P91材质焊接及热处理.docx

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P91材质焊接及热处理

湖南省火电建设公司

作业指导书

编制单位

工程名称

单位工程

项目编码

版次

名称：

P91材质焊接及热处理

编写

日期

审核

日期

会

签

工程部

日期

质保部

日期

安监部

日期

批准

日期

作业指导书控制页：

配置发放签收表

配置

配置岗位

电子版

纸质版

签收

项目总工

√

项目工程部

√

项目质保部

√

项目安监部

√

项目专工

√

项目主管工程师/班长

√

*班组工程师

√

施工组长

√

*注：

班组工程师负责每项目上交一本已执行完成的、并经过完善有完整签名的作业指导书。

作业指导书（技术措施）级别

重要

签名

一般

√

技术交底记录检查

项目总工程师

专责工程师

重大方案执行情况

项目总工程师

项目生产经理

重要工序过程监控表

序号

重要工序名称

执行情况

质检工程师签名

1

2

3

作业指导书（技术措施）修改意见征集表

建议人

日期

修改建议：

回收签名（日期）：

1编制依据及引用标准：

1.1《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004

1.2《T91/P91焊接工艺导则》

1.3《火电施工质量检验及评定标准》（焊接篇）

1.4《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819-2002

1.5锅炉厂家图纸

1.6焊接工艺评定报告

1.7《项目施工组织设计》

1.8公司《质量职业安全健康与环境管理手册》

1.9《电力建设安全健康与环境管理工作规定》

1.10《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分）

1.11《工程质量验评范围》（焊接部分）

2项目概况及施工范围：

（以金竹山项目为例）

2.1项目概况

本作业指导书适用于所有P91大口径厚壁管的焊接及热处理施工。

包括：

高温过热器出口集箱拼接、高温过热器锅炉厂家出口管段、主蒸汽母管段、主蒸汽支管段、一级旁路高压侧、及各类其他材质焊接附件（机务插座、管道限位块、蠕变测点、仪表一次门插座）等。

2.2施工范围

具体部件焊口的材质、规格、分布、数量见下表。

分项名称

焊口规格

接头材质

焊口编号

备注

高过出口集箱拼接

φ609.6×70

SA335-P91

1、2

高温过热器锅炉厂家出口管段

φ406.4×40

SA335-P91

1-8

锅炉厂供

高温过热器锅炉厂家出口管段

φ583×50

SA335-P91

9

锅炉厂供

φ583×50

SA335-P91

10

设计院、厂家接口

主汽母管

φ583×50

SA335-P91

13,15,18

19

设计冷拉口

主汽母管

φ583×50

SA335-P91

21,23,24,26,

分项名称

焊口规格

接头材质

焊口编号

备注

主汽母管

φ583×50

SA335-P91

29

一级旁路三通

主汽母管

φ583×50

SA335-P91

31,33

主汽支管

φ425×38

SA335-P91

35,42

主汽支管

φ425×38

SA335-P91/?

38,41

主汽阀接口材质待查

一级旁路

φ257.9×22

SA335-P91

42,43,44

一级旁路

φ257.9×22

SA335-P91/?

45

高旁阀接口材质待查

各类其它材质焊接附件

限位块

SA335-P91/12Cr1MoV

蠕胀测点

SA335-P91/1Cr18Ni9Ti

仪表接口1类

SA335-P91/1Cr18Ni9Ti

仪表接口2类

SA335-P91/12Cr1MoV

安全门排汽管座

SA335-P91/?

接口材质待核实

PCV阀管座

SA335-P91/?

接口材质待查

取样点管座

SA335-P91/?

