合金钢管道焊接热处理要点

合金钢管道焊接热处理要点

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焊接作业指导书

（含焊接热处理工艺）

合金钢管道(１5CｒMoG)

编制人：

审核人：

批准人：

建设机械分公司技术质量部

目录

一、适用范围?错误!未定义书签。

１.1总则?错误!未定义书签。

二、编制依据?错误!未定义书签。

三、工程一览?错误!未定义书签。

四、对焊工及热处理工的要求?错误!未定义书签。

五、焊接材料的选择........................................................................................ 错误!未定义书签。

六、焊接设备、材料及焊接环境的要求........................................................ 错误!未定义书签。

七、主要施工机具?错误!未定义书签。

八、焊接施工.................................................................................................... 错误!未定义书签。

８．1材料验收 ................................................................................. 错误!未定义书签。

8.２焊接工艺及流程 ...................................................................... 错误!未定义书签。

九、焊接热处理................................................................................................ 错误!未定义书签。

9.1作业项目概述 ............................................................................. 错误!未定义书签。

9.2作业准备 ..................................................................................... 错误!未定义书签。

9.3作业条件?错误!未定义书签。

9.4热处理作业程序?错误!未定义书签。

9．5 质量检查与技术文件?错误!未定义书签。

十、质量检验?错误!未定义书签。

十一、安全技术措施........................................................................................ 错误!未定义书签。

一、适用范围

本作业指导书适用于鞍钢股份能源管控中心１＃4#干熄焦余热发电项目工程的管道安装施工。

1．1总则

１、为了保证锅炉焊接热处理质量，指导焊接热处理作业，特制定本工艺。２、本工艺适用于锅炉、压力容器、压力管道及在受压元件上焊接非受压元件的安装检修焊焊前预热、后热和焊后热处理工作。

3、焊接热处理的安全技术、劳动保护应执行国家现行的方针、政策、法律和法规有关规定。

4、焊接热处理除执行本工艺的规定外,还应符合国家有关标准规范的规定以及设计图纸的技术要求。

二、编制依据

1、施工蓝图；

2、ＤL/T5０３1-9４《电力建设施工及验收技术规范管道篇》;

3、ＤL/Ｔ 8２1－２002《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》;

4、DＬ/T869-２００4《火力发电厂焊接技术规程》；

5、《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSGD０001-2009

6、ＧＢ/T173９4—1９98《金属里氏硬度试验方法》

7、DＬ/T819—2002《火力发电厂焊接热处理技术规程》

8、ＧB/T１6400—2０0３《绝热用硅酸铝棉及其制品》

三、工程一览

名称规格材质管道类别管道长度无缝钢管D377×13 15CrＭoG GＤ1

无缝钢管D2７3×９１5CrＭoG GD1

四、对焊工及热处理工的要求

１、参加本工程焊接的焊工必须有焊工合格证，并有相应的合金钢氩弧焊合格项

目,凡无此合格项目的焊工不得超项焊接。

２、焊工应良好的工艺作风,严格按照给定的焊接工艺和焊接技术措施进行施焊，

并认真进行质量自检。

３、焊工在施焊前应认真熟悉作业指导书,凡达不到作业指导书要求时,焊工应拒

绝施焊。当出现重大质量问题时，报告有关人员,不得自行处理。

4、合格焊工中断受监部件焊接六个月以上者再次担任受监部件焊接工作时，必

须重新考核。

5、严格按设计图纸施工,不得漏焊或焊缝焊口尺寸达不到设计要求。

6、焊工对本人施焊的焊口打上自己钢印号,并进行自检，确认合格后方可离开,

否则应进行整改。

7、焊接班组成员应对小组成员焊工的焊口进行互检，质检员进入现场对焊缝进

行随机抽检。

８、焊接热处理工必须经过专业培训并考核取得资格证书。

9、焊接热处理工应遵守规范及焊接作业指导书中有关热处理部分的规定，做到

操作无误、记录准确。

1０、焊接热处理工热处理后必须进行自检，并积累和整理热处理资料。

五、焊接材料的选择

管道的焊接

规格材质焊接方法焊接材料

D377×1３15CrMｏG 手工钨极氩弧焊打底

手工电弧焊盖面

Ｈ08CrMoA

R30７(E55１5-Ｂ２)

