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1、河南开祥化工有限公司甲醇联合装置建筑安装工程15CrMo 铬钼 钢管道焊接及热处理施工方案中国化学工程第十四建设公司二OO四年十一月二十八日目录1、工程概况2、编制依据3、15CrMo 耐热钢管道焊接性分析4、焊接人员和焊接设备要求5、焊工代号、焊接材料管理6、焊接准备7、焊接及热处理施工程序8、焊接及热处理工艺9、焊接检查10、焊接和热处理防护措施11、质量保证措施12、安全保证措施1、 工程概况20万吨/年甲醇联合装置部分工艺管道采用了 15CrM0耐热钢材质，15CrM0管道可焊性 较差，需焊前预热，焊后要求进行热处理。15CrM0管道的焊接是本装置焊接施工的难 点这一。施工时必须由具备
2、15CrM0管道焊接资格和经验的优秀焊工施焊。焊前要求进 行焊接工艺评定、焊工考试和编制出合理的焊接工艺措施。2、 编制依据21现场设备、工业金属管道焊接工程施工及验收规范(GB50236-98)22钢制压力容器焊接工艺评定(JB4708-2000)；23石油化工工程铬钼耐钢管道焊接技术规程(SHJ520-91)；24 我公司承建的多套炼油、石化、化肥和甲醇装置焊接方案及施工经验；25 我公司焊接工艺评定汇编。3、 15CrMo 耐热钢管道焊接性分析31 15CrM0属低合金珠光体耐热钢，具有良好的金属抗氧化性、热强性和抗氢蚀性能。 该钢种经正火加回火或高温回火后的显微组织是铁素体加珠光体。但
3、在焊接状态下， 焊接头内往往出现贝氏体和Fee，这对耐氢蚀性能和耐高温性能是不利的。特别是贝 氏体，它是合金元素和残余奥氏体的偏转造成的。具有高的含碳量和显微硬度，需要 通过回火来消除。因此要求焊接必须预热，焊后进行热处理。预热温度150200C, 焊后热处理温度380720C。15CrM0有一定过热倾向，焊接过程中严重过热时，焊接接头内会出现网状铁素体和粗 大魏氏组织，使接头脆化。因此焊接过程中应控制焊接热输入(包括预热温度、层间 温度、焊接线能量)。15CrM0钢焊后进行高温回火处理可达到降低焊接接头的硬度，促使氢从焊接区逸出， 使组织稳定，改善机械和高温性能的目的。另外15CrM0管焊后
4、会产生很大的残余应力。对耐氢蚀很不利。焊后高温回火也可以消除焊接头的残余应力。3.2 控制焊接区组织转变的进程是焊接质量控制的要点。在焊接过程中必须严格控制 焊件的层间温度，使其保持在预热温度或更高的温度。其次要控制从层间温度冷却至 焊接后热处理开始的时间间隔。焊后若不能及时进行焊后热处理，应立即进行后热处 理。15CrM0管道的化学万分和机构性能见下表15CrMo 管道化学成分和机械性能元素含量（）CMnSiCrM0SP0.120 18040 70 170.37081 1040.550.030 035机械性能。b(Mpa)。s(Mpa)5HBAk(j/cm2)440294221871184、
5、焊接人员和焊接设备要求4.1 焊工参加 15CrMo 铬钼钢管道焊接的焊工必须按锅炉压力容器焊工考试规则经过考试， 取得技术监督部门颁发的焊工合格证，具备 15CrMo 管焊接合格项目，且具备 15CrMo 管焊接经验，才能参加本工程 15CrMo 管道焊接施工。4.2 焊接和热处理责任工程师本工程建立安装质量保证体系,15CrM0管道焊接时焊接和热处理责任工程师必须到岗。 焊接责任工程师和热处理责任工程师，应具备15CrM0管道焊接及热处理经验。4.3 焊接检验员焊接检验员即无损检测人员须具备 II 级以上射线探伤资格证。4.4 15CrM0管道焊接人员配备计划见表4-4表 4-4)序号工种
6、人数资格1焊工4具备D/WS2-13、14焊接合格项目2热处理工23焊接技术员1焊接责任工程师担任4热处理技术员1热处理责任工程师担任5焊接检查员1质检责任工程师担任6焊接检验员2具备RTII级探伤资格证4.5 焊接及热处理设备要求及配备15CrM0管道焊接全部采用先进的ZX7-400ST型电弧焊/氩弧焊两用直流逆变焊机。焊后 使用绳型电加热器和DWA-180KW电脑温控设备进行热处理。5、焊工代号、焊接材料管理51焊工代号管理对参与本工程施工的焊工进行统一编号。焊工代号一经确定，在施工过程中不 再变动，一名焊工离岗后，与其对应的焊工代号即相应空缺。将具备焊工姓名、对应代号和合格项目的焊工登记
7、表交项目部一份。焊工必须在他本人施焊的焊接接头上，距焊缝最后收弧处20mm部位用钢印打 上本人代号。焊接责任工程师应作好焊接记录，并将焊缝代号及其所焊焊工代号在焊接记录 图上标出。52焊接材料管理加强焊材管理，对铬钼钢管道专用焊材采取如下特殊管理措施：焊条的保管、烘干、发放统一由供应部门负责，供应部门设铬钼钢管道专用焊 材库和焊材烘干室、配备去湿机和干湿温度计以及温湿度自动记录仪使焊条库相对温 度保持在60%以下。焊条分类堆放，并有明显标识，注明焊条牌号和规格。根据勤务员进度和安排，焊条烘干负责人凭焊接责任工程师签发的领用单领取 焊条并进行烘干。焊条启封后首先由焊条烘干负责人对焊条进行外观检查