接口材质待查

3施工作业人员配备与人员资格

人员

配备人数

人员资格要求

焊工

2人/作业点

焊工（高级工）应按《焊工技术考核规程》DL/T679-1999进行考试，并取得相应的合格证。

热处理工

2人/作业点

热处理操作工应经专门培训考核合格并取得资格证书，热处理作业组长（高级工）实际工作在三年以上。

管道钳工

2人/作业点

钳工（高级工1名）具有良好的管道坡口加工，打磨及对口技术。

过程监控员

1人

由班组质检员担任。

4施工作业所需机械装备及工器具量具、安全防护用品配备

名称

配备数量

型号

电焊机

2台/作业点

ZX7-400IGBT直流逆变焊机

名称

配备数量

型号

热处理机

1台/作业点（可共用）

电加热设备（DWK-A-180）

氩气流量调节器

2只/作业点

AT-15型

氩气流量调节器

1只/作业点

AT-30型

热处理测温设备

1台/作业点

直流电位差计UJ37或J37

焊工常用工器具

各1件/人

焊把、焊枪、榔头、錾子、钢丝刷、手电筒、锋钢锯条、保温筒等

热处理工器具

按需配备/作业点

对讲机、万用表、电烙铁30W、相序表等

安全防护用品

各1件/人

安全帽、安全带、专用工作服、绝缘鞋、专用手套、防护眼镜、警示牌等

5施工条件及施工前准备

5.1坡口整理及对口要求

5.1.1坡口的制备以机械加工方法进行，不得使用火焰切割切制坡口。

按照下图所标注的尺寸要求进行坡口整理和对口工作。

5.1.2偏斜度：

对接管口端面应与管子中心线垂直，偏斜度△f不超过2mm。

5.1.3错口值：

管子对口内壁应平齐，如有错口，其值不应超过壁厚的10%且≯1mm。

5.1.4其它要求：

除设计的冷紧口外，避免强力对口，焊接组装时应将待焊工件垫置牢固，高空对口时应将葫芦拉紧，保证各个方向的限位。

在焊接、热处理过程中应避免任何附加外力作用在焊口上，如组合架上的其他吊装作业，或松动葫芦等行为。

必需有可靠的对口保证措施。

5.2坡口表面要求

将坡口表面及附近母材内、外壁的油、漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽，清理范围：

每侧各为15~20mm。

5.3防风挡雨及环境温度

根据天气情况提前搭设好可靠的防风挡雨设施，并整理一定数量的棚架，做为焊接施工中的备用件，尤其是氩弧焊，必须保证没有风及雨水的影响。

P91钢焊接时允许的最低环境温度为5℃。

5.4焊接工机具检查

包括氩弧焊枪（瓷套咀的同心度、导电咀及钨极夹头的完好性，焊枪的气密性等）的检查，氩气皮管有无破损漏气，氩气表的气密性；电焊机电流电压的稳定性，可调节性和遥控器的完好性等。

（要求电焊机具有电流、电压数字显示表且经校验合格能正确显示焊接电流、电压值）。

5.5焊材准备

焊丝使用前，应采用砂纸清除表面的锈、油污、氧化膜，并露出金属光泽，焊条使用前，应按照使用说明书在350~400℃温度下烘培2小时，使用时应装入专用保温箱筒内，随用随取。

