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1、压力管道焊接压力管道焊接 内容1 1、国内外压力管道的开展过程、国内外压力管道的开展过程2 2、压力管道用钢及制管、压力管道用钢及制管3 3、压力管道焊接施工、压力管道焊接施工4 4、焊接应力和变形、焊接应力和变形5 5、焊接工艺评定、焊接工艺评定6 6、焊接质量控制、焊接质量控制7 7、管道的在线焊接及修复、管道的在线焊接及修复 管道管道o与公路、水道、铁路以及航空运输相比，管道运输本钱最低。o系统化 o网络化o人类离不开管道o 人体内的管道和容器、生活、交流1、国内外压力管道的开展过程1.1 1.1 国外压力管道的开展历史国外压力管道的开展历史1.2 1.2 我国早期的输油管道和输气管道我
2、国早期的输油管道和输气管道1.3 1.3 我国已经建成和将要建设的管道工程我国已经建成和将要建设的管道工程1.1 国外压力管道的开展历史o18651865年年在在美美国国宾宾夕夕法法尼尼亚亚州州建建立立了了第第一一条条输输油油管管道道，直直径径50mm50mm，全全长长9km9km，材材质质是是丝丝扣扣连连接接的的铸铸铁铁管管。18741874年年该该州州又又建建立立了了一一条条直直径径100mm100mm，长长度度96km96km的的管管道道，开开始始了了与与铁铁路的竞争。路的竞争。o在在第第一一次次世世界界大大战战前前，机机械械接接头头也也由由焊焊接接取取代代。第第二二次次世世界界大大战战
3、期期间间，美美国国政政府府资资助助建建立立了了一一条条直直径径630mm630mm，全全长长2240km2240km的成品油管道。的成品油管道。o美美国国19771977年年建建成成投投产产的的横横贯贯阿阿拉拉斯斯加加的的原原油油管管道道，全全长长1276.8km1276.8km，管管径径1220mm1220mm，是是世世界界上上第第一一条条进进入入北北极极地地区区的的原油管道，其中原油管道，其中615km615km采用高架铺设。采用高架铺设。o原原苏苏联联19641964年年建建设设的的第第一一条条“友友谊谊输输油油管管道道，第第一一次次采采用用1020mm1020mm管管径径的的钢钢管管，
4、全全长长5500km5500km。19771977年年又又修修建建了了第第二二条条“友友谊谊输输油油管管道道，全全长长4412km4412km，管径管径1220mm1220mm。o 19831983年年乌乌连连戈戈伊伊- -波波马马雷雷- -乌乌连连戈戈罗罗德德干干线线投投入入使使用用，这这条条管管道道第第一一次次把把苏苏联联的的天天然然气气送送到到了了西西欧欧。该该管管道道长长达达4450km4450km，直直径径1420mm1420mm，工工作作压压力力7.5MPa7.5MPa。经经过过水水域域、河河流流、森森林林、永永冻冻土土区区，施施工工难难度度，管管径径，里里程程，泵泵站站数数量量，
5、输输量量均均堪堪称称世世界界之之最最。这这条条管管道道充充分分显显示示了了原原苏苏联联在在管管道道设设计计和和建建造造方方面面的的实实力力。在在西西伯伯利利亚亚、北北极极区区的的管管道道铺铺设设得得益益于于闪闪光光对对焊技术的应用。焊技术的应用。o19831983年年投投产产的的沙沙特特阿阿拉拉伯伯的的东东西西原原油油管管道道，引引起起各各国国注注意意。这这条条管管道道自自东东向向西西横横贯贯沙沙特特阿阿拉拉伯伯中中部部地地区区，全全长长1202km1202km，管管径径1220mm1220mm，穿穿越越了了浩浩瀚瀚的沙漠地区。的沙漠地区。o随随着着英英国国北北海海油油田田的的开开发发，兴兴建
6、建了了一一批批海海洋洋原原油油管管道道，总总长长度度达达40004000余余公公里里，在在深深100100多多米米的的海海底底铺设。铺设。 o这这些些管管道道的的成成功功建建设设，标标志志着着管管道道已已可可以以通通过过极极为复杂的地质、地理条件与气候恶劣的地区。为复杂的地质、地理条件与气候恶劣的地区。 1.2 我国早期的输油管道o我我国国的的第第一一条条长长输输管管道道是是19571957年年建建设设的的克克拉拉玛玛依依到独山子的输油管道，管径到独山子的输油管道，管径150mm150mm，全长，全长147km147km。o19651965年年胜胜利利油油田田开开始始建建设设由由东东营营至至辛
7、辛店店炼炼油油厂厂的的输输油油管管道道，管管径径426mm426mm，全全长长约约80km80km，是是我我国国第第一一次在盐碱腐蚀地带建设的原油管道。次在盐碱腐蚀地带建设的原油管道。o19701970年年8 8月月3 3日日，国国家家批批准准在在东东北北地地区区兴兴建建著著名名的的“八三管道工程，干线全长八三管道工程，干线全长593km593km，管径，管径720mm720mm。o解解放放后后铺铺设设的的第第一一条条输输气气管管道道，是是19581958年年建建成成的的四四川川省省永永川川黄黄瓜瓜山山气气田田至至永永川川化化工工厂厂的的原原料料天天然然气气管管道道，全全长长20km20km，
