金属管道焊接方案.docx

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金属管道焊接方案

编制说明

1.目的和适用范围：

为方便各二级施工单位编制金属管道焊接施工方案，特编制本方案（范本）供参考。

它适用于石油、化工、电力等工程建设中低C钢、普低钢、铬钼耐热钢、低温钢、奥氏体不锈钢、异种钢、铝及铝合金、镍及镍合金、钛及钛合金管道的手工电弧焊，手工钨极氩弧焊（TIG焊）等。

由于宋保健高工专门编写有X20CrMoV121马氏体耐热钢的焊接施工方案，所以高强钢管的焊接工艺这里不再叙述。

改革开放二十年来，我公司承建过的大型引进项目甚多，在这些项目的施工过程中，所有的母材及焊接材料全是国外的。

为了方便国外材质金属管道焊接方案的编制，特将常用的日本神钢、瑞典ESAB、AVESTA、SANDVIK和德国“BHLERWELDING”等各大公司的焊接材料与相焊的被焊材料等系列表附在后面，使用时详查各相应的国外焊接手册。

国外的焊接手册各二级施工单位的焊接责任工程师均有。

（实质上美国的AWS标准目前已经取代了国际焊接标准）

2、属管道焊接施工方案编制的程序及内容如下：

1.概况

按总则中的“概况”要求编写。

1.1编制依据

按总则中“编制依据”的程序编写。

1.2被焊材料的理化性能和焊接性能

1.3一般规定及焊前准备

除有关章节中已有部分叙述外，其余均按总则中“一般规定及焊前准备”补抄或摘抄。

1.4焊接方法及焊接材料的选用

1.5焊接要点及技术要求

1.6焊缝返工

1.7焊接检验

1.8安全技术措施

按总则中的“安全技术措施”中的内容抄写。

由于各类金属材料焊接的难易程度，程序的繁杂程度各不相同，差异甚大，所以各章的编制程序未严格按照总则的要求编写，但各二级施工单位据此编制焊接施工方案时一定要按总则要求的程序编写。

1.编制依据

1.1公司所有评定合格的焊接工艺评定报告

1.2相关标准

1）GB50236—97《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》；

2）HG20225—95《化工金属管道工程施工及验收规范》；

3）SHJ520—91《石油化工工程铬钼耐热钢管道焊接技术规程》；

4）SH3525—92《石油化工工程低温钢焊接规程》；

5）SH3526—92《石油化工异种钢焊接规程》；

6）HGJ222—92《铝及铝合金焊接技术规程》；

7）CX/HJ—95《质量体系程序》；

1.3参考资料

1）《焊接工艺人员手册》余尚知主编；

2）《金属管焊接》董定元、苏学士编著；

3）《中日焊接技术交流》郑永炎、胡具瞻等编译；

4）日本神钢《焊接材料手册》中文版；

编者的话：

由于本人水平所限，错误和不妥之处肯定不少，敬请公司广大工程技术人员和同行朋友批评指教，以便再版时更正。

1.总则-------------------------------------------------------------------------------------------------1

2.低碳钢管的焊接-----------------------------------------------------------------------------------3

3.普低钢管的焊接-----------------------------------------------------------------------------------6

4.铬钼耐热钢管的焊接-----------------------------------------------------------------------------12

5.低温配管的焊接-----------------------------------------------------------------------------------17

6.奥氏体不锈钢管的焊接--------------------------------------------------------------------------20

7.异种钢管的焊接-----------------------------------------------------------------------------------26

8.铝及铝合金管的交流TIG焊--------------------------------------------------------------------34

9.镍及镍合金管的焊接-----------------------------------------------------------------------------41

10.钛及钛合金管的TIG焊接----------------------------------------------------------------------46

11.附表------------------------------------------------------------------------------------------------50