5.6氩气要求

焊接用的氩气质量应符合GB/T4872的规定，并应有出厂合格证，且氩气纯度不低于99.95%，在焊接过程中当瓶余压为0.5MPa时应停止使用。

5.7充氩装置

开焊前根据管径，整理并安装下图所示的专用充氩工具。

（或选用可溶性纸板封堵）。

5.8热处理作业前准备：

5.8.1焊接热处理作业时应穿戴必要的劳动防护用品，防止烫伤、触电。

5.8.2焊接热处理所使用的计量器具必须经过校验，并在有效期内使用。

维修后的计量器具，必须重新校验。

5.8.3准备好输出皮线、补尝导线、加热装置，并检查确保其完好。

5.8.4准备好玻璃丝带和泡沫石棉等各类必要的消耗材料。

5.8.5熟悉热处理工艺，并核对所要热处理的管道焊口编号、规格及材质。

5.8.6进行热处理时管内不得有穿堂风、积水或蒸汽。

5.8.7露天作业时应采取防风、防雨、防雪措施。

5.8.8焊口两侧的管段应垫实，支撑牢固，防止高温下焊口变形。

6作业程序及方法及要求

6.1焊接热处理施工作业流程图

按照《T91/P91焊接工艺导则》的规定，壁厚≥70mm（具体壁厚可根据项目质量要求向下调整）的管道焊口，应分两次进行焊接。

第一次焊至20~25mm时，应停止焊接，立即进行后热处理，然后做RT探伤检验，确认合格后，再进行第二次焊接。

6.2焊接及热处理工艺

6.2.1焊接工艺

6.2.1.1焊接方法TIG+SMAW（氩弧焊打底，电焊盖面）

6.2.1.2焊接材料

母材

焊丝

焊条

SA335-P91/SA335-P91

ThermanitMTS3

φ2.4（德国产）

ThyssenChrome9V

φ2.5φ3.2φ4.0（德国产）

SA335-P91/12Cr1MoV

TIG-R40φ2.5

R407φ2.5φ3.2φ4.0

SA335-P91/1Cr18Ni9Ti

INCONEL82φ2.4

6.2.1.3焊接参数

吊焊（5G）位置（以δ=50mm为例）

焊层道号

单层对应厚度

焊接方法

焊材规格

电流极性

焊接电流

1层

3-4mm

TIG

φ2.4

直流正接

80~100A

2层1~2道

3-4mm

TIG

φ2.4

直流正接

80~100A

3~5层1~2道

4-5mm

SMAW

φ3.2

直流反接

90~110A

6~13层1~2道

5-6mm

SMAW

φ4.0

直流反接

120~160A

14层1~3道

2mm

SMAW

φ3.2

直流反接

100~120A

横焊（2G）位置（以δ=50mm为例）

焊层道号

单层对应厚度

焊接方法

焊材规格

电流极性

焊接电流（A）

1层

3-4mm

TIG

φ2.4

直流正接

90~110

2层1-2道

3-4mm

TIG

φ2.4

直流正接

90~110

3层1-3道

4-5mm

SMAW

φ3.2

直流反接

110~130

4层1-3道

4-5mm

SMAW

φ3.2

直流反接

110~130

5~7层1-4道

5-6mm

SMAW

φ4.0

直流反接

150~160

8~13层1-6道

5-6mm

SMAW

φ4.0

直流反接

160~170

14层1-6道

2mm

SMAW

φ3.2

直流反接

150~160

氩气流量：

L=8-10升/分钟（焊枪）L=30-60升/分钟（背面保护）

氩气纯度：

≥99.95%钨棒直径：

φ2.5

6.2.1.4焊接工艺控制要点

1、点焊

大厚壁管点固焊时，应采用“定位块”点固在坡口内，点固“定位块”应选用SA335-P91材质。

点固焊用的焊材和焊接工艺均应与正式焊接时相同。

（预热温度符合要求时才能开始点固）

点固焊和施焊过程中不得在管子表面引燃电弧。

第一次焊接合格后方可去除定位块，并将焊点用砂轮机打磨，不得留有焊疤等痕迹。

然后以肉眼或低倍放大镜观察，确认无裂纹等缺陷后，方可继续施焊。

2、打底焊（两层氩弧焊）

氩弧焊打底之前，应保证管内壁气室充氩完毕，背面形成氩气保护（以打火机或火柴点燃置于坡口内，如自动熄灭则可）。

氩弧焊打底时，打对的焊工应密切配合，仔细观察对方焊缝的透度及氩气保护情况。

氩弧焊打底过程中，应随时用泡沫石棉将坡口间隙塞好，防止空气进入。

氩弧焊打底焊焊层厚度应不小于3mm。

第一层氩弧焊打底快结束时，应先停止背面充氩，以便于封口焊。

氩弧焊打底完毕，用肉眼或放大镜仔细检查焊缝表面及接头处有无裂纹产生，如有裂纹，必须确认彻底清除之后，方可继续施焊。

第一层氩弧焊焊完后，再施焊一层氩弧焊。

3、第1、2层电焊

第1、2层电焊施焊前仍然应保证按30-60L/Min的氩气流量对焊缝背面充氩保护。

第1、2层电焊选用φ3.2（如有φ2.5焊条，则尽量优先选用）规格焊条，熔敷时应形成中间低，两边高的圆滑过渡形状。

控制适当的焊接电流，保证既不粘焊条，又使电流尽量小。

掌握引弧、息弧操作要领（对弧坑裂纹非常敏感，不正确的引弧、息弧动作会导致弧坑裂纹并引发焊缝冷裂纹）。

出现电焊击穿时，应及时报告上级妥善处理。

电焊接头处的药皮应清理干净，每一层电焊焊完后，应彻底清理焊缝药皮，并用肉眼或放大镜仔细检查焊缝表面及接头处有无裂纹产生，如有裂纹，必须确认彻底清除之后，方可继续施焊。