8、管管径径159mm159mm。随随着着四四川川天天然然气气工工业业的的迅迅速速开开展展，从从19631963年年至至19841984年年陆陆续续建建设设形形成成了了四四川川地地区区输输气气干干、支支线线延延展展总总长长度度达达3525km3525km，可可与与5454个个气气田田相相连连接接，承承担担着着向向川川、滇滇、黔黔3 3省省1313个地区个地区600600多个用户的供气任务。多个用户的供气任务。o7070年年代代后后，随随着着油油田田天天然然气气的的开开发发，大大庆庆、辽辽河河、华华北北、胜胜利利、大大港港、中中原原等等油油田田，都都相相应应建建成成了了一批向城市供气的长距离输气管道
9、。一批向城市供气的长距离输气管道。我国早期的输气管道o西气东输工程，近西气东输工程，近39003900公里。公里。o涩宁兰输气管道工程，全长涩宁兰输气管道工程，全长950950公里。公里。o忠县至武汉输气管道工程，全长忠县至武汉输气管道工程，全长760760公里。公里。o邯邯郸郸至至石石家家庄庄至至涿涿州州输输气气管管道道工工程程，全全长长362362公里。公里。o陕京输气工程复线，全长近陕京输气工程复线，全长近900900公里公里o济宁联络线，全长济宁联络线，全长10001000多公里多公里1.3 我国近几年建设和将要建设的输气管道2 压力管道用钢及制管2.1 2.1 钢材的力学性能钢材的力
10、学性能2.2 2.2 管线钢的开展历史管线钢的开展历史2.3 2.3 管线钢按组织分类管线钢按组织分类2.4 2.4 相关标准中钢号的含义相关标准中钢号的含义2.5 2.5 管道工业的开展方向管道工业的开展方向2.6 2.6 焊管的生产焊管的生产2.7 2.7 西气东输工程用钢管情况西气东输工程用钢管情况2.8 2.8 压力管道用其它钢管压力管道用其它钢管2.1 钢材的力学性能 钢材在一定的温度条件和外力作用下抵抗钢材在一定的温度条件和外力作用下抵抗变形和断裂的能力，称为力学性能。变形和断裂的能力，称为力学性能。o常规力学性能，如强度、塑性、硬度和韧性常规力学性能，如强度、塑性、硬度和韧性等。
11、等。o高温性能，如抗蠕变性能、持久强度、瞬时高温性能，如抗蠕变性能、持久强度、瞬时强度和热疲劳性等。强度和热疲劳性等。o低温性能，如低温冲击韧性、脆性转变温度低温性能，如低温冲击韧性、脆性转变温度等。等。常规力学性能指标o屈服强度：屈服强度：s s N/mmN/mm2 2或或KN/mmKN/mm2 2o抗拉强度：抗拉强度：b b N/mmN/mm2 2或或KN/mmKN/mm2 2o延伸率：延伸率：5 5或或10 10 % %o断面收缩率：断面收缩率： % %o硬度：硬度：HB HR HV HLHB HR HV HLo冲击韧性：冲击韧性：a ak k J J2.2 管线钢的开展历史oC C、M
12、nMn、SiSi型普通碳素钢型普通碳素钢 早期的管线钢一直采用早期的管线钢一直采用C C、MnMn、SiSi型的普型的普通碳素钢，在冶金上侧重于性能，对化学成通碳素钢，在冶金上侧重于性能，对化学成分没有严格的规定，钢的屈服强度一般为分没有严格的规定，钢的屈服强度一般为295295360MPa360MPa。 o低合金高强钢低合金高强钢HSLAHSLAo 自自6060年代开始，随着输油、气管道输送年代开始，随着输油、气管道输送压力和管径的增大，开始采用低合金高强钢压力和管径的增大，开始采用低合金高强钢HSLAHSLA，主要以热轧及正火状态供货。这，主要以热轧及正火状态供货。这类钢的化学成分：类钢的
13、化学成分：C0.2%C0.2%，合金元素，合金元素335%5%。 oAPI 5L X56API 5L X56、X60X60、X65X65微合金控轧钢微合金控轧钢o 随着管线钢的进一步开展，到随着管线钢的进一步开展，到6060年代末年代末7070年代初，美国石油组织在年代初，美国石油组织在API 5LXAPI 5LX和和API 5LSAPI 5LS标准标准中提出了微合金控轧钢中提出了微合金控轧钢X56X56、X60X60、X65X65三种钢，三种钢，屈服强度提高到屈服强度提高到392392457MPa457MPa。这种钢突破了传。这种钢突破了传统钢的观念，碳含量为统钢的观念，碳含量为0.1-0.
14、14%0.1-0.14%，在钢中参加，在钢中参加0.2%0.2%的的NbNb、V V、TiTi等合金元素，并通过控轧工等合金元素，并通过控轧工艺使钢的力学性能得到显著改善。艺使钢的力学性能得到显著改善。 o多元微合金化控轧控冷钢多元微合金化控轧控冷钢o 到到19731973年和年和19851985年，年，APIAPI标准又相继增加了标准又相继增加了X70X70屈服强度达屈服强度达482MPa482MPa和和X80X80钢，而后又开发钢，而后又开发了了X100X100管线钢，碳含量降到管线钢，碳含量降到0.01-0.04%0.01-0.04%，碳当量，碳当量相应地降到相应地降到0.350.35以
15、下，屈服强度达以下，屈服强度达551.2551.2689MPa689MPa，真正出现了现代意义上的多元微合金化，真正出现了现代意义上的多元微合金化控轧控冷钢。控轧控冷钢。 2.3 管线钢按组织分类o铁素体铁素体珠光体钢：根本成分是珠光体钢：根本成分是C-MnC-Mn，采用热轧，采用热轧正火生产工艺。正火生产工艺。o少珠光体钢：根本成分是少珠光体钢：根本成分是Mn-NbMn-Nb、Mn-VMn-V、Mn-Nb-VMn-Nb-V等。为微合金控轧钢，通过晶粒细化和等。为微合金控轧钢，通过晶粒细化和NbNb、V V第第二相的沉淀强化可获得较好的强韧配合。二相的沉淀强化可获得较好的强韧配合。o针状铁素体
