压力钢管加工及安装焊接工艺评定方案.docx
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压力钢管加工及安装焊接工艺评定方案
贵州省夹岩水利枢纽及黔西北供水工程
毕大供水1标
压力钢管加工及安装
焊接工艺评定方案
批准:
审核:
编写:
中国水利水电第九工程有限公司
夹岩水利枢纽及黔西北供水工程毕大供水1标项目部
二0一八年十月
夹岩水利枢纽及黔西北供水工程毕大供水I标
压力钢管制造和安装焊接工艺评定方案
一、总则
1.1、工程概况
夹岩水利枢纽毕大供水I标压力钢管制造和安装含提水泵站的进水压力管与泵站水泵后的提水管线两部分组成。
进水管与提水管道均采用Q345—R钢板现场卷制造,进水管道的最大内压0.5Mpa,提水管道的最大内压3.0Mpa。
针对本工程的焊接施工特点,根据《毕大供水工程压力钢管制造和安装的技术要求》以及《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》(SL432-2008)的相关规定,我项目部从各种形式接头所有板厚规格中选择具有代表性的板厚组合进行本工程焊接评定试验。
1.2、焊接工艺评定执行的标准
《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》(SL432-2008)
《水工金属结构焊接通用技术条件》(SL36-2006)
《焊接工艺规程及评定的一般原则》(GB/T19866-2005)
《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)
《锅炉和压力容器用钢板》(GB713-2014)
《非合金钢及细晶粒钢焊条》(GB/T5117-2012)
《焊缝渗透检测方法和缺陷迹痕的分级》(JB/T6062-2007)
《厚钢板超声波检验方法》(GB/T2970-2016)
《钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验》(GB/T19869.1-2005)
《毕大供水工程压力钢管制造和安装的技术要求》
二、焊接接头试件、试验材料及焊接设备
2.1、焊接接头试件
根据工程实际情况,整理了压力钢管制作、安装中存在的不同板厚、不同焊接方法和不同施焊工位的各类主要对接、角接形式(详下表)。
并从所有接头形式中选择了8组具有代表性和针对性的的板厚和接头形式进行焊接工艺评定试验:
其中包括4组对接接头,4组角接接头,试件规格为800×300。
项目主要焊接接头,焊接方式及焊接材料
编号
焊接方法
母材规格
焊接材料
适用范围
焊接位置
接头形式
1
SAW
埋弧自动焊
22mm/20mm/18mm
Q345R
平角焊
平焊V
对接
2
SMAW
手工焊
22mm/20mm/18mm/16mm
Q345R
平角焊
平焊V
对接
3
SMAW
手工焊
22mm/20mm/18mm/16mm
Q345R
平角焊
立焊V
对接
4
SMAW
手工焊
22mm/20mm/18mm/16mm
Q345R
平角焊
仰焊V
对接
2.2、试验材料
2.2.1、母材
本次试验用钢板包括厚度为16mm、18mm、20mm、28mm的Q345R材质钢板。
其机械性能、钢牌号、化学成分及外形尺寸等均满足符合《低合金高强度结构钢》(GB/T1591-2008)的技术要求。
到货的材料均有产品质量证明文件,且钢材的抽样数量,检查结果均满足《厚钢板超声波检验方法》(GB/T2970-2016)的规定要求。
试板规格:
对接接头:
300×800角接接头:
300×800。
2.2.2、焊接材料
焊接选用焊丝、焊剂、焊条型号(SAW/SMAW)
序号
钢材牌号
焊丝/焊条
焊剂
符合标准
用途
牌号
直径(mm)
1
Q345R
H08MnGX
Ф4
SJ101
GB/T5293
对接及角接
2
Q345R
CHE507
Ф4
/
GB/T5117
对接及角接
2.2.3、焊接设备
埋弧自动焊:
ZD5-1000型自动埋弧焊机
逆变直流电焊机:
ZX7-400A
三、焊接工艺评定
3.1、组织结构
本项目焊接评定试验由技术、质量、安全、专业焊接管理人员及探伤检测技工组成,并邀求业主、监理进行现场指导。
3.2、焊接工艺评定原则
3.2.1、工艺评定的焊接人员,必须是由公司持有权威部门颁发的合格证、操作证的熟练焊工。
3.2.2、对接焊缝试件评定合格的焊接工艺适用于压力钢管制造和安装的搭接焊缝、角焊缝。
