由Ⅱ级及以上人员担任。
应根据焊接质量检查员所确定的受检部位进行检验,做到检验及时,结论准确、反馈及时。
认真填发、整理和保管全部检验记录,对外观不合格的焊口,应拒绝无损探伤检验。
⑸焊接热处理工必须经过专业培训并考核取得资格证书,按照本方案及有关技术要求,做到操作无误、记录准确。
热处理后必须自检。
⑹对焊工的技术要求
凡从事锅炉安装焊接的焊工,都必须按劳动部《锅炉压力容器焊工考试规则》经公司焊工考试委员会考试合格,持有劳动部签发的《锅炉压力容器焊工合格证》。
其中,从事钢结构焊接的焊工,应具有D2-5J、D2-6J、D2-7J、D2-8J的合格项目。
从事受热面管和本体管道焊接的焊工,应具有WS/D2-13J、WS/D2-14J、WS/D2-19J、WS/D2-20J的合格项目。
焊工必须有较强的质量意识和责任感,不准越位焊接。
2、焊接机具、工具
主要焊接机具、工具计划见表二。
⑴焊机采用氩弧焊机和直流焊机结合使用,应设备完好,规范调节灵活可靠。
焊机应配有电流电压表。
⑵焊机挂牌、专人专用,且每台焊机应单机接地。
⑶手工钨极氩弧焊打底时选用气冷式焊炬。
⑷所有仪表均应鉴定合格。
⑸每班焊前应对焊机、工具进行检查和试焊,调试好后才能正式焊接。
表二:
主要焊接机具、工具计划表
┏━━┯━━━━━━━━━┯━━━━━━━┯━━┯━━┯━━━━━┓
┃序号│名称│型号规格│单位│数量│备注┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃1│氩弧焊机│ZX7-400-ST│台│2│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃2│直流电焊机│300-500A│台│10│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃3│砂轮切割机││台│1│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃4│管道坡口机││台│1│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃5│管焊对口钳│GQ-1│个│6│大小各3个┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃6│空压机││台│1│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃7│气冷式氩弧焊枪│QS-85°/150A│支│10│成套┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃8│直流焊接参数监测仪│HJ-320-1│个│1│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃9│焊接检验尺││个│5│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃10│氩气流量减压调节器│AT-15│块│8│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃11│直流电压表│44C2-V0-150V│块│8│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃12│直流电流表│44C2-A0-500A│块│8│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃13│电流分流器││个│8│┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃14│控温器│DJK-30B│台│1│暂定┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃15│焊偶仪│DR-H│台│1│暂定┃
┠──┼─────────┼───────┼──┼──┼─────┨
┃16│加热带│LCD-200-50│块│4│暂定┃
┗━━┷━━━━━━━━━┷━━━━━━━┷━━┷━━┷━━━━━┛
三、焊接材料
1、该锅炉钢种包括优质炭素结构钢(20#)、普通低合金钢(09Г2C等)、耐热钢(12X1MΦ、15XM等)、不锈钢等,种类较多,所以焊材品种型号规格较多,焊材的验收、保管、烘干、发放、使用各环节要严格把关,杜绝用错焊材的事故发生。
2、焊材的质量应符合国家标准,必须有厂家的“材质证明书”。
其订购、入库、堆放、保管、烘干、发放、领用必须按公司有关管理制度执行。
3、焊材的选用推荐见表三,具体由焊接工艺评定确定
4、现场应建立焊材二级库,二级库内应隔湿防潮,通风良好,温度大于5℃,空气相对湿度小于70%。
库内放500℃和300℃烘干箱各一台,由焊材员负责管理,焊条的烘干要求见表四。
5、焊工领用焊条应装入焊条保温筒内,随用随取。
领出的焊条超过四小时以上未使用的应送回烘干室重新烘干。