16、钢：典型成分为针状铁素体钢：典型成分为C-Mn-Nb-MoC-Mn-Nb-Mo。通过微。通过微合金化和控制轧制，综合利用晶粒细化、微合金合金化和控制轧制，综合利用晶粒细化、微合金化元素的析出相和位错亚结构的强化效应来提高化元素的析出相和位错亚结构的强化效应来提高屈服强度和冲击韧性。屈服强度和冲击韧性。o超低碳贝氏体钢：典型成分为超低碳贝氏体钢：典型成分为Mn-Nb-Mo-B-TiMn-Nb-Mo-B-Ti。在保证优良的低温韧性和焊接性的前提下，在保证优良的低温韧性和焊接性的前提下，通过适当提高合金元素的含量和进一步控轧通过适当提高合金元素的含量和进一步控轧与控冷工艺显著提高屈服强度与控冷工艺显
17、著提高屈服强度700-800MPa700-800MPa。代表钢种。代表钢种X80X80钢。钢。o低碳索氏体钢是未来管线钢的开展方向，具低碳索氏体钢是未来管线钢的开展方向，具有更高的强韧性，通过淬火有更高的强韧性，通过淬火+ +回火的热处理工回火的热处理工艺形成低碳索氏体，以满足厚壁、高强度和艺形成低碳索氏体，以满足厚壁、高强度和足够韧性的综合要求。足够韧性的综合要求。 2.4 API 5L标准中钢号的含义o美国石油学会标准美国石油学会标准API Spec 5L?API Spec 5L?管线管标准管线管标准? ?o X70 X70：强度等级为：强度等级为70,00070,000磅磅/ /平方英寸
18、平方英寸o A A、B B、X XGB9711.2标准中钢号的含义o石油天然气工业输送钢管交货技术条件石油天然气工业输送钢管交货技术条件o 第第2 2局部：局部：B B级钢管级钢管oGB9711GB9711与与ISO3183ISO3183等效采用。等效采用。o L485 L485：屈服强度等级为：屈服强度等级为485MPa485MPa。o o L360NB L360NBo A:A:相当于相当于API 5LAPI 5L1 1规定的根本的质量要求。规定的根本的质量要求。B:B:不同于根本质量要求或除根本质量要求之不同于根本质量要求或除根本质量要求之外的其他要求，如韧性、无损检测方面的外的其他要求，
19、如韧性、无损检测方面的内容。内容。C:C:某些特殊用途，对钢管的质量和试验有着某些特殊用途，对钢管的质量和试验有着非常严格的要求。非常严格的要求。N:N:交货状态为形变正火状态。即最终形变在一定交货状态为形变正火状态。即最终形变在一定温度范围内完成，使材料状态与正火处理后的温度范围内完成，使材料状态与正火处理后的性能相当。即使再经正火处理，力学性能的规性能相当。即使再经正火处理，力学性能的规定值保持不变。定值保持不变。M:M:交货状态为形变热处理。即最终形变在一定温交货状态为形变热处理。即最终形变在一定温度范围内完成，使材料具有单独采用热处理无度范围内完成，使材料具有单独采用热处理无法到达或重
20、复的某些性能。假设随后加热至法到达或重复的某些性能。假设随后加热至580580以上会降低强度值。以上会降低强度值。Q:Q:交货状态为淬火加回火。即先奥氏体化，然后交货状态为淬火加回火。即先奥氏体化，然后进行冷却，得到马氏体或贝氏体，再进行一次进行冷却，得到马氏体或贝氏体，再进行一次或屡次加热、保温，适当的速度冷却，以到达或屡次加热、保温，适当的速度冷却，以到达规定的性能。规定的性能。GB9711与API 5L1局部钢级对照表钢级钢级（按（按GB/T 9711.1或或9711.2）钢级钢级（按（按ANSI/API 5L）L175（、类）类） A25（、类）类）L210AL245BL290X42L
21、320X46L360X52L390X56L415X60L450X65L485X70L555X802.5 管道工业的开展方向o在一定条件下提高输送压力。在一定条件下提高输送压力。o扩大管道直径可以增加经济效益。扩大管道直径可以增加经济效益。o在保证可焊性和冲击韧性的前提下，管材的在保证可焊性和冲击韧性的前提下，管材的强度有了很大提高。强度有了很大提高。 o长距离大动脉长距离大动脉o目前国外建设的一些大口径管道多采用高强钢，目前国外建设的一些大口径管道多采用高强钢，如阿拉斯加输油、输气管道，北海油田的输油管如阿拉斯加输油、输气管道，北海油田的输油管道均采用道均采用X65X65级钢。原苏联及加拿大的
22、输气管道级钢。原苏联及加拿大的输气管道均采用均采用X70X70级钢。级钢。o我国管线钢的应用和起步较晚，过去已铺设的油、我国管线钢的应用和起步较晚，过去已铺设的油、气管线大局部采用气管线大局部采用Q235Q235和和16Mn16Mn钢。钢。“六五期间，六五期间，我国开始按照我国开始按照APIAPI标准研制标准研制X60X60、X65X65管线钢，并管线钢，并成功地与进口钢管一起用于管线敷设。成功地与进口钢管一起用于管线敷设。9090年代初年代初宝钢、武钢又相继开发了高强高韧性的宝钢、武钢又相继开发了高强高韧性的X70X70管线管线钢，并在西气东输工程、陕京二线工程中得到成钢，并在西气东输工程、