1）与焊接有关的标准（或组织）及焊接，热处理工艺方法英文代号及中文名称对照表

2）低合金钢焊接工艺要点一览表

3）焊接异种钢的焊条（焊丝）及焊后热处理温度推荐表

4）日本神钢焊条烘烤条件一览表

5）日本神钢异种材料焊接时焊接材料选用一览表

6）国内外Cr—Mo耐热钢管常用焊接材料对照表

7）国内外Cr—Mo耐热钢管化学成分和力学性能对照表

8）中、日、美三国Cr—Mo钢对照及相应的焊接材料

9）瑞典ESAB不锈钢各种焊接方法的焊接材料选用表

10）瑞典ESAB适用各种不锈钢的焊接材料选用表

11）瑞典AVESTA焊接材料与相应的被焊材料一览表

12）瑞典SANDVIK焊接材料牌号与相对应的AWS及DIN标准牌号一览表

13）瑞典SANDVIK三种双相体不锈钢各种焊接方法及焊材选用等一览表

14）德国“BHLERWELDING”焊接材料与被焊材料匹配一览表

注：

附表2）—14）作为本方案附件另发。

2.总则

2.1概况

若是编制某种材质的焊接施工方案，内容包括：

时间；地点；设计及使用单位；工程及装置名称；管道材质及规格（管径×壁厚）；生产厂家；工作介质；工作温度及工作压力；管线长度（延长米）；焊口数量及工作量（Din）；以及设计文件对焊接质量的要求等。

若是编制整个工程或装置的工艺管道焊接施工方案，还应加上管线编号或代号说明等。

2.2编制依据

1）评定合格的焊接工艺评定报告；

2）设计文件；

3）相关标准；

2.3被焊材料的理化性能和焊接性能

各章节均有叙述。

2.4一般规定及焊前准备：

1）施工现场必须具有符合相关规程要求的焊接材料贮存场所及烘烤保温设施，并建立严格的保管，烘烤，清洗和发放制度。

焊接材料必须具有质量证明书和出厂合格证，对焊材质量有怀疑或设计文件有要求时，必须进行复验；

2）焊条依据<<焊接材料产品样本>>或厂家提供的出厂说明书所规定的烘烤温度时间进行烘烤与保温。

焊条使用时一定要装在焊条保温筒内，焊丝在使用前要擦洗干净。

TiG焊时，焊工应戴洁净的线手套或海员手套；

3）所使用的焊接设备必须具有参数稳定，调节灵活，满足焊接工艺要求和安全可靠的性能；

4）焊接环境应符合如下规定：

●焊管温度低于0℃时，应在始焊处100mm范围内预热15℃；

●焊接时风速：

手弧焊小于8m/s，TiG焊小于2m/s；

●相对湿度小于90%；

●焊接场所应采取防风、防雨、防雪和防寒措施；

5）除碳素

、

类管道坡口可采用火焰切割外，其余所有管道坡口最后一道加工工序都必须用机械方法加工，坡口表面不得有裂纹，分层，夹渣等缺陷。

坡口的型式及几何尺寸见化工金属管道工程施工及验收规范（HG20225-95）附录D。

6）施焊前应检查坡口型式，加工精度及组对间隙，坡口边缘内外各30mm范围内的油化、污垢、锈、毛刺等应清除干净。

不锈钢管坡口两侧各100mm范围内应涂上防飞溅涂料，以防焊接飞溅物沾污焊件表面。

7）采用TiG焊或TiG焊打底时，手弧焊盖面的焊缝，定位焊必须采用TiG焊进行，含Cr量5%的铬钼耐热钢管用TiG焊打底时，管内宜充Ar或N2气保护，且至少要保护两遍。

8）管子的组对要求见HG20225—95《化工金属管道工程施工及验收规范》第5.2.5—5.2.7条的规定；

9）有要求时，认真做好焊接记录；

10）认真做好或选好所焊钢种的焊接工艺评定工作，并依据工艺评定和设计文件编制焊接工艺卡和施工技术措施；

11）从事工艺管道焊接工作的焊工，必须按照评定合格的焊接工艺在焊接工程师的组织下进行考试，考试合格的焊工方能承担合格项目的焊接工作。

2.5焊接方法及焊接材料的选用

各章中均有阐述。

2.6焊接要点及技术要求

各章中均有详细阐述。

2.7焊缝返工

除有关章节中已有部分叙述外，其余均按公司ISO9002程序文件中的《焊接质量控制程序》有关焊缝返工的内容要求补抄或抄写。

2.8焊接检验

除钛材管在该章中已单独阐述外，其余均参照GBJ236—《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》焊接检验章节编写。