每批焊条重复烘干不得超过两次。
6、焊材的生产厂家或批号如有改变,则必须经焊工试焊后,才能使用。
7、焊丝使用前必须认真清理,去掉铁锈、油污,直至露出金属光泽,有腐蚀斑点的焊丝严禁使用。
施焊前,焊丝要经丙酮擦拭。
8、焊接用氩气纯度一般不低于99.95%。
每瓶氩气都需要试焊一下,确认其纯度可满足使用要求后,才能正式用于产品。
不可盲目相信“合格标签”。
9、氩弧焊所用的钨棒,一律采用Φ2.5的铈钨棒。
表三:
焊接材料选用推荐表
┏━━━━━┯━━━━━┯━━━━━━━┯━━━━━┓
┃部件│钢号│钨极氩弧焊焊丝│手弧焊焊条┃
┠─────┼─────┼───────┼─────┨
┃│20#││结506┃
┃钢├─────┼───────┼─────┨
┃结│09Г2C││结506┃
┃构├─────┼───────┼─────┨
┃│20#+09Г2C││结506┃
┠─────┼─────┼───────┼─────┨
┃│20#│H08Mn2Si│结506┃
┃├─────┼───────┼─────┨
┃管│15XM│H08CrMoVA│热506┃
┃子├─────┼───────┼─────┨
┃与│12X1MΦ│H08CrMoVA│热506┃
┃管├─────┼───────┼─────┨
┃道│20+15XM│H08Mn2Si│结506┃
┃├─────┼───────┼─────┨
┃│20+12X1MΦ│H08CrMoVA│热506┃
┗━━━━━┷━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━┛
表四:
焊条烘干要求
┏━━━━┯━━━━━━┯━━━━━━┯━━━━━━┓
┃焊条牌号│烘干温度(℃)│保温时间(h)│存放温度(℃)┃
┠────┼──────┼──────┼──────┨
┃结422│100-150│1│100┃
┠────┼──────┼──────┼──────┨
┃结506│340-380│1.5│100┃
┠────┼──────┼──────┼──────┨
┃热307│180-200│1│100┃
┠────┼──────┼──────┼──────┨
┃热317│380-400│2│100┃
┠────┼──────┼──────┼──────┨
┃奥132│250-300│1│100┃
┗━━━━┷━━━━━━┷━━━━━━┷━━━━━━┛
四、组装要求
1、管口接头质量是否合格,最终反映在焊接质量上。
管工应按规范要求认真组对好每一个焊口,配合焊工焊出合格的焊缝。
2、组装平台应尽可能保证方便焊工操作,减少焊接变形,减少仰焊。
3、每个管口组对后焊接前必须经焊接质量检查员检查,组对合格后方可焊接。
对组对质量不合格的焊口,必须返工重对,焊工有权拒绝施焊。
4、管子的下料与坡口应尽量采用机械方法,如用气割,应留有加工余量。
坡口边缘不得有裂纹、重皮、毛刺、缺棱等缺陷。
5、焊接组对前,应将内外表面20毫米范围内的油、锈、垢等清理干净,并检查有无裂纹、夹层等缺陷。
6、焊件在组装时,应垫置牢固,以避免焊接和热处理过程中发生变形。
7、管子对口应做到内壁齐平、局部错口值不应超过壁后的10%,且不大于1毫米。
8、对口间隙应符合“焊接工艺卡”的要求,该锅炉大部分管子已由生产厂家加工成管排,因为管排不是单管组对,给保证对口间隙带来了一定的困难,可按以下方法组对:
⑴将两片管排试对一下,测量每对管子对口间隙,按过大、适中、过小分成三类。
⑵将过小的管口打磨成间隙适中,并保证所选择的定位管间隙适中。
⑶先焊定位管,再焊其它对口间隙适中的管口。
由于焊缝的收缩,可使对口间隙过大的变为间隙适中。
⑷随时注意未焊管口的对口间隙,一旦达到间隙适中就立即点固。
⑸定位管必须先焊好,以免整个管排焊斜。
9、焊口的局部间隙过大时,应设法修正到规定尺寸,严禁在间隙加填塞物。
10、对接管口端面偏斜度不得大于管径的1%,且不大于2毫米。
11、为了保证管子的对口间隙和错边量,组对时要尽量使用管焊对口钳,无法使用者可自制对口卡具。
12、除设计规定的冷接口外,焊口应避免用强力对口,以免起附加应力。
五、焊接工艺
1、锅炉受压元件的焊接工艺应符合水电部电建规《火力发电厂焊接篇》(DL5007-92)的规定。
2、根据各部位管子的规格、材质、施焊位置,焊接方法,焊接工艺不同,在施焊前编出“焊接工艺卡”。
管工对口和焊工施焊必须严格按“焊接工艺卡”的规定执行。
3、“焊接工艺卡”的编制依据为“焊接工艺评定报告”。
焊接工艺评定按劳动部《蒸汽锅炉安全监察规程》附录和能源部《火力发电厂锅炉压力容器焊接工艺评定规程》(SD340-89)执行。
该锅炉应作“焊接工艺评定”的项目列于表五。
4、预热技术要求:
⑴低碳钢管,当壁厚≥26毫米时应预热,预热温度为100-200℃。
当环境温度低于0℃时,壁厚≥15毫米时就要适当预热。
⑵普低钢的12X、MΦ等管,施焊时均需预热,预热温度200-300℃。
当环境温度低于0℃时,预热温度200-350℃。