23、陕京二线工程中得到成功应用。功应用。o国外已经有国外已经有X80X80钢试验段。目前应用到的最高强钢试验段。目前应用到的最高强度级别为度级别为X120,X120,在加拿大北部有在加拿大北部有2 2公里试验段。公里试验段。2.6 焊管的生产a.a.螺旋缝埋弧焊螺旋缝埋弧焊SSAWSSAWb.b.直缝埋弧焊直缝埋弧焊LSAWLSAWc.c.高频直缝电阻焊高频直缝电阻焊ERWERWd.d.直缝双面埋弧焊管直缝双面埋弧焊管UOEUOE焊管生产过程焊管生产过程 2.7 西气东输线路工程用钢管 o西气东输管道工程用钢管为西气东输管道工程用钢管为X70X70等级管线钢，等级管线钢，规格为规格为1016mm1
24、4.61016mm14.626.2mm26.2mm。 oX70X70管线钢除了含管线钢除了含NbNb、V V、TiTi外，还参加了少外，还参加了少量的量的NiNi、CrCr、CuCu和和MoMo，其本质为针状铁素体，其本质为针状铁素体型的高强、高韧性管线钢。型的高强、高韧性管线钢。 西气东输工程X70管线钢化学成分 西气东输工程X70管线钢力学性能 2.8 其它钢材o碳钢及低合金钢碳钢及低合金钢：20#,16Mn20#,16Mn，15MnNbR,15MnNbR, A105 A105，Gr.BGr.Bo调质钢：调质钢：WHPY70WHPY70，WHPY65WHPY65，WHPY60,A694 F
25、65 WHPY60,A694 F65 o热强钢热强钢：16MnR, 12CrMo16MnR, 12CrMo，P355NH,P460NHP355NH,P460NHo低温钢：低温钢：16MnD16MnD，16MnDR16MnDR，15MnNiDR 15MnNiDR A350 LF2, A333 Gr.6 A350 LF2, A333 Gr.6o不锈钢：不锈钢：0Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Ti AISI 316 AISI 3163 压力管道焊接施工3.1 3.1 压力管道焊接施工的特点和开展压力管道焊接施工的特点和开展3.2 3.2 主要应用的焊接工艺和焊接材料主要应用的焊接工艺和焊接材料3
26、.3 3.3 常用的焊接设备常用的焊接设备3.4 3.4 焊接施工工序焊接施工工序3.1 3.1 压力管道焊接施工的特点压力管道焊接施工的特点o复杂的气候条件；复杂的气候条件；o不稳定的固定条件；不稳定的固定条件；o全位置的操作条件；全位置的操作条件；o焊接工艺的多样化和适应性。焊接工艺的多样化和适应性。 我国钢质管道环缝焊接技术经历了几次大我国钢质管道环缝焊接技术经历了几次大的变革：七十年代采用传统焊接方法，低氢的变革：七十年代采用传统焊接方法，低氢型焊条手工电弧焊上向焊技术；八十年代推型焊条手工电弧焊上向焊技术；八十年代推广手工电弧焊下向焊技术，为纤维素焊条和广手工电弧焊下向焊技术，为纤维
27、素焊条和低氢型焊条下向焊；九十年代应用自保护药低氢型焊条下向焊；九十年代应用自保护药芯焊丝半自动焊技术；今天开始全面推广全芯焊丝半自动焊技术；今天开始全面推广全位置机械化焊接技术。位置机械化焊接技术。压力管道焊接施工的开展压力管道焊接施工的开展o焊条电弧焊上向焊手工焊焊条电弧焊上向焊手工焊o焊条电弧焊下向焊手工焊焊条电弧焊下向焊手工焊o自保护药芯焊丝电弧焊下向焊半自动焊自保护药芯焊丝电弧焊下向焊半自动焊o熔化极气体保护电弧焊下向焊熔化极气体保护电弧焊下向焊o 半自动焊、机械化焊接半自动焊、机械化焊接o自动化焊接自动化焊接3.2 3.2 主要应用的焊接工艺和焊接材料主要应用的焊接工艺和焊接材料
28、这种焊接方法是我国20世纪70年代以前管道焊接施工中采用的传统的方法即低氢型焊条上向焊技术。目前，这种焊接方法主要用于返修焊接、连头焊接，站场焊接以及特殊地段、特殊焊缝的焊接。 这种焊接工艺方法使用的焊接材料主要为国产的低氢型焊条，如E5015，E5016等。 上向焊下向焊下向焊焊条电弧焊下向焊是八十年代从美欧引进焊条电弧焊下向焊是八十年代从美欧引进的焊接技术，其特点为采用薄层、多道、的焊接技术，其特点为采用薄层、多道、快速焊的方法完成操作，合格率高，特快速焊的方法完成操作，合格率高，特别适合于大机组流水作业别适合于大机组流水作业主要使用的焊接材料为纤维素型和低氢型主要使用的焊接材料为纤维素型
29、和低氢型下向焊条。目前压力管道建设中，下向下向焊条。目前压力管道建设中，下向焊工艺使用的焊条主要依靠进口。如奥焊工艺使用的焊条主要依靠进口。如奥地利地利BOHLERBOHLER，美国，美国LINCOLNLINCOLN等。等。国内对于纤维素型焊条的开发工作已经有国内对于纤维素型焊条的开发工作已经有了很大的进展，初步具备了现场应用的了很大的进展，初步具备了现场应用的条件。如洛阳条件。如洛阳725725所，四川大西洋等的产所，四川大西洋等的产品。而低氢型下向焊条根本上还是空白。品。而低氢型下向焊条根本上还是空白。oE6010E6010纤维素型焊条电弧吹力大，操作性能纤维素型焊条电弧吹力大，操作性能好