D２73×9 15CrMoG

手工钨极氩弧焊打底

手工电弧焊盖面

Ｈ08CrMoA

Ｒ３0７(E5５15-B2)

六、焊接设备、材料及焊接环境的要求

１、工程中所用的焊接设备应能满足工艺要求，焊机应调节灵敏、参数指示正确，当发现异常时应及时报有关人员进行维修或更换，不得带病作业。

2、钨极氩弧焊电极应采用铈钨极,氩气纯度不得低于99.９５％。

３、本工程中所用的焊接材料必须具有产品质量合格证,且经复检合格。

4、焊条在使用前应进行烘焙,碱性焊条：３50℃～380℃,烘焙1小时，焊条从烘干箱中取出后必须放进保温桶内使焊条能保持恒温,做到随取随用，焊条冷却就不能使用，必须重新烘烤,注意烘烤次数不能超过两次，两次后不能使用,焊条发放需做好书面记录。

5、焊丝使用前应清除锈垢和油污，直至露出金属光泽。工程施工前应看清牌号,所用的焊接材料严禁混用、乱用。

6、焊条、焊丝应存放于干燥、通风良好、温度大于5℃,且相对空气湿度小于60%的库房内。

7、发现焊接材料存在质量问题时应停止使用。

8、在焊接合金钢管道时,允许的最低环境温度为-１0℃，当环境温度低于以上温度时不得进行焊接施工。

９、在焊接施工中应有防风、防雨、防雪等措施。

七、主要施工机具

1、直流逆变焊机、手工电弧焊工具、手工氩弧焊工具、远红外焊条烘干机、自动测温仪；

２、直向磨光机、角向磨光机、钢丝刷；

3、焊条保温筒；

4、防风、防雨棚；

5、热处理控制箱、履带式加热器、热电偶;

6、保温石棉板。

八、焊接施工

８.1材料验收

对到货的1５CrＭoG管道及管件，除欲对质量证明文件和外观进行验收外，还应进行100%光谱及硬度检测，确认材质无误和其热处理状态为符合退火供货状态要求,其硬度≤18７ＨB。?

8．２焊接工艺及流程

1、本工程焊接采用手工钨极氩弧焊打底、手工电弧焊盖面。

2、焊前预热：预热的目的是为减少焊缝与焊件的温度梯度,降低焊接接头冷却速度,降低温差所产生的淬硬组织与应力,预热是防止冷裂纹产生的有效措施之一。

a、蒸汽管道管道材质为15CｒMｏG，焊前应对其进行预热,预热及层间温度应达到15０℃～200℃,预热范围不小于１０0ｍm，加热区以外的1００mm范围内予以保温。

b、点固焊时也应预热到要求的温度，采用电加热法,预热应使焊口两侧及内外壁温度均匀，防止局部过热,边加热边用红外测温仪控制其预热温度，如焊缝返修其预热温度应比原来高。

3、坡口形式按设计文件要求，如设计文件无规定时,蒸汽管道管道焊口应采用“Ｖ”型坡口，应用坡口机加工,坡口尺寸如右图所示：

δ为壁厚;α角30～３5?；间隙1~３mm；钝

边1～2mm;焊件对口时一般应做到内壁齐平,如有错口，其组对错边量应小于管壁厚的１0%且不大于１mm。δ

p

b

a

“V ”型

4、有关焊接工艺参数 ⑴氩弧焊工艺参数

⑵手工电弧焊工艺参数

5、由于氩弧焊时对杂质较为敏感，因此焊件在组装前应将焊口表面及附近20mm 母材内、外壁的油、漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽。

６、焊口的局部间隙过大时，应设法休整到规定的尺寸,严禁在间隙内加填塞物。 7、除设计规定的冷拉口外，其余焊口应禁止用强力对口更不允许利用热膨胀法对口,以妨引起附加应力。