⑶预热方法:
管径小于150毫米的采用火焰加热方法,管径大于150毫米的采用电阻加热。
⑷预热宽度:
从对口中心开始,每侧不少于壁厚的三倍。
⑸预热热门应一次连续焊完,以保证层间温度不低于预热温度。
7、通用焊接工艺
⑴锅炉受热面和本体管道的焊接,全部采用手工钨极氩弧焊打底,手工电弧焊盖面工艺。
⑵焊接时允许的最低环境温度,低碳钢70℃,低合金钢、不同钢10℃。
⑶焊接现场要采取防风、防雨雪、防寒等措施。
如无有效遮挡措施,下雨雪和10米/秒以上风力禁止施焊。
⑷点固焊工艺与正式焊缝相同。
要确保点固焊点的质量,正式施焊前认真检查,修磨成斜坡。
如有不允许缺陷,必须彻底清除缺陷。
点固焊点数量详见“焊接工艺卡”。
⑸管子焊口一般连续焊完,氩弧焊打底后应及时盖面,以防止产生裂纹。
多层焊的各层焊道的接头部位要错开,注意层间清渣。
⑹严禁在管子或集箱上随意引弧,试电流或焊接临时支撑物。
⑺为减少焊接变形和接头缺陷,直径大于194MM的管子和锅炉密集排管(管子间距≤30MM)的对接焊口宜采取二人对称焊。
⑻焊口焊完后焊工应及时清渣、自检、打钢印并认真填写记录。
焊工钢印编号为H××。
钢印号四周用白漆圈定。
⑼所有隐蔽焊接,必须经质检人员及甲方代表检查合格,并签证认可后,方可进行下道工序。
⑽安装管道的冷拉口所使用的工具,需待整个对口焊接和热处理完毕后方可拆除。
表五:
焊接工艺评定项目一览表
┏━┯━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━┯━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━┓
┃序│管材│施焊││┃
┃├─────┬──────────┤│工艺评定│评定编号┃
┃号│规格│材质│方法││┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃1│Φ60×5│20#+20#│WS/D│不预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9401┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃2│Φ133×10│20#+20#│WS/D│不预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9402┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃3│Φ219×18│20#+20#│WS/D│不预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9403┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃4│Φ32×4│20#+12Cr1MoV│WS│预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9404┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃5│Φ32×4│12Cr1MoV+12Cr1MoV│WS│预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9405┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃6│Φ133×10│12Cr1MoV+12Cr1MoV│WS/D│预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9406┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃7│Φ133×17│12Cr1MoV+12Cr1MoV│WS/D│预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9407┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃8│Φ273×25│12Cr1MoV+12Cr1MoV│WS/D│预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9408┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃9│Φ16×2.5│1CrSNi9Ti+1Cr18Ni9Ti│WS│不预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9409┃
┠─┼─────┼──────────┼──┼──────────────┼────┨
┃10│Φ16×2.5│20#+1CrSNi9Ti│WS│不预热、缓冷、不作焊后热处理│HP9410┃