3.2.3、在焊接工艺评定前,应根据本工程节点形式,提出相应的焊接工艺评定指导书,焊接工艺评定试件经试验合格后,出具焊接工艺评定报告。
3.3、焊接工艺评定目的
3.3.1、本次焊接工艺评定,作为本工程压力钢管制造和安装焊接施工的依据。
3.3.2、本次焊接工艺评定,检验现场焊接施工所选用的焊材是否与工程使用钢材相匹配。
3.3.3、本次焊接工艺评定,评定工程选用的焊接设备的性能,是否符合现场焊接的使用要求及投入设备的合理数量。
3.3.4、评定现场焊接时所采用的焊接方法及各项焊接参数。
3.3.5、评定现场所投入的焊接作业焊工,所需达到的操作技能等级及焊工人数。
3.4、焊接工艺评定项目
现场焊接工艺评定选用工程中,最具典型的四种规格、位置的焊接接点作为本次焊接工艺评定的评定项目,使用钢板与工程所用钢板相同(Q345R),焊接工艺评定试板需经各项检验和试验评定合格后,做为正式的焊接工艺评定试件板。
3.4.1、焊接工艺评定试件规格:
选定为16mm、20mm、40mm和60mm四种规格板厚钢板。
3.4.2、焊接工艺评定焊接位置:
选定为板-板对接平焊和板-板对接立焊两种位置。
(1)16mm规格试件进行板-板对接平焊、立焊各一项;
(2)18mm规格试件进行板-板对接平焊、立焊各一项;
(3)20mm规格试件进行板-板对接平焊、仰焊各一项;
(4)22mm规格试件进行板-板对接平焊、仰焊各一项;
3.5、焊接工艺评定的一般过程
3.5.1、拟定焊接工艺指导书
3.5.2、施焊试件
3.5.3、无损检测、制取试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能
3.5.4、提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定。
3.6、焊接
3.6.1、施焊前,将坡口及其两侧10~20mm范围内的铁锈、熔渣、油污、水迹等清除干净。
3.6.2、严禁在非焊接部位的母材上引弧、试电流,尤其是高强钢。
纵缝焊接时采用引弧板和熄弧板,环缝焊接时在焊道内引弧和熄弧,或采用返回运条技术。
3.6.3、多层多道焊时,将每道的熔渣、飞溅物仔细清理,自检合格后进行下层焊接,层间接头错开25mm。
3.6.4、双面焊接时,单侧焊接后用碳弧气刨或砂轮进行背面清根,将焊在清根侧的定位焊缝金属清除,如用碳弧气刨清根,清根后用砂轮修整刨槽,对高强钢磨至露出金属光泽,并认真检查,保证无缺陷。
3.6.6、坡口焊缝打底焊道允许最大厚度为6.0mm。
3.6.7、坡口焊缝和角焊缝后续各层焊缝的允许最大厚度为:
平焊3.0mm,立、横、仰焊为4.0mm。
3.6.8、焊条摆动宽度宜小于焊条直径的3倍;高强钢施焊时,为有效的控制好焊接线能量,要求手弧焊用Φ4.0mm焊条焊接时,其焊接长度>90mm;用Φ3.2mm焊条焊接时,其焊接长度>70mm。
焊道宽度超过10mm时,需进行分道,每层焊缝厚度不超过4mm。
3.6.9、对需预热焊接的钢板,清根前预热。
3.6.10、焊缝组装局部间隙大于6mm且小于20mm,允许在坡口两侧或单侧作堆焊处理,堆焊时如需预热、后热,则按规定进行。
3.6.11、焊接工艺参数见表
3.6.12、严格按焊接工艺指导书制定的焊接工艺进行焊接,控制热输入及层间温度,并作好焊接记录。
焊接工艺参数表(手工焊焊接工艺)
材质
焊接位置
焊条直径
(mm)
焊接参数
电流(A)
电压(V)
焊接速度(mm/s)
平焊
Φ4.0
140~180
23~27
1.3~3.5
立焊
Φ4.0
140~165
23~27
1.0~3.0
仰焊
Φ4.0
140~170
23~37
1.0~1.3
3.6.13、试件焊接完成后,标记试件材料、焊接方法,妥善放置供后续检测使用。
四、焊接检验及力学性能试验
4.1、焊缝外观质量应符合SL432-2008中表16的规定。
手工焊焊缝外观检查(Ⅰ类焊缝、δ=16mm)
序号
项目
允许缺欠尺寸(mm)
1
裂纹
不允许
2
表面夹渣
不允许
3
咬边
深度小于等于0.5
4
未焊满
不允许
5
表面气孔
不允许
6
焊廇
不允许
7
飞溅
不允许
8
焊缝余高Δh
Δh=0~2.5
9
对接接头焊缝宽度
盖过每边坡口宽度1~2.5,且平缓过渡
4.2、焊缝超声波与无损探伤检测
4.2.1、焊缝外观质量检查合格后进行超声波检测和射线检测焊缝内部质量。
对超声波与射线检测应分别按各自的检测标准进行评定,全部合格后方视为合格。