30、，特别适合于单面焊双面成型的根部焊接，好，特别适合于单面焊双面成型的根部焊接，是目前管道焊接施工中主要的根焊方法。是目前管道焊接施工中主要的根焊方法。o低氢型焊条下向填充、盖面焊接技术操作灵低氢型焊条下向填充、盖面焊接技术操作灵活，适应性好。但对于大口径、厚壁钢管来活，适应性好。但对于大口径、厚壁钢管来说，劳动强度大，焊接效率低，另外对焊工说，劳动强度大，焊接效率低，另外对焊工的操作水平要求较高，目前只应用在局部连的操作水平要求较高，目前只应用在局部连头焊接和返修焊接中。头焊接和返修焊接中。下向焊下向焊o1.全纤维素型焊条下向焊 对于条件如区域性的长输管道建设工程及一些水网地带，自动或半自动焊
31、接机具和设备因环境限制，不易进入的地区等情况多采用这种方法。同时，此法对焊机有一些要求：具有陡降外特性；外拖推力电流起作用时其数值要足够大；要适当提高静特性曲线外拖拐点。o2.混合型下向焊技术o 这项技术是指在长输管道的现场组焊时，采用纤维素型焊条根焊和热焊，填充和盖面焊那么采用低氢型焊条下向焊技术。此法主要用于钢管级别较高的管道，如我国建设的陕京输气管道。由于长输管道沿线环境条件恶劣，要求焊接接头具有较好的低温冲击韧性，通常的纤维素型焊接工艺难以到达高质量要求，而低氢型焊条的抗冷裂性和冲击韧性较纤维素型焊条要好，因此，在尽可能提高效率的同时，为了保证根焊的质量、减少难度以及确保焊接接头的力学
32、性能，应选用混合型下向焊工艺。 o3.复合型下向焊技术o 复合型下向焊是指根焊道及热焊道采用下向焊工艺，而填充和盖面采用上向焊的工艺方法。主要应用于焊接壁厚较大的管道和穿越、连头等焊缝。 下向焊的特点下向焊的特点1焊接生产率 下向焊时采用的焊条直径大，焊接电流比上向焊大1/32/3，焊接速度比上向焊要大23倍，焊接线能量比上向焊低，而焊缝宽度和余高那么比上向焊要小，因此，焊接生产率比上向焊提高30%50%。2焊缝外观成形 下向焊焊缝余高比上向焊小，焊趾处母材与焊道的过渡半径比上向焊大，因此应力集中比上向焊小。3焊缝缺陷由于下向焊焊道层的厚度比上向焊薄，所以下向焊焊接产生的缺陷少，一般不易产生尺
33、寸较大的焊接缺陷。 焊条电弧焊的应用特点 n焊条电弧焊灵活简便、适应性强，同时由于焊条工艺性能的不断改进，其熔敷效率、力学性能仍能满足当今管道建设的需要。n焊条电弧焊包括纤维素和低氢焊条的应用。其下向焊和上向焊两种方法的有机结合及纤维素焊条良好的根焊适应性在很多场合下是其它焊接方法所不能代替的。半自动焊半自动焊o自保护药芯焊丝半自动焊工艺是自保护药芯焊丝半自动焊工艺是9090年代初从美年代初从美国引进的一种下向焊的焊接方法。最早应用于国引进的一种下向焊的焊接方法。最早应用于库鄯线管道工程中。经苏丹管道、兰成渝管道库鄯线管道工程中。经苏丹管道、兰成渝管道和涩宁兰管道等工程的应用，现已成为管道焊和
34、涩宁兰管道等工程的应用，现已成为管道焊接施工中主要焊接方法。接施工中主要焊接方法。o操作灵活，全位置成型好，熔敷效率高，环境操作灵活，全位置成型好，熔敷效率高，环境适应能力强，焊工易于掌握，是目前管道施工适应能力强，焊工易于掌握，是目前管道施工的一种重要的填充、盖面焊方法。的一种重要的填充、盖面焊方法。o主要使用的焊接材料为自保护药芯焊丝。目主要使用的焊接材料为自保护药芯焊丝。目前主要依靠进口。如美国前主要依靠进口。如美国HOBARTHOBART、LINCOLNLINCOLN，瑞典瑞典ELGAELGA等。等。o国内对于自保护药芯焊丝的开发工作已经有国内对于自保护药芯焊丝的开发工作已经有了很大的
35、进展，初步具备了现场应用的条件。了很大的进展，初步具备了现场应用的条件。如天津金桥的产品。如天津金桥的产品。药芯焊丝焊接o技术特点技术特点o焊接质量好：相同管径的钢管采用半自动焊接头数比采用焊接质量好：相同管径的钢管采用半自动焊接头数比采用焊条焊的少，所以焊接缺陷也较焊条电弧焊少。手工焊多焊条焊的少，所以焊接缺陷也较焊条电弧焊少。手工焊多采用纤维素型焊条，而自保护药芯焊丝属于低氢型，因此采用纤维素型焊条，而自保护药芯焊丝属于低氢型，因此可降低焊缝中的含氢量。此外，半自动焊的熔深较大，降可降低焊缝中的含氢量。此外，半自动焊的熔深较大，降低了未熔合和夹渣产生的可能性。低了未熔合和夹渣产生的可能性。
36、o焊接效率高：药芯焊丝的焊接属于连续焊接，接头非常少。焊接效率高：药芯焊丝的焊接属于连续焊接，接头非常少。半自动焊熔敷量大，熔敷率为半自动焊熔敷量大，熔敷率为0.75，熔化速度为纤维素型，熔化速度为纤维素型焊条下向焊的焊条下向焊的1.52倍。此外，焊渣薄，容易脱渣。总之，倍。此外，焊渣薄，容易脱渣。总之，焊接综合效率为焊条下向焊的焊接综合效率为焊条下向焊的2倍。倍。o设备和焊材造价高：用于自保护药芯焊丝焊接的焊接设备设备和焊材造价高：用于自保护药芯焊丝焊接的焊接设备是焊条下向焊焊接设备的是焊条下向焊焊接设备的23倍，药芯焊丝的价格也比下倍，药芯焊丝的价格也比下向焊焊条高。向焊焊条高。o综合本钱
37、低：综合焊接设备、焊材、焊接效率、熔敷率、综合本钱低：综合焊接设备、焊材、焊接效率、熔敷率、焊工数量以及辅助工装等因素，自保护药芯焊丝要比焊条焊工数量以及辅助工装等因素，自保护药芯焊丝要比焊条下向焊的施工本钱低。下向焊的施工本钱低。应用特点 自保护药芯焊丝半自动焊主要用来填充和盖面。其特点为熔敷效率高，全位置成型好，环境适应能力强，焊工易于掌握，是目前管道施工的一种重要焊接工艺方法。一般根焊采用纤维素焊条手工根焊或STT半自动焊根焊。 STT焊接技术原理和特点 STTSurface Tension Transfer是一种以外表张力为熔滴主要过渡力的熔化极气体保护电弧焊。STT电源具有波形控制功