┗━┷━━━━━┷━━━━━━━━━━┷━━┷━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━┛
注:
1、施焊位置均采用水平固定。
2、管材最好选用俄罗斯相应牌号钢管。
六、焊后热处理
1、焊后热处理是针对耐热钢的焊接特点,考虑到其有一定的淬硬倾向,为了降低焊接接头的残余应力,改善焊缝金属的组织与性能,防止产生冷裂纹和再热裂纹。
2、热处理过程应严格按本方案和《电力建设施工及验收技术规范》(火力发电厂焊接篇)DL5007-92执行。
3、为了做好焊后热处理工作,项目经理部应采取送出去或请进来的办法培训两名热处理工人。
4、现场焊接技术员一定要高度重视焊后热处理工作,尤其要严格掌握加热温度,过低则起不到应有的作用,过高则适得其反,使焊接接头性能恶化。
5、焊后热处理的加热方式:
电阻加热。
6、焊缝热处理的加热宽度:
从焊接中心算起,每侧不少于焊缝宽度的三倍,且不少于60毫米。
7、本锅炉需进行热处理的焊口约100余个,其规格和热处理参数见表六。
8、焊后热处理曲线如图示。
表六:
焊后热处理参数表
┏━━━━━┯━━━━┯━━━━━━━┯━━━━━━━━┯━━━━━━┓
┃管子规格│材质│热处理温度(℃)│升降温速度(℃/h)│保温时间(h)┃
┠─────┼────┼───────┼────────┼──────┨
┃Φ133×10│12X1MΦ│720-750│300│0.5┃
┠─────┼────┼───────┼────────┼──────┨
┃Φ133×17│12X1MΦ│720-750│300│1┃
┠─────┼────┼───────┼────────┼──────┨
┃Φ133×25│12X1MΦ│720-750│250│1┃
┗━━━━━┷━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━━━━┷━━━━━━┛
9、测温必须准确可靠。
恒温时至少选择两点测温,任意两点间的温差应低于50℃,要采用自动温度记录记录仪的。
10、所有仪表、热电偶及其附件,应根据计量的要求进行标签定或验。
11、焊接接头热处理后,应做好记录和标记,并打上热处理的代号钢印“PXX”,钢印号四周用油漆圈定。
七、焊缝返修
1、焊接质量不合格,应按要求进行返修。
2、对于焊缝外观缺陷,可直接进行焊补修磨。
3、焊缝内部缺陷超标时,用角向磨光机或碳弧气创彻底清除缺陷后补焊。
4、补焊时,应根据工具工件具体情况制定具体的补焊措施并按照工艺进行。
5、同一位置上的挖补次数一般不得超过三次,超过三次的返修,应经项目技术负责人签字同意。
6、需进行热处理的焊接接头,返修后应重作热处理。
八、焊接质量检验
1、应重视焊接质量检验工作,加强焊前检验和中间检查,实行焊工自检和专业检验向结合的办法,以保证焊接质量。
2、焊接质量的检查,包括焊接前、焊接过程中和焊接结束后三个阶段,应严格按检查项目和程序进行。
各类焊接接头质量检查的内容、抽查比例、数量、要求等详见表七。
表七:
各类焊接接头分类检验项目及比例一览表
┏━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┯━━━━┯━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃││││检验方法及比例(%)┃
┃│││├─────┬──┬───┬──┬──┬──┨
┃焊件名称│管子规格│材质│数量│外观│││││┃
┃│││├──┬──┤射线│超声波│硬度│光谱│代样┃
┃││││自检│专检│││││┃
┠───────┼──────────┼────┼──┼──┼──┼──┴───┼──┼──┼──┨
┃给水系统│Φ60×5│20│538│100│100│50│││0.5┃
┠───────┼──────────┼────┼──┼──┼──┼──────┼──┼──┼──┨
┃│Φ133×10│20│188│100│100│50│││┃
┠───────┼──────────┼────┼──┼──┼──┼──────┼──┼──┼──┨
┃│Φ219×18│20│40│100│100│50│││┃
┠───────┼──────────┼────┼──┼──┼──┼──────┼──┼──┼──┨
┃│Φ219×18+Φ133×10│20+20│20│100│100│50│││┃
┠───────┼──────────┼────┼──┼──┼──┼──────┼──┼──┼──┨
┃│Φ219×25│20│18│100│100│50│││┃
┠───────┼──────────┼────┼──┼──┼──┼──────┼──┼──┼──┨
┃│Φ219×25+Φ133×10│20+20│16│100│100│50│││┃
┠───────┼──────────┼────┼──┼──┼──
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