4.2.2、焊缝无损探伤检测方法和比例
本项目的除加筋环与止推为二类焊缝外,其余均为一类焊缝,其超声波探伤比例,一类焊缝为50%,二类焊缝20%,射线探伤比例为,一类焊缝100%,二类焊缝50%。
4.2.3、无损探伤在焊接完24h后进行。
4.2.4、超声波探伤按GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》标准评定;一类焊缝BⅠ级合格,二类焊缝BⅡ级合格。
射线探伤按GB3323-87《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》标准评定,一类焊缝Ⅱ级合格,二类焊缝Ⅲ级合格。
4.3、焊缝接头力学性能的要求
4.3.1、拉伸试验结果(屈服强度、抗拉强度、延伸率)不低于母材标准值(见下表)时,判为合格;当试验结果低于母材标准值时,允许从同一试件上再取一个试样重新试验,若重新试验的结果不低于母材标准值,则仍可判为合格,否则判为不合格。
材质
板厚范围(mm)
ReL(MPa)
Rm(MPa)
A(%)
Q345R
≤50
≥345
≥490
≥20
>50~100
≥335
≥490
≥21
4.3.2、焊缝V型缺口低温(-20℃)冲击功不低于47J。
若冲击试验的每一组(3个)试样试验结果的平均值不低于规定值,且任一试验结果不低于0.7倍的规定值,则判为合格;当试验结果未满足上述要求,允许从同一试件上再取一组(3个)附加试样重新试验,若总计6个试验结果的平均值不低于规定值,且低于规定值的试验结果不多于3个(其中,不得有2个以上的试验结果低于0.7倍的规定值,也不得有任一试验结果低于0.5倍的规定值),则可仍判为合格,否则,判为不合格。
4.3.3、对接接头弯曲180°,试样受拉面没有裂纹,或仅在棱角处有撕裂且裂纹长度不大于3mm时,判为合格;当试验结果未满足上述要求,则允许从同一试件上再取一个试样重新试验,若试验结果满足上述要求,则仍判为合格,否则,判为不合格。
4.4、力学性能试验项目及试样数量(个)
①对接接头力学性能试验项目、试样数量见表1。
②全熔透角焊缝、坡口角焊缝力学性能试验项目及试样数量见表2。
表1对接接头力学性能试验内容、试样数量表
试件型式
试验项目
数量
试验方法
对接焊缝
接头拉伸试验
2
按《焊接接头机械性能试验方法》GB2649~2654;
侧弯时板厚δ≤16mm时,d=2a,板厚δ>16mm时,d=3a。
焊缝金属拉伸试验
2
接头侧弯试验(α=180°d=2a,3a)
2
表2角接接头力学性能试验项目、试样数量表
试件型式
试验项目
数量
试验方法
全熔透角焊缝
焊缝金属拉伸试验
2
《焊接接头机械性能试验方法》GB2649~2654的规定进行
坡口角焊缝
焊缝金属拉伸试验
2
五、焊接工艺评定报告的内容
6.1、母材和焊接材料的型(牌)号、规格等。
6.2、焊接工艺性能及参数等。
6.3、试件的焊接条件及施焊工艺参数。
6.4、焊缝外观及探伤检验结果。
6.5、力学性能试验结果。
6.6、结论。
附件:
焊接工艺指导书
焊接工艺指导书
单位名称:
中国水利水电第九工程有限公司
夹岩水利枢纽及黔西北供水工程毕大供水1标项目部
焊接工艺指导书编号:
BD1B—01日期:
2018.10焊接工艺评定报告编号:
BD1B-b-01
焊接方法:
SMAW(手工焊)机械化程度:
手工□半自动□自动□
焊接接头:
简图:
(接头形式、坡口形式与尺寸、焊层、焊道布置及顺序)
坡口形式:
V
衬垫(材料及规格):
/
其他:
/
母材:
Q345R
类别号 I 组别号 I-1与类别号 I组别号I-1相焊
及标准号GB/1519钢号Q345R与标准号 GB/1519钢号Q345R相焊
厚度范围:
母材:
对接焊缝 16~22mm 角焊缝不限
管子直径、壁厚范围:
对接焊缝 直径不限壁厚16~25mm 角焊缝不限
焊缝金属厚度范围:
对接焊缝16~25mm角焊缝不限其他:
/
焊接材料:
焊条牌号 CHE507 焊条规格 Φ4.0型号E5015钨极型号规格/
焊丝牌号 / 焊丝规格 / 型号 / 焊剂牌号/
焊条烘干参数 350℃ 焊丝烘干参数/
保护气体 / 流量 / 其他/
焊材标准 GB/T-5117 填充金属尺寸/
焊缝(焊丝)熔敷金属化学成分%
焊材
牌号
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
V
Ti
Nb
CHE507
0.072
0.48
0.96
0.022