8、，确认合格后立即放入 烘箱，经过烘干的焊条转入恒温箱内存放并做好记录。焊工凭焊接责任工程师签发的焊条领用卡和焊条筒去领取焊条（以根计）。焊工焊前核对焊条尾部的色标，确认无误后方可使用，当班所剩焊条和焊条头 应退回洪干室，按规定重新烘干并标识，经二次烘干仍未用完的焊条不得用于正式工 程。焊丝使用前用砂纸打磨表面的氧化膜，然后用丙酮擦洗脱脂。6、焊接准备61材料验收对到仙的15CrM0管道及管件，除对质量证明文件和外观进行验收外，还应进行100% 的光谱及硬度检查，确认材质无误和其热处理状态符合退火状态供货的要求，其硬度 W187HB。62焊接工艺评定焊接前严格按公司质量保证手册中焊接控制程序和热
9、处理控制程序要求 进行焊接工艺评定。焊接工艺评定试件采用与正式焊相同的管材、焊接材料和相同的 焊接条件。63编制焊接及热处理工艺规程根据焊接工艺评定报告和工程情况，编制焊接及热处理工艺规程。64焊工培训考试焊工正式焊接前必须模拟现场条件进行练习培训，只有通过业主主持的考试后才能上 岗正式焊接。7、焊接及热处理施工程序15CrM0铬钼钢施焊程序见图7-1Y交付安装或交付试（图7-1） 15CrM0铬钼钢施焊程序图8、焊接及热处理工艺8.1 焊接及热处理工艺参数15CrM0管道焊接及热处理工艺参数见下表8-1和表8-2：（表 8-1）15CrM0焊接方法TIG+SMAW焊接材料焊条R307焊丝TI
10、G-R30焊条烘干温度X时间(350-400 )x2h坡口加工方法机械加工坡口角度605坡口钝边1 50.5焊前预热温度。C150-200焊前预热方法电加热法管内保护充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（C）150-200后热立即300-350C恒温30min保温缓冷焊后热处理热处理温度C680-720恒温时间min108x730219x930 630x1860加热速度(c/h)25010冷却速度(c/h)空冷表 8-2)焊接位置焊接层次焊接方法焊材焊接电流焊接电压(V)焊接速度(cm/min)保护气体牌号直径(mm)极性电流(A)水平固定打底层TIGTIG-R3025正
11、接150-12013-144-6Ar气其余 层SMAWR3073.2反接90-10022-245-73.290-10022-245-73.290-10022-245-78.2 焊接及热处理工艺要点8.2.1焊前准备为保证焊缝背面成型良好，采用了氩弧焊打底。焊道坡口两侧里外I0l5mm范围内及 所用焊丝都要彻底去除锈蚀、油污、结垢等杂物，直到吐现金属光泽。施工现场设好 防风雨棚，避免穿堂风和淋雨。8.2.2焊前预热预热的目的是减少焊件与焊缝的温度梯度，降低焊接接头的冷却速度，降低温差所造 成的应力和淬硬组织，预热是防止冷裂纹产生的有效措施之一。预热采用电加热法， 在坡口两侧均匀进行，热透而无局部
12、过热。预热温度为150-200C，预热范围不小于 100mm，加热区以外的100mm范围内予以保温。8.2.3 预热后立即进行手工钨极氩弧焊打底，打底焊应一次连续焊完。底层焊道要求焊 透、成型好、焊肉厚度约 3mm。8.2.4 用手工电弧焊进行填充盖面，并在保持不低于预热温度的条件下，将焊缝一次连 续焊完。如中断焊接，须采取后热、缓冷等措施。再进行焊接前须检查，确认无裂纹 后按原工艺要求继续焊接。8.2.5后热焊完后若不能及时进行焊后热处理，应立即进行 300500C、15-30min 的后热处理， 保温缓冷。加速氢的逸出，减少焊缝中的扩散氩，降低接头的焊接应力，减少冷裂纹。8.2.6焊后热处
13、理8261焊后热处理是对15CrM0炉管进行高温回火，以改善组织，提高热强性和消除残 余应力。焊接热处理时应编制热处理施工技术措施，在技术措施上，要逐根列出需热 处理的管道号，并明确热处理参数。主管技术员要按图纸及规范编制“热处理委托单”， 随同管段图下发给热处理班组，并监督执行，确保热处理工作进行得及时、正确。热 处理的焊道应包含仪表管咀、加强管接头，支吊装角焊缝等，不得遗漏。&262焊后热处理采用（绳型电加热器）电加热法，用硅酸铝纤维棉保温，DWA-180KW 电脑温控设备自动测温和打印热处理曲线。热处理工艺曲线见下图。0012345 时间（h）9、焊接检查91 外观检查外观质量要求应符合
14、表 9-1。表 9-1 )焊缝外形尺寸焊缝表面缺陷焊缝成型焊缝余高(mm)焊缝每侧 增宽(mm)裂纹、气孔、夹渣咬边尺寸深度mm长度mm与母材圆滑过渡022不允许V0.5工 110%L9.2 内部检查921对接焊缝进行100%无损检测。射线检测合格等级为II级。9.2.2对先进行无损检查后进行热处理的焊缝，焊后热处理完成后，对热处理焊口作10% 超声检测，以无裂纹为合格。93 硬度检测93 1 15CrMo 材料在焊接过程中不可避免地会产生贝氏体淬硬组织。若焊后热处理不 完善，会残存一些淬硬组织，形成高硬度区。高硬度区的存在为脆性裂和应力腐蚀开 裂提供了基础条件。932 热处理后，用硬度测定法对热处理质量进行检验。应对焊缝、热影响区及其附 近母材分别抽检表面布氏硬度，抽检数量应不小于热处理焊口总量的 10%，所测硬度 值应符合要求，否则