4、层间热输入（焊接线能量）控制

焊接线能量输入在满足电焊机参数设置的情况下，通过焊道的宽度和厚度进行控制。

规定：

电弧焊接每层焊道厚度不超过焊条直径。

焊条摆动幅度，最宽不得超过焊条直径的4倍。

即φ2.5焊条为10mm，φ3.2焊条为13mm，φ4.0焊条为16mm。

5、层间清理

每层或每道焊缝焊接完毕后，应用钢丝刷或砂轮机将焊渣飞溅等杂物清理干净（中间接头和坡口边缘尤应注意）。

6、盖面层

水平固定焊焊口盖面层应有3道焊缝，中间为一道退火焊道。

7、记录控制（焊接参数过程记录表格见附录）

过程中安排专人记录数据和监控。

8、其它

使用的电焊机控制性能良好，稳定，带数字电流、电压显示，建议使用带高频起弧的氩弧焊机。

电焊条随用随取，保证干燥。

施焊中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满，多层多道焊的接头应错开。

为减少变形和焊接缺陷，过程中两人对称施焊，且尽量保持一致的焊接速度。

6.2.2热处理工艺

6.2.2.1焊前预热参数

符合下列材质、规格条件的部件需做相应温度的预热（氩弧焊打底前）

材质

对应部件

预热温度

升温速度

恒温时间

预热方法

SA335-P91

主汽支母管

130-150℃

≤150℃/小时

1.5小时

远红外

SA335-P91/12Cr1MoVG

主汽插座

130-150℃

≤150℃/小时

1.5小时

远红外

6.2.2.2焊接层间控温参数（电焊部分）

施焊过程中，层间温度范围最佳控制在200~300℃，不超过350℃（氩弧焊打底完毕后开始升温，并恒温0.5小时）。

6.2.2.3焊后冷却保温参数（第一次以及第二次焊接完毕之后）

焊接完毕后，进行焊后热处理（或去氢处理）之前，应使焊口在冷却到100℃的温度段时，做冷却保温1小时，以使焊缝组织充分完成马氏体组织的转变。

6.2.2.4进行去氢处理的参数

1、因施工原因，焊接工作未完，被迫中断或焊接工作完成之后，不能立即进行焊后热处理时，应做去氢处理。

2、去氢处理规范：

300-350℃（实际取330℃）恒温2小时。

6.2.2.5焊后热处理参数

符合下列材质、规格条件的部件需做相应参数的热处理（现场应根据工程实际情况修订）：

材质

对应部件

恒温温度

恒温时间

加热方法

壁厚

时间

SA335-P91

主汽母管

750-770℃

>37.5~50

5

远红外

SA335-P91

主汽支管

750-770℃

>25~37.5

5

远红外

SA335-P91

主汽支管

750-770℃

>12.5~25

5

远红外

SA335-P91

主汽支管

750-770℃

≤12.5

5

远红外

SA335-P91/12Cr1MoVG

主汽插座

750-770℃

5

远红外

恒温时间：

P91钢按壁厚25mm/1小时计算，但最少不得少于5小时。

6.2.2.6升降温速度的规定

焊后热处理的升、降温速度不大于150℃/Hour，降温至300℃时可以不控制，冷却至室温。

6.2.2.7其它参数要求

1、准备工作：

认真检查设备、冷却水、皮线、热电偶等，确认设备正常，连接可靠后方可开机。

2、加热宽度：

从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。

3、保温宽度：