2.9安全技术措施

1）焊接场所周围10米之内不得有易燃物品。

2）氮气瓶、氧气瓶和氩气瓶不得混放，不筛选靠近火源，不得在阳光下暴晒。

3）焊前应认真检查焊接设备是否良好接地，防止高频电流危害焊工，防止触电事故发生。

不锈钢、镍及镍合金、钛及钛合金管道TiG焊及等离子切割时，焊工必须穿绝缘鞋，焊把绝缘性能应良好，焊接区应有良好的通风设备，但近焊区风速不得大于1m/s。

4）焊工必须按规定穿戴好劳保防护用品。

5）高空作业时，焊工要系好安全带，电缆不得缠在身上，并应装配接火盘，下方不得有易燃易爆物品，高空TIG时，不得使用高频引弧。

6）夏季作业要向焊工提供保健饮料，常期从事TIG焊的焊工，有条件的要向他们提供保健药品，如VB1、VB6及谷维素等。

7）作业场所要备有消防器材及设施，一旦发生火情，首先切断电源。

8）管道内施焊时，应作好绝缘和通风工作，管口外设监护人，并应尽量采用低毒、低尘焊条。

3.低碳钢管的焊接

3.1低C钢管的焊接性能

低C钢管由于含C量（0.25%以下）及合金元素低，所以焊接性能良好，一般无需采用特殊工艺措施就能获得优质接头。

它表现在低C钢塑性好，淬硬倾向小，特别是镇静钢、杂质少、偏析很小，不易形成低熔共晶物，对裂纹不敏感，焊缝及近缝区不易产生裂纹，一般焊前不需要预热，只是在环境温度较低或管壁太厚时才考虑预热措施。

3.2焊接方法及焊接材料的选择

低碳钢管的焊接方法较多，主要采用手工电弧焊，手工钨极氩弧焊，气焊，CO2气体保护焊和埋弧焊等，这里介绍的是手工电弧焊和TiG焊。

按照接接头与管材等强的原则，选用强度级别相当的焊接材料。

常规低C钢管焊接的焊材选用见表1；表2是各标准中抗拉强度标准值小于427.3MPa的碳素钢钢管材料；表3是抗拉强度标准值小于427.3MPa的碳素钢钢管用日本神钢焊材牌号。