38、能，可根据熔滴的不同过渡过程，控制电流和电压的波形，即焊接电源能自动调节焊接电流和电弧电压，使电弧获得所需的瞬时热量，从而确保焊接电弧的稳定燃烧和有效地控制焊缝成形。电流及电压波形如图：STT焊接电源电流和电压波形图 STT技术与常规的CO2气体保护焊相比，根本消除了焊接时的飞溅，实现了电弧的稳定燃烧。STT焊接可以用CO2气体作保护介质，也可以Ar和CO2的混合气体作为保护介质。当保护介质为CO2时，熔池的流动性和熔透性较好，但焊缝的力学性能稍差；当采用Ar和CO2的混合气体作为保护介质时，熔池的流动性较差，但焊缝的力学性能好。STT焊接工艺的特点有：电弧燃烧稳定，引弧容易，烟尘和噪音小，飞
39、溅很小，焊缝成形好，焊接本钱较低，操作容易，抗风能力较差，焊接设备较贵。 o熔化极气体保护电弧焊有利于实现全位置焊熔化极气体保护电弧焊有利于实现全位置焊接操作，易于进行管道机械化焊接。接操作，易于进行管道机械化焊接。o目前压力管道焊接施工中应用的有半自动焊目前压力管道焊接施工中应用的有半自动焊方法和机械化焊接方法。采用的保护气体有方法和机械化焊接方法。采用的保护气体有氩气、二氧化碳气，以及氩气与二氧化碳的氩气、二氧化碳气，以及氩气与二氧化碳的混合气。混合气。o主要使用的焊接材料为实心焊丝。目前主要主要使用的焊接材料为实心焊丝。目前主要有锦州锦泰有锦州锦泰JM68JM68、JM58JM58，四川
40、大西洋，四川大西洋CHW60CCHW60C、CHW50C8CHW50C8。o国外的产品有美国国外的产品有美国LINCOLNLINCOLN、奥地利、奥地利BOHLERBOHLER、法国法国SAFSAF、日本神钢等的、日本神钢等的AWS A5.28 ER80S-GAWS A5.28 ER80S-G系列和系列和AWS A5.18 ER70S-GAWS A5.18 ER70S-G、 ER70S-6ER70S-6系列。系列。机械化焊接方法的应用特点 熔化极气体保护焊时对焊接区保护简单、方熔化极气体保护焊时对焊接区保护简单、方便，焊接区便于观察，生产效率高，易于实现全便，焊接区便于观察，生产效率高，易于实
41、现全位置焊，易于实现机械化和自动化焊接，因而在位置焊，易于实现机械化和自动化焊接，因而在长输管道焊接中被广泛采用为自动化长输管道焊接中被广泛采用为自动化焊接方法。焊接方法。o机械化程度高；机械化程度高；o焊接效率高，劳动强度低。焊接效率高，劳动强度低。o焊接过程稳定，焊接质量好。焊接过程稳定，焊接质量好。o适合于平坦地段的大机组、流水作业，在恶劣的适合于平坦地段的大机组、流水作业，在恶劣的环境条件下尤其具有潜力。环境条件下尤其具有潜力。管道自动焊技术管道自动焊技术1管道自动焊概念管道自动焊概念 一般来说，用自动焊接装置完成全部焊接一般来说，用自动焊接装置完成全部焊接操作的焊接方法称为自动焊，因
42、此，用管道操作的焊接方法称为自动焊，因此，用管道自动焊接装置完成全部管道焊接操作的焊接自动焊接装置完成全部管道焊接操作的焊接方法称为管道自动焊。管道自动焊是由电源、方法称为管道自动焊。管道自动焊是由电源、焊接小车和控制系统三大局部组成。焊接电焊接小车和控制系统三大局部组成。焊接电源向电弧提高所需的能量；焊接小车的作用源向电弧提高所需的能量；焊接小车的作用是焊丝的送进、送气、焊枪的摆动和焊枪的是焊丝的送进、送气、焊枪的摆动和焊枪的移动等；控制系统的作用是将焊接电源和焊移动等；控制系统的作用是将焊接电源和焊接小车结合起来，按设定的程序和参数控制接小车结合起来，按设定的程序和参数控制焊接小车。焊接小
43、车。2管道自动焊的分类管道自动焊的分类 管道自动焊的分类方法很多，如按焊接方管道自动焊的分类方法很多，如按焊接方法、保护气体种类、焊丝种类、电源种类、法、保护气体种类、焊丝种类、电源种类、焊枪数量、焊接方向以及焊接位置等都可分焊枪数量、焊接方向以及焊接位置等都可分类，这里主要对后两种做一说明。按焊接方类，这里主要对后两种做一说明。按焊接方向可分为：转动管道自动焊、上向管道自动向可分为：转动管道自动焊、上向管道自动焊和下向管道自动焊；按焊接位置分为：管焊和下向管道自动焊；按焊接位置分为：管道自动内焊和管道自动外焊。道自动内焊和管道自动外焊。3管道自动焊的特点管道自动焊的特点优点：电弧燃烧稳定，焊
44、缝成形好，焊接接优点：电弧燃烧稳定，焊缝成形好，焊接接头少，焊接缺陷少，层间清理方便，焊缝力头少，焊接缺陷少，层间清理方便，焊缝力学性能好，焊接效率高，操作简单，劳动强学性能好，焊接效率高，操作简单，劳动强度低，有害烟尘少，焊接本钱较低。度低，有害烟尘少，焊接本钱较低。缺点：抗风能力差，焊接设备投入本钱高，缺点：抗风能力差，焊接设备投入本钱高，设备复杂维护保养和修理复杂，对管口质量设备复杂维护保养和修理复杂，对管口质量要求高，适用性较手工电弧焊差。要求高，适用性较手工电弧焊差。 西气东输线路工程用焊材情况焊材类别焊材标准号用途纤维素型焊条AWS A 5.1 E6010手工电弧焊根焊AWS A