从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的5倍，以减少温度梯度。

4、温差控制：

热处理的加热方法，应力求内外壁和和焊缝两侧温度均匀，恒温时在加热范围内任意两测点间的温差应低于30℃。

厚度大于10mm时，应采用感应加热或电阻加热。

5、测温点布置：

进行热处理时，测温点应对称布置在焊缝中心两侧，且不得少于两点。

水平管道的测点应上下对称布置。

热电偶与加热元件间应接触良好，固定可靠。

6、测温要求：

热处理的测温必须准确可靠，应采用自动温度记录。

所用仪表、热电偶及其附件，应根据计量的要求进行标定和校验。

7、测温方式：

测温热电偶。

8、记录方式：

手工记录和自动记录（热处理曲线）。

6.2.2.8热处理曲线（预热、层间控温、恒温、焊后热处理）

6.2.2.9热处理控制要点

严格按技术措施规定的热处理参数进行焊前预热、层间控温、焊后冷却保温、去氢处理、焊后热处理等各项工作。

和焊工做好各项交接工作、协调一致。

7质量控制及质量验收

7.1焊接质量控制标准

7.1.1焊缝外观尺寸及成型按《火电施工质量检验及评定标准》（焊接篇）A类焊缝优良级标准验收。

7.1.2焊口外观检查合格后，做相应比例的无损检验。

工艺要求分两次焊接的对接焊口，第一次做100%射线探伤，第二次做100%超声检测。

7.1.3焊口无损探伤一次合格率≥98%，一次不合格焊口必须经挖补，达到100%射线检验合格。

7.1.4焊后热处理进行完毕后，焊缝应做100%的硬度测定，其合格标准为不超过母材布氏硬度+100HB，且应≤350HB。

7.1.5焊口工作完成后进行100%的光谱复查，光谱分析后应磨去弧光灼伤点。

7.2中间控制见证点、工序交接点与质量验收项目及级别

7.2.1控制点的设置及要求

序号

控制点

检验单位

班组

工地

质保部

监理

控制点

1

安全、技术交底

★

★

★

R

2

焊材领用

★

★

R

3

坡口加工

★

★

★

W

序号

控制点

检验单位

班组

工地

质保部

监理

控制点

4

对口点固

★

★

★

H

5

焊接

★

★

★

S

6

焊工自检

★

R

7

质量验收

★

★

★

★

H

R:

记录确认点W:

见证点H:

停工待检点S:

连续监视监护

无工序交接点

7.2.2本作业指导书所包含项目中，均为四级验评项目。

（应符合该工程验评范围要求）

7.2.3自检

7.2.3.1施工中焊工应对自己所焊焊缝及时清理和修整，并打上钢印，按焊接接头表面质量标准认真进行外观检查。

7.2.3.2焊工应做好自检记录，交一级质检员复检。

7.2.4质检程序

7.2.4.1一级质检员（班组工程师）负责本项目施工项目的一级质检及申请二级质检，并负责对施工过程中的质量控制。

7.2.4.2二级质检员（焊接专职质检）依比例按天进行焊口无损检验委托，并按项目进行表面质量评定。

7.2.4.3三级质检员（焊接专职质检）对现场情况进行监督检查，申请组织四级验收，并及时进行综合质量评定，资料汇整。

7.3热处理质量检验

7.3.1焊口热处理后班组应组织进行自检。

自检要求是：

工艺参数在控制范围以内，并有自动记录曲线；热电偶无损害、无位移；焊件表面无裂纹、无异常。

7.3.2焊口热处理完毕后焊缝做100%硬度测定，其合格标准为不超过母材的布氏硬度加100HB，且≤350HB；被查部件的硬度值超过规定范围应查明原因，采取措施。