表1低C钢管与相匹配的焊接材料

钢号

焊条

TiG焊丝

标准

牌号

Q235卷管08.10.15.20

国标

J422/426/427

H08Mn2SiA

25、20g、22g

国标

J426/427/506/507

H08Mn2SiA

SA106Gr.B

AWS

E6013/E7016

ER80S—G/TGS—50（日神）

SA16Gr70

AWS

E7016—1/E7018

ER80S—G/TGS—50（日神）

SB241.5083

LF11Y

ER5183

STB42

国标

J422/426/427

H08Mn2Si

STS42

国标

J422/426/427

H08Mn2Si

STPT—38

日本神钢

LB—26

TGS—50

STPG—38

日本神钢

LB—26

TGS—50

ST45

国标

J506/507

H08Mn2SiA

表1注：

1.表中被焊材料均系我公司施焊过的。

2.碳素钢管焊接推荐选用AWS：

E7018焊条（J506Fe）

表2抗拉强度标准值小于427Mpa碳素钢钢管材料

标准

种类级别

JIS

SGP，STPG38，STPG42，STPY41，STS38，STS42，STPT38，STPT42

ASTM

A53—Gr.A/Gr.B，A106—Gr.A/Gr.B

API

5L—GrA25/Gr.A/Gr.B，5LX—X42，5LS—Gr.A/Gr.B/X42

表3抗拉强度标准值小于427Mpa的碳素钢钢管用焊接材料

焊接工艺

种类级别

焊接

方法

焊接

方向

适用

焊道

JIS

AWS

典型牌号

尺寸

mm

备注

手工

电弧焊

上坡焊

根部

焊道

D4316

D5016

E7016

LB—52U

2.6

3.2

打底用低氢焊条

中间层及盖面层焊道

D4316

D5016

E7016

E7018

LB47，LB52，

LBM52，LB5218，

ZERODE52

2.5

3.2

4.0

低氢型焊条

D4301

—

B14，B17

ZERODE1

2.6

3.2

4.0

钛铁矿焊条

D4301

—

TB43，TB24

ZERODE44

2.6

3.2

4.0

氧化钛钙型焊条

下坡焊

全部

焊道

D4301

E6010

KOBE6010

3.2

4.0

4.8

纤维素型焊条

D4316

D5016

E7016

LB26VU

3.2

4.0

下坡焊用低氢型焊条

TIG焊

上坡焊

下坡焊

全部

焊道

—

—

TGS50

2.0

2.4

TIG焊丝

表3注：

根据管子尺寸及坡口条件灵活选用。

典型牌号即日本神钢牌号。

3.3焊接工艺要点

1）可采用交流或直流电源进行全位置焊接，焊接质量要求较高时，尽可能采用TIG焊打底，电弧焊填充并盖面的联合焊接方法。

2）按照焊接工艺评定填写表4焊接工艺一览表。

表4焊接工艺一览表

焊接

层次

焊接

方法

电源

极性

保护气

体种类

填充材料

焊接

电流A

电弧

电压V

焊接速度

cm/分

气体流量（升/分）

牌号

直径mm

焊枪

管内

技术要求：

3）承插口的角焊缝，对接多层焊的第一层焊缝及单道焊缝要避免深而窄的坡口型式，以防出现未焊透和夹渣缺陷。

4）为了防止空气侵入焊缝区而引起气孔，降低接头性能，宜尽量采用短弧焊。

5）厚壁管焊接时，宜采用焊前预热和焊后消除应力热处理的措施，预热及回火温度见表5。

表5低碳钢焊接时预热及回火温度

钢号

材料厚度（mm）

预热温度和层间温度℃

回火温度℃

Q235A/B，08，10，15，20

～50

50～100

100

600～650

25，20g，22g

～25

50

600～650

25

100

600～650

6）在环境温度低于-10℃下焊接厚壁管时，应采低H2碱性焊条，并对焊件进行预热，预热温度见表6：

表6低温环境下低碳钢焊接时预热温度

环境温度

焊件壁厚（mm）

预热温度（℃）

梁柱、桁架

管道、容器

-30℃以下

30

16

100～150

-20℃以下

17～30

100～150

-10℃以下

35～50

31～40

100～150

0℃以下

51～70

41～50

100～150

7）低C钢的热处理程序和要求参见HG20225—95标准中的第5.3条。

4.普通低合金钢管的焊接

4.1普低钢的焊接性能

普低钢合金元素总量一般<3%，与碳钢相比，普低钢焊接时，热影响区容易淬硬，对H2敏感性强，焊接应力较大时接头易出现裂纹。

淬硬倾向使普低钢的强度等级降低，为了减缓热影响区的淬硬倾向，必须选用合理的工艺参数，例如增大焊接电流、减慢焊接速度等。

随着普低钢强度等级的提高，对H2的敏感性加强，在残余应力较大时，主要出现的裂纹是冷裂，在刚度很大的焊接接头中，除了可能产生冷裂外，还可能产生属于冷裂性质的“延迟裂纹”。

“延迟裂纹”在残余应力作用下，还会向基本金属及焊接的纵深发展。

其防止方法是正确选用焊接材料及采用清理、预热及层间保温，焊后及时间回火处理等方法进行控制。

此外，普低钢在热循环的作用下，会使焊接接头的组织和性能发生变化，增大了脆性破坏倾向。

因此，裂纹和脆化是此类钢的主要问题。

4.2焊接方法及焊接材料的选用

普低钢常用的焊接方法是手工电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊及等离子弧焊等。

目前在施工当中一般采用的方法是：

管径2或管壁厚度3mm时，采用全部TiG焊；管径>2或壁厚>3mm时，采用TiG焊打底，电弧焊过渡并盖面的联合焊接方法。

选用焊接材料主要是根据母材的力学性能而不是化学成分，同时考虑坡口型式，焊后冷却速度以及使用性能的要求，并经试验后确定，常用国产普低钢及相匹配的焊材见表7；表8是API标准中的金属管道钢号与相匹配的日神钢焊材；表9是APIX70管子焊接用的焊条组合，表10是6b最小标准值小于496MPa高强钢钢管用焊接材料；表11是我公司施焊过的普低钢管与相匹配的焊材一览表。