８、焊接施工过程中包括对口装配、施焊、热处理和检验等四道工序,本道符合

焊层/

焊道

母材

焊接方法

焊丝牌号

(mm)

焊丝直径

(ｍm ）

极性

焊接电

流

(Ａ)

电压

（V ）

焊接速度

Cm/ｍi ｎ

1

１５Cr Ｍ

o Ｇ

GT ＡW

H0８CrMoA φ２.５ 直流正接

１50－

180 14-16

8-12

焊层／

焊道

母材

焊接方法

焊丝牌号(mm) 焊丝直径

(mm ）

极性

焊接电流 (A)

电压 （Ｖ）

焊接速度 Ｃm/mi ｎ

2 15CrMo Ｇ

ＳMAW

R307

(E5515-B2） 3.2 直流反接 ９0-1１0 ２2-24 1０~12

3

１5Ｃ

rMoG

SM ＡW

R ３07

(E5515-Ｂ

2)

3.2

直流反接 ９0-１10

22-24

10~12

要求后方可进行下道工序，否则禁止下道工序的施工。

9、蒸汽管道组对焊接时由于管径较大，因此定位焊缝应具有一定的长度（15～20mm）和厚度（2~2.5ｍm),然后进行打底焊。再进行填充盖面，施焊顺序同打底焊,其间应注意层间清理及质量检查。

10、为防止裂纹的产生，打底焊缝应具有足够的厚度（2~2.5mｍ），打底焊后要及时填充盖面,当天焊完。打底焊、盖面焊最好由两名焊工对称焊接完成。

１１、焊口焊完之后把熔渣、飞溅物清理干净,经外观自检合格后施焊焊工在焊缝附近打上自己的钢印代号。

12、施工过程中严禁在管子上随便引弧、焊接支架、吊耳等。

１３、管子焊接时，管内不得有穿堂风。

14、因为1５CｒMｏG耐热钢裂纹倾向较大,所以焊接时应设法减小焊缝的拘束度,尽量在自由状态下焊接,以免因刚性过大而引起过大内应力而导致焊缝产生裂纹。为此,除了要求班组在施工时严格按照焊接工艺指导书的焊接顺序与方向施焊外,还要注意不要对焊件进行强制固定。所以施工时应先将管道在自由状态下对接好,并且坡口达到要求及焊缝预热温度(１５0～2００℃），符合要求后方可施焊。第一层为钨极氩弧焊打底，第二、三层位手工电弧焊盖面。焊接过程中层间温度不应低于预热温度，这样才能保证焊接接头不致产生淬硬甚至裂纹。但也不能过高，以免过烧使晶粒粗大,降低性能。(保持层间温度有和预热温度同样的作用，如果只注意预热而不保持层间温度，预热也就失去意义。因为预热只能保证第一层焊缝的施焊温度，在以后各层施焊时,层间温度就是其预热温度。)每焊完一次必须用砂轮机清根以防止夹渣。焊缝最好一次成型,如有断续焊缝，必须重新预热。在氩弧焊时,应做好防风措施以防止焊缝产生气孔。每焊完一道焊缝必须用保温材料将焊缝包裹好，以防止焊缝冷却太快产生裂纹。

九、焊接热处理

9.1作业项目概述

为降低焊接接头的残余应力，改善焊缝的组织与性能，多数合金钢管需要进

行焊接热处理作业。但是,凡采用氩弧焊或低氢型焊条,焊前预热和焊后适当缓冷的下列部件可免做焊后热处理。

①壁厚小于或等于10mm,管径小于或等于１０8mｍ的１5CrMoG管子。

9.２作业准备

①主要劳动力计划;

热处理工2人,电工1人，配合人员2人。

②热处理人员要求:

焊接热处理人员必须经过专业培训并取得资格证书，做到持证上岗且具备良好的安全意识和质量意识。

③热处理人员应按照《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T81９的有关规定履行相应的职责。

④填写热处理施工工艺卡并经过专业负责人签字，方可热处理焊口。

⑤应严格执行热处理施工技术措施及工艺卡进行操作，做到操作无误，记录准确。

⑥主要施工机具设备:

序号名称型号／规格单位数量备注

1 热处理控制柜台 1

2 电加热带2７3、377 件２

3 电加热绳ＳCD m 6

4 电源电缆１6㎜2ｍ30

5 热电偶根 3

6 补偿导线根 2

7 硅酸铝针刺毯60０0＊60０

*25

件 4

8 钢丝钳把 1

9 铁丝4# ㎏２

⑦施工所用的防护用品质量合格，数量能保证连续性施工;

⑧施工所需消耗性材料全部到位，施工中注意节约。

9．3作业条件

①使用的机械设备及工器具处于正常状态。

②施工道路应畅通无阻、照明满足要求

③防风、雨、滑等设施齐全；

④高空作业平台架板牢固可靠;

⑤防火器具齐全;

⑥各类作业记录表格满足作业质量记录要求;

⑦防火器具齐全；

⑧进行施工技术(安全）交底，员工熟知工艺流程、安全措施、质量要求等各项内容。

9.4热处理作业程序

1）管道材质为１5CrMoG，规格为Ｄ377×１3、D273×9，热处理温度按下表执行。

材质温度（℃）

厚度（mm）厚度（mm) ≤12．５>12.5~25 恒温时间(h）恒温时间（h)

15CrMoG ６7０~７０0 1/2 1

焊后立即进行局部高温回火处理，升温、降温速度，6250／δ（单位为℃/ｈ,δ为焊件厚度)且不大于30０℃／ｈ。降温时,30０℃以下可不控制。具体看热

热处理控

处理卡。(１-1)

1５CrMｏＧ焊接热处理卡片（1-1)

焊接方法ＧTＡＷ+ＳMＡW

焊接材料

焊条R3０7

焊丝H08CrMoＡ

焊条烘干温度＊时间

＊sｈiijan间

(350-4００)＊2h

坡口加工

方法机械加工坡口角度6０±5° 坡口钝边 1.5±0.5

焊前预热温度(℃)150-２００

焊前预热方法电加热

管内保护充Ar

规范参数线能量适当增大,一个焊口应连续焊完层间温度（℃）≥15０－２00

后热立即3００-350℃，恒温3０min,保温缓冷

焊?后?热

?处

理热处理温度（℃）670-７00

恒温时间

Φ377ｘ13 1h

Φ2７3x9 0．5h

加热速度(℃/h)（２０0±１0)℃/h

冷却速度(℃/h) 3００以上:(200±1０)℃/h，300℃以下：空冷

2）具体采用电加热器包绕焊缝，用硅酸铝棉层保温,保温层厚度50mm，温度控制采用电加热器自动控温仪控制。

3)对主管道与接管的焊接（如管座），应按主管的壁厚计算焊接热处理的升、降温速度。

4)对返修焊件的恒温时间按焊件的名义厚度计算,名义厚度如表1。

表1 焊件名义厚度的计算

焊缝高度或返修焊厚度ｈ/mm 焊件的名义厚度δ/ｍm h＜5mｍδ＝３h+5

h＝5mm~1０mm δ=2h＋１0

ｈ>1０ｍm δ＝h＋20

5) 热处理的加热宽度,从焊缝中心算起,每侧不小于管子壁厚的3倍，且不小于60 mm。对于特殊位置的焊口如三通、阀门及焊口边缘有障碍物时候，可用履带型加热带和绳型加热带结合使用。

６）热处理的保温宽度,从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的5倍,且每侧应比加热器的安装宽度增加不少于10０mｍ,以减少温度梯度。保温厚度以40-60mm 为宜，所用仪表、热电及附件,应根据计量要求进行标定或校验。

7）热处理方法:

热处理的加热方法采用远控履带式电阻加热方法,具体使用方法如下:

(１)把热电偶固定在焊缝上,热电偶探头与焊缝接触好,然后把加热带包在焊缝上，用保温材料包扎好,接通电源进行处理。

（2）热处理时，管道的临时支撑应在热处理完毕后及时拆除,管道的冷拉焊口临时固定应在热处理完毕后拆除，承重部位的焊缝在处理前应加临时支撑,以防在处理过程中产生变形。立管的加热带应防止其下落。恒温时,在加热范围内任意两点间温差应低于50℃。