如果重新热处理，则应在热处理后重新检验硬度。

7.4工艺纪律及质量保证措施

7.4.1焊工、热处理工必须有很强的质量意识，工作责任心，施工经验丰富，质量一贯优良

。

施工人员熟悉所承担项目的焊接、热处理施工特点。

7.4.2技术员应熟悉业务，了解焊接质量管理的整个过程，具有很强的责任心。

7.4.3焊前，焊工进行焊接模拟练习，模拟练习合格后方可从事正式项目的焊接。

7.4.4焊工焊前应参加技术交底，熟悉和了解作业指导书，严格按作业指导书施焊，不得任意更改方案。

7.4.5当作业条件与作业指导书的要求不相符时，应停止或拒绝施焊。

在作业过程中出现重大质量问题时，应停止施焊并及时报告有关人员，不得自行处理。

7.4.6热处理作业人员应熟练掌握所使用的热处理设备操作、维护、保养技术，具有处理热处理常见故障的能力。

7.4.7热处理作业人员在进行热处理前，应接受安全和技术交底，了解和熟悉作业指导书，并严格按作业指导书进行施工，中途不得任意更改工艺。

7.4.8焊缝外观检查不合格的不允许进行其它项目检查，应立即通知焊工返工直至符合要求。

7.4.9当焊缝经无损探伤不合格后，无损检验人员应及时将无损探伤结果通知焊接质检员，并到现场正确标明需返工焊缝的部位及范围。

7.4.10焊接质检员及时签发《焊口返工通知单》给相关班组。

7.4.11钳工接到《焊口返工通知单》后应及时按无损检验人员所标注返工部位进行缺陷挖补，确认挖干净后再通知焊接班派人返工焊接。

7.4.12担任返工的焊工原则上由原焊工担任，返工工艺按原焊接作业指导书。

7.4.13焊缝如出现大面积返工或裂纹等重大缺陷，焊接质检员应及时通知焊接技术负责人，由焊接技术负责人召集有关人员分析原因，制定出相应的措施。

7.4.14焊接接头采用挖补方式返修时，在同一位置上的挖补次数一般不得超过两次，并遵守DL/T869-2004中相应规定。

7.4.15不得对焊接接头进行加热校正。

7.5应完成的表格

7.5.1自检记录表（焊4-1）

7.5.2焊接接头表面质量验评表（焊4-2）

7.5.3分项工程焊接综合质量等级评定表（焊4-3）

7.5.4无损检验委托单

7.5.5焊口返工通知单

7.5.6焊口返工记录表

7.5.7焊口记录表

7.5.8焊工业绩表

7.5.9合金焊材跟踪记录表

7.5.10焊口记录图

7.5.11热处理手工记录报告

7.5.12热处理自动记录曲线报告

8安全、文明施工及环境管理要求和措施

坚持“安全第一、预防为主”的方针，严格执行《电力建设安全工作规程》的各项规定，杜绝各类设备、人身事故。

所有施工人员应严格遵守职业安全卫生和公司环境方针并在本岗位范围内履行职业安全卫生及环境职责。

同时针对焊接施工的特殊性，必须遵守如下的要求：

8.1现场做到文明施工，焊机、皮线摆放整齐有序。

8.2施工人员应熟悉设备操作规程，防止触电。

8.3焊工应挂牌并按电焊机的编号操作，严禁滥用电焊机。

8.4施工完后及时关闭电焊机及气源，确保无火灾隐患后方可离开。

8.5注意保护环境，焊后及时回收焊条头、焊丝；热处理后现场遗留的保温石棉需清理干净，做到“工完料尽场地清”。

8.6增加自我保护意识、做到“三不伤害”。

8.7加强安全