0.007
0.033
0.032
0.009
0.019
-
-
焊接位置:
对接焊缝位置:
不限 焊接方向/
角焊缝位置/
预热、层间温度:
预热温度(允许最低值)/℃ 保持预热时间/min
层间温度(允许最高值)200℃ 加热方式/
焊后消除应力热处理:
温度范围/℃ 保温时间/min
电特性:
电流种类:
直流 极性:
DC-
焊接电流范围(A)110-200 电弧电压(V)21-27
焊接工艺规范参数要求:
(按所焊位置和厚度分别列出电流和电压范围,记录下表)
焊接
层次
焊接
方法
焊条(丝)
焊接电流
电弧电压V
焊接速度
cm/min
线能量
kJ/cm
牌号
直径
极性
电流A
1
SMAW
CHE507
Φ4.0
110-200
21-27
4-10
18-35
2
SMAW
CHE507
Φ4.0
110-200
21-27
5-13
12-40
3
SMAW
CHE507
Φ4.0
110-200
21-27
5-13
13-25
对焊接接头的基本要求:
1 外观检验 检验评定标准:
SL432-2008
2无损检验 检验方式:
超声波,射线
检验评定标准:
GB/T11345B级不低于I级,GB/T3323B级不低于II级
3 力学性能
抗拉强度Rm
N/mm2
屈服强度
ReL(Rp0.2)N/mm2
弯曲角度(°)
冲击试验
缺口类型
缺口位置
试验温度℃
﹥500
180
V型
焊缝及
热影响区
0℃
其他检验:
/
编制
审核
批准
日期
日期
日期
焊接工艺指导书
单位名称:
中国水利水电第九工程有限公司
夹岩水利枢纽及黔西北供水工程毕大供水1标项目部
焊接工艺指导书编号:
BD1B—02日期:
2018.10焊接工艺评定报告编号:
BD1B-b-02
焊接方法:
SAW(自动埋弧焊)机械化程度:
手工□半自动□自动□
焊接接头:
简图:
(接头形式、坡口形式与尺寸、焊层、焊道布置及顺序)
坡口形式:
V
衬垫(材料及规格):
/
其他:
/
母材:
Q345R
类别号 II 组别号 II-1与类别号 II组别号II-1相焊
及标准号GB/1519钢号Q345R与标准号 GB/1519钢号Q345R相焊
厚度范围:
母材:
对接焊缝 16~22mm 角焊缝不限
管子直径、壁厚范围:
对接焊缝 直径不限壁厚16~25mm 角焊缝不限
焊缝金属厚度范围:
对接焊缝16~25mm角焊缝不限其他:
/
焊接材料:
焊条牌号 / 焊条规格 型号/钨极型号规格/
焊丝牌号 H08MnGX焊丝规格 φ4 型号 / 焊剂牌号SJ101
焊条烘干参数 焊丝烘干参数350℃
保护气体 / 流量 / 其他/
焊材标准 GB/T-5293 填充金属尺寸/
焊缝(焊丝)熔敷金属化学成分%
焊材
牌号
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Mo
V
Ti
Nb
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
焊接位置:
对接焊缝位置:
不限 焊接方向/
角焊缝位置/
预热、层间温度:
预热温度(允许最低值)/℃ 保持预热时间/min
层间温度(允许最高值)200℃ 加热方式/
焊后消除应力热处理:
温度范围/℃ 保温时间/min
电特性:
电流种类:
直流 极性:
DC-
焊接电流范围(A)600-650 电弧电压(V)30
焊接工艺规范参数要求:
(按所焊位置和厚度分别列出电流和电压范围,记录下表)
焊接
层次
焊接
方法
焊条(丝)
焊接电流
电弧电压V
焊接速度
cm/min
线能量
kJ/cm
牌号
直径
极性
电流A
1
SAW
H08MnGX
Φ4.0
600
30
20
2
SAW
H08MnGX
Φ4.0
600
33
20
3
SAW-D
H08MnGX
Φ4.0
650
33
20
对焊接接头的基本要求:
1 外观检验 检验评定标准:
SL432-2008
2无损检验 检验方式:
超声波,射线
检验评定标准:
GB/T11345B级不低于I级,GB/T3323B级不低于II级
3 力学性能
抗拉强度Rm
N/mm2
屈服强度
ReL(Rp0.2)N/mm2
弯曲角度(°)
冲击试验
缺口类型
缺口位置
试验温度℃
﹥500
180
V型
焊缝及
热影响区
0℃
其他检验:
/
编制
审核
批准
日期
日期
日期
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