(3)焊接接头热处理后,应做好记录和标记,并打上热处理工的钢印代号或永久标

记，并经业主与监理人员共同验收签字认可。

（4）本工程中需要焊后进行热处理焊口为：

序号规格材质热处理温度(℃.) 保温时间（h）

1 Ｄ377×1３１5CrMｏG

６７0～７

０0

1

2 D27３×9 15CrMｏG ６70~70０1／２（5）有冷裂纹倾向的焊件，当焊接工作停止后,若不能立即进行焊后热处理，应

进行后热。后热恒温度为30０℃～40０℃，保温时间为2h~4ｈ，使焊缝缓慢冷却。

(6)进行热处理时,测温点应对称布置在焊缝中心两侧，且不得小于两点。焊接接

头热处理时应同步做好记录，热处理完毕后应做好标识。

8)常用钢的预热温度为：

表２常用钢的预热温度

钢种

管材板材

厚度/mm 预热温度/℃厚度/mm 预热温度/℃

含碳量≤０.３5%的碳素钢及其铸件≥２6 1０0~２0０≥30

≥28 100～150

C－Mn（1６Mｎ、16MnR）≥15 150~20０

Mn-V(15MnＶ、15MnVNR、1８MｎＭoNbR)

0.5Cｒ~0.5Mo（12CｒMo）——≥１５１５0~200

1Cr~0．5Ｍo(15CrMｏ ZＧ２０ＣｒMｏ) ≥10 1５0~２5０

1.5Ｍn-0．５Mo－V(1４ＭnMoV 18ＭnMｏｎ

ｂg)

——

1Cr~0.5Mo-V —200～30０

——

1．５Cr~Mｏ-V（15 CrlMoｌV）

2Cｒ～０．５Mo-ＶＷ(12Ｃｒ2MoWVＢ)

１.7５Ｃｒ-0．5Mｏ-V

2.２5Cr-1Ｍo（12Ｃr2Ｍo 1０CrMo9１0)

３Ｃr-1Ｍo－Vtｉ（1２Cr3MoVSiTｉB）

≥6 ２50~３50

9Cｒ-1Ｍｏ-V —250~300

——

12Cr－1Mo，9Ｃ-1Mo ３50~400

——

１Cｒ５Ｍo —2５０℃

ZG15Cｒ1Mo１V ６0℃~１00℃（冷焊时)、１0０℃~１50℃（热

焊时)

ZG15Cr2Mo1 6０℃~１00℃(冷焊时)、1５0℃~２00℃（热焊

时）

ZG20CrMoV 25０℃~3０0℃(热焊时）

注1：

(１)表中的温度为根据壁厚确定的最低预热温度。当采用钨极氩弧焊打底时,可按下限温度降低5０℃预热。

（2)壁厚大于或等于6ｍm的合金钢管子或,大板件在负温下焊接时,应比最低的预热温度高20℃～50℃。壁厚小于6mm的低合金钢管子及壁厚大于15mm的碳素钢管子，在负温下焊接,也应适当预热。

（3)承压件与非承压件焊接时,应按承压件进行预热。接管座与主管焊接进，应按主管进行预热。

注2：对外径小于６0mm,壁厚小于6mm的管子,采用氩弧焊时,预热温度为50℃~1００℃

9) 工艺质量要求

（1）焊接热处理的工艺参数在控制范围内，并有自动记录曲线。

（2)热电偶应无损害和位移。

（3）焊件表面无裂纹，无异常。

（4）热处理后的焊缝需要进行硬度测试。热处理后的焊缝硬度一般不超过母材

布氏硬度的125%,热影响区硬度值不大于母材硬度，检验数量不少于热处理焊口

总数的10%。如果用硬度仪测得哪条焊缝及热影响区的硬度值不符合要求,则应

及时进行重新热处理。

（5）经焊接工艺评定，且具有与作业指导书规定相符的热处理自动记录曲线图

的焊接接头,可免去硬度测定，需要时硬度检查。

9.5 质量检查与技术文件

（1)质量检查

焊接热处理升温前应进行下列检查:

ａ)加热及测温设备、器具是否符合工艺要求;

b)加热装置的布置、温度控制分区是否合理；

c）加热范围是否符合标准及规范要求，保温层的宽度、厚度是否合适；

d）温度测点的安装方法、位置和数量是否符合工艺要求；

e）设定的加热温度、恒温时间、升、降温速度等是否符合工艺要求;

f)是否符合现场安全要求。

(2）焊接热处理后自检要求是：

a)工艺参数在控制范围以内,并有自动记录曲线;

b）热电偶无损坏、无位移；

c)焊接热处理记录曲线与工艺卡吻合；

ｄ)焊件表面无裂纹、无异常。

(3）硬度检验应符合下列规定:

a）当热处理自动记录曲线与工艺卡不符或无自动记录曲线时，应做硬度检查,硬度检查结果应符合DL50０7－1992中８.０6条和ＤL/T 752-2００1中8.5条或其他规程、工艺文件的要求。

b)应对焊接接头的焊缝和母材进行硬度检验。当管道直径大于或等于

273mm时,检验部位不少于两处，各检验部位应周向均匀分布。若采用里氏硬度计检验,其检验方法和表示方法应符合ＧB/T １７394-１99８１的要求。

ｃ）硬度检查结果超过规范规定范围时,应找原因，采取措施。如果重新热处理,则应在热处理后重新检验硬度。

(4）技术文件

（1）焊接热处理自动记录曲线。

（2）焊接热处理记录。

（3）硬度检验报告。

(5）计量器具测量记录

(1）测量用的设备应按规范要求进行检定，有检定报告，确保测量准确,并在有效期内；

(2)测量过程要严格控制，按《试验控制程序》执行。

现场焊接热处理曲线图如下:

(６）以上工序均完成后,尽心试压、保温、试车工作。

十、质量检验

1、无损检测

焊口部位探伤方法探伤比率执行标准合格等级蒸汽管道管道射线探伤查图纸DL/T８２1-2０04 Ⅱ

2、质量检验标准

序号验评

项目

检验指标及要求

性质

部件

规格

质量标准

检查方法

及器具检验

指标

检验要求

A-1

Ａ

－2

A-3

Ａ

-4

A-5

项

目

指

标

合格优良

1 焊

接

接

头

表

焊缝

成型

有有有有有———

焊缝过渡圆

滑，接头良

好

焊缝过渡

圆滑、匀

直、接头良

好

目测焊缝有有有有有——δ≤１0 0~0．２5 0~2 目测,焊缝

面质量

余高δ>10 0~3 0~2.５检测尺焊缝

宽窄差

有有有有有——

δ≤10 ≤３≤２

δ＞1０≤４≤3

咬边有有有有有—

主

要

—

h≤0.5,

∑I≤0．1L，

且≤４0

无

错口有有有有有———

外壁≤0.１

δ，且≤４

外壁≤0.1

δ,且≤1 目测,

直尺

弯折有有有有有——

D＜100 ≤1／100

Ｄ≥100 ≤3/200

裂纹有有有有有—

主

要

—无

3～5倍放大

镜目测弧坑有有有有有———无

气孔有有有有有—

主

要

—无

夹渣有有有有有—

主

要

—无

２

无损

探伤

射线有有有有有

主

要

主

要

—

DL/T８２1－2002规定的

Ⅱ级

探伤仪器十一、安全技术措施

1、施工过程中由于交叉作业、钢架较高等因素，焊工应做好安全劳动防护,注意

自身和他人安全。

2、严格遵守操作规程及有关安全规定。

3、需要特殊防护时,焊工应及时提出，没有防护前应拒绝施焊。

4、进入施工现场必须戴好安全帽，高空作业要系好安全带。

5、工作前要检查好设备、工具的绝缘层有无破损、接地是否良好。