表7低合金高强度钢焊接材料的选用

强度等级

MPa

钢号

手工焊电焊条

TiG实用芯焊丝

294

09Mn2/09Mn2Si/09MnV/12Mn

J422/423/426/427

H08Mn2SiA

343

16Mn/16MnRe/14MnNb

J502/503/506/507

392

15MnV/15MnTi/14MnMoNb

J506/507/556/557

441

15MnVN/14MnVTiRe

J556/557/606/J607

H08MnMoA/H10Mn2

H10Mn2Si

490

18MnMoNb

14MnMoV

J607

J707

H08Mn2MoA/H08Mn2MoVA

H08Mn2NiMo

539

14MnMoVB

J607/J707

H08Mn2MoVA/H10MnMoVA

588

12Ni3GrMoV/

65C-1

H10MnSiMoTiA

12MnCrNiMoVCu

803

H08MnNi2CrMo

686

14MnMoNbB

H14

H08Mn2Ni2CrMo

784

12Ni5CrMoV

840

H10Mn2Ni3CrMo

表8API标准中的金属管道钢号与相匹配的日神钢焊材

管子

焊接程序

焊条

抗拉强度MPa

标准

焊接

方向

适用

焊道

典型牌号（AWS规格）

直径

mm

备注

427.3

API-5LGr.A25.A,B

API-5LXX42

API-5LSGr.A,B.X42

ASTM-A53Gr.A,B

ASTM-A106Gr.A,B

下坡

全部

KOBE-6010（E6010）

3.2

4.0

4.8

高纤维素型

LB-26VU（E7048）

3.2

4.0

低氢型下坡焊

上坡

根部

焊道

LB-52U（E7016）

2.6

3.2

单面焊

中间及盖面焊道

LB-47,LB-52,LBM-52,

ZERODE-52（E7016）,LB-52-18,

KOSTARC-7018（E7018）

2.6

3.2

4.0

低氢型上坡焊

B-14,B-17,ZERODE-1

（JISD4301）

2.6

3.2

4.0

钛铁矿型

ZERODE-44,TB-43,TB-24

（JISD4303）

2.6

3.2

4.0

氧化钛钙型

427.3～

496

API-5LX,X46,X52,

X56

API-5LS,X46,X52，

X56

ASTM-A106Gr.C

下坡

全部

KOBE-7010（E7010-A1）

KOBE-7010S（E7010-G）

KOBE-6010（E6010）

3.2

4.0

4.8

高纤维素型

LB-26VU（E7048）

3.2

4.0

上坡

根部焊道

LB-52U（E7016）

2.6

3.2

中间及盖面焊道

LB-47,LB-52,LBM-52

ZERODE-52（E7016）,LB-52-18

KOSTARC-7018（E7018）

2.6

3.2

4.0

496

API-5LXX564,X60

API-5LSX56,X60

下坡

全部

KOBE-7010（E7010-A1）

KOBE-7010S（E7010-G）

3.2

4.0

4.8

LB-26VU（E7048）

3.2

4.0

上坡

根部焊道

LB-52U（E7016）

2.6

3.2

中间及盖面焊道

LB-52，LBM-52，ZERODE-52

（E7016），LB-52-18，

KOSTARC-7018（E7018

2.6

3.2

4.0

API-5LXX604,X65

API-5LSX60,X65

下坡

全部

KOBE-8010S（E8010-G）

3.2

4.0

4.8

高纤维素型

LB-86VS（E8016-C3）

3.2

4.0

低氢型下坡焊

上坡

根部焊道

LB-52U（E7016）

2.6

3.2

中间及盖面焊道

LB-57（E7016），LB-76

（E7016-G），LB-62（E9016-G）

LB-62D（E9018-G）

2.6

3.2

4.0

低氢型上坡焊

API-5LXX70

API-5LSX70

下坡

全部

KOBE-8010S（E8010-G）

3.2

4.0

4.8

LB-86VS（E8016-C3）

3.2

4.0

上坡

根部焊道

LB?

-62U（E9016-G）

3.2

单面焊

中间及盖面焊道

LB-62，LB-62N（E9016-G）

LB-62D（E9018-G）

2.6

3.2

4.0

表9APIX70管子焊接试验用的焊条组合

试验

编号

焊条组合

根部焊道

热焊道

中间层