45、5.5 E8010-G手工电弧焊热焊低氢型焊条AWS A 5.5 E8018-GAWS A 5.5 E8018-Pl手工电弧焊填充焊盖面自保护药芯焊丝AWS A 5.29 E71T8-K6AWS A 5.29 E71T8-Ni2半自动焊填充焊盖面焊CO2气保护实芯焊丝AWS A 5.18 ER70S-6AWS A 5.18 ER70S-GSTT半自动根焊或内焊机根焊AWS A 5.18 ER70S-GAWS A 5.18 ER80S-G自动外焊机用填充盖面3.3 3.3 常用的焊接设备常用的焊接设备o纤维素型焊条焊接，在小电流时易出现断弧、纤维素型焊条焊接，在小电流时易出现断弧、粘条、电弧不稳
46、等问题。因此纤维素焊条下粘条、电弧不稳等问题。因此纤维素焊条下向焊对焊机静特性的要求主要表达在：向焊对焊机静特性的要求主要表达在：要要求静特性曲线自然特性段至少到达求静特性曲线自然特性段至少到达50V50V以上。以上。外拖电流数值要足够大，防止发生熔池边外拖电流数值要足够大，防止发生熔池边界不清及焊条与铁水粘连熄弧现象。界不清及焊条与铁水粘连熄弧现象。适当适当提高静特性曲线的外拖拐点提高静特性曲线的外拖拐点15-20A15-20A，同，同时希望外拖曲线以斜率可调线性变化，保证时希望外拖曲线以斜率可调线性变化，保证熔滴小颗粒过渡，减少飞溅。熔滴小颗粒过渡，减少飞溅。提高小电流提高小电流60-90
47、A60-90A焊接时的稳定性。焊接时的稳定性。o低氢型焊条对弧焊设备的要求较低，一般的低氢型焊条对弧焊设备的要求较低，一般的直流弧焊设备即可满足要求。直流弧焊设备即可满足要求。o自保护药芯焊丝半自动焊时，要求焊接电源自保护药芯焊丝半自动焊时，要求焊接电源与送丝机具有良好的匹配特性，保证焊接过与送丝机具有良好的匹配特性，保证焊接过程稳定，飞溅率低。目前较多使用的是美国程稳定，飞溅率低。目前较多使用的是美国LINCOLNLINCOLN公司的公司的DC-400DC-400匹配匹配LN-23PLN-23P送丝机。送丝机。o熔化极气体保护焊设备有国内和国外设备供熔化极气体保护焊设备有国内和国外设备供选择
48、。选择。焊接工艺评定管端坡口加工3.4 3.4 焊接施工工序焊接施工工序管口组对预热根焊热焊、填充盖面无损检测填写施工检查记录3.4.1 准备工作o 清理管口清理管口o 施工人员熟悉本工序的施工作业指导书施工人员熟悉本工序的施工作业指导书o 合格焊工方能上岗合格焊工方能上岗o 检查设备，确认材料检查设备，确认材料o 管子级配管子级配3.4.2 对口组装o一一般般地地段段采采用用沟沟上上组组焊焊，组组对对管管口口端端部部应应设设置置稳稳固固的的支支撑撑。除除连连头头和和弯弯管管处处，管管道道组组装装应应采采用用内内对对口口器；器；o坡地较长地段采用沟下组装；坡地较长地段采用沟下组装；o组对时要求
49、的工程：组对时要求的工程：o 1、焊后错边量；、焊后错边量；o 2、对口间隙。、对口间隙。o 3.4.3 预热o 预热温度预热温度o 预热宽度：壁厚的预热宽度：壁厚的4倍，且不小于倍，且不小于150mm宽宽o 预热方法：火焰加热，感应加热预热方法：火焰加热，感应加热o 测温方法：测温笔，外表温度计等测温方法：测温笔，外表温度计等o 假设管口污染，应去除污染后重新预热假设管口污染，应去除污染后重新预热o 预热完毕应立即施焊，保证焊接所需的温度预热完毕应立即施焊，保证焊接所需的温度3.4.4 施工检查记录o焊前检查：焊前检查：o 材料检验，包括管道组成件和管道支承材料检验，包括管道组成件和管道支承
50、件，焊接件，焊接 材料验收、储存和保管，保护气体材料验收、储存和保管，保护气体等。等。o 组对检查，包括主要结构尺寸、坡口尺组对检查，包括主要结构尺寸、坡口尺寸、坡口外表质量等。寸、坡口外表质量等。o 施焊环境及预热。施焊环境及预热。o焊接中间检验焊接中间检验 定位焊缝检查，包括数量、长度、高度、定位焊缝检查，包括数量、长度、高度、形状等。形状等。 焊接热输入量检查，包括焊接电流、焊接焊接热输入量检查，包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、保护气体流量、电压、焊接速度、送丝速度、保护气体流量、摆动宽度等。摆动宽度等。 层间质量检查，包括层数、道数、厚度、层间质量检查，包括层数、道数、厚度
51、、清理以及层间无损检测等。清理以及层间无损检测等。o焊后检验焊后检验o 外观检查，包括焊缝宽度、焊缝高度、外观检查，包括焊缝宽度、焊缝高度、咬边、外表未熔合、外表未焊透、气孔、夹咬边、外表未熔合、外表未焊透、气孔、夹渣等。渣等。o 无损检测。无损检测。o 压力及密封性试验。压力及密封性试验。o 破坏性试验。破坏性试验。3.4.5 无损检测压力管道常用的无损检测方法为：压力管道常用的无损检测方法为：o射线探伤射线探伤RTRT爬行器爬行器o超声波探伤超声波探伤UTUTo渗透探伤渗透探伤PTPT4 4 焊接应力和变形焊接应力和变形4.1 4.1 压力管道中焊接应力和变形的产生压力管道中焊接应力和变形
52、的产生4.24.2焊接剩余应力和变形的预防措施焊接剩余应力和变形的预防措施4.1 压力管道中焊接应力和变形的产生o焊接时由于热过程，以及焊件本身厚度、刚焊接时由于热过程，以及焊件本身厚度、刚度和组对等拘束条件的影响，在焊件内部产度和组对等拘束条件的影响，在焊件内部产生焊接应力。生焊接应力。o管子或容器的环焊缝，在结构中是对称布置管子或容器的环焊缝，在结构中是对称布置的，焊接顺序也是对称的，故一般产生直线的，焊接顺序也是对称的，故一般产生直线变形，即横向和纵向缩短，以及圆周长度的变形，即横向和纵向缩短，以及圆周长度的缩短。缩短。4.2 焊接剩余应力和变形的预防措施o采用合理的焊接顺序采用合理的焊
53、接顺序o严禁强力组装严禁强力组装o预留出保证焊缝自由收缩的余量预留出保证焊缝自由收缩的余量o整体预热法整体预热法o锤击焊缝法锤击焊缝法o压力试验法压力试验法5 5 焊接工艺评定焊接工艺评定5.1 5.1 参考标准参考标准5.2 5.2 术语术语5.3 5.3 焊接工艺评定的目的及要求焊接工艺评定的目的及要求5.4 5.4 焊接工艺评定规那么焊接工艺评定规那么5.5 5.5 焊接工艺评定的程序焊接工艺评定的程序5.6 5.6 评定报告评定报告5.1 参考标准o美国石油协会标准美国石油协会标准 API 1104(19 API 1104(19版版) )o钢质管道焊接及验收钢质管道焊接及验收 SY/T
54、 4103-95 SY/T 4103-95o输油输气管道线路工程施工与验收标准输油输气管道线路工程施工与验收标准 SY/T 0401-98SY/T 0401-98o石油天然气金属管道焊接工艺评定石油天然气金属管道焊接工艺评定 SY 0452- SY 0452-20022002o焊接和钎焊评定焊接和钎焊评定 ASME ASME 卷卷 o液态烃和其他液体管线输送系统液态烃和其他液体管线输送系统 ASME B31.4 ASME B31.4o输气和配气管道系统输气和配气管道系统 ASME B31.8 ASME B31.85.2 术语o焊接工艺指导书焊接工艺指导书 根据工程设计要求和工程经验编制的用于焊
55、根据工程设计要求和工程经验编制的用于焊接工艺评定的指导性文件。接工艺评定的指导性文件。o焊接工艺评定焊接工艺评定 工程焊接之前对焊接工艺进行的鉴定性试验。工程焊接之前对焊接工艺进行的鉴定性试验。o焊接工艺规程焊接工艺规程 根据评定合格的焊接工艺编制的用于工程施根据评定合格的焊接工艺编制的用于工程施工的焊接技术规定和程序。工的焊接技术规定和程序。 o自动化焊接：在焊接过程中焊丝自动送进，焊接自动化焊接：在焊接过程中焊丝自动送进，焊接小车自动行走，工件自动移动。小车自动行走，工件自动移动。o机械化焊接：在焊接过程中焊丝自动送进，焊接机械化焊接：在焊接过程中焊丝自动送进，焊接小车自动行走，人工操作工
56、件的移动。小车自动行走，人工操作工件的移动。o半自动焊：在焊接过程中焊丝自动送进，人工操半自动焊：在焊接过程中焊丝自动送进，人工操作电弧沿焊缝的行走和工件的移动。作电弧沿焊缝的行走和工件的移动。o手工焊：在焊接过程完全由人工操作完成。手工焊：在焊接过程完全由人工操作完成。o根焊：第一层焊道。根焊：第一层焊道。o热焊：根焊完成后立即进行的第二层焊道。热焊：根焊完成后立即进行的第二层焊道。o填充焊：根焊、热焊后，盖面焊道前的焊道。填充焊：根焊、热焊后，盖面焊道前的焊道。o立填焊：下向焊时，在立焊位置补填的焊道。立填焊：下向焊时，在立焊位置补填的焊道。o盖面焊：最外面的一层成型焊道。盖面焊：最外面的
57、一层成型焊道。o多道焊：同一层中焊接一道以上的焊道。多道焊：同一层中焊接一道以上的焊道。 o缺欠缺欠: :焊缝的不连续性、不完整性。焊缝的不连续性、不完整性。o缺陷缺陷: :到达拒绝验收标准的缺欠。到达拒绝验收标准的缺欠。o修补修补: :对外表非裂纹缺陷进行的修复。对外表非裂纹缺陷进行的修复。o返修：对不符合无损检测要求的焊缝缺陷进行的返修：对不符合无损检测要求的焊缝缺陷进行的 修复焊接。修复焊接。 5.3 焊接工艺评定目的 焊焊接接工工艺艺评评定定是是以以金金属属材材料料的的焊焊接接性性为为根根底底，并并在在工工程程焊焊接接前前完完成成的的。应应制制定定详详细细的的焊焊接接工工艺艺指指导导书
58、书，并并对对此此焊焊接接工工艺艺进进行行评评定定，以以验验证证用用此此工工艺艺能能否否得得到到具具有有合合格格力力学学性性能能的的完完好好焊焊接接接接头头。焊焊接接工工艺艺评评定定过过程程中中应应采采用用破破坏坏性性试试验验检检验验焊焊接接接头的质量和性能。接头的质量和性能。评评定定合合格格的的焊焊接接工工艺艺是是编编制制焊焊接接工工艺艺规规程程的的重重要要依依据。工程施工中必须遵守焊接工艺规程。据。工程施工中必须遵守焊接工艺规程。6 6 焊接质量控制焊接质量控制6.1 6.1 焊接施工过程的控制环节焊接施工过程的控制环节6.2 6.2 焊接工艺焊接工艺6.3 6.3 合格焊工合格焊工6.4
59、6.4 焊接材料焊接材料6.5 6.5 无损检测无损检测6.1 焊接施工过程的控制环节焊接环境管端坡口焊接地线连接焊接设备焊口清理管口组对焊前准备钢管支撑预 热焊 接对口器撤离焊接环境o当当环环境境温温度度低低于于5C5C时时，应应采采取取焊焊后后保保温温措措施施，防止焊道急骤降温防止焊道急骤降温o大大气气相相对对湿湿度度大大于于90%时时，应应采采取取必必要要的的防防护护措措施施o采采用用低低氢氢型型焊焊条条电电弧弧焊焊时时风风速速大大于于5米米/秒秒，采采用用纤纤维维素素型型焊焊条条或或自自保保护护药药芯芯焊焊丝丝电电弧弧焊焊时时风风速速大大于于8米米/秒秒，气气保保护护电电弧弧焊焊时时风
60、风速速大大于于2米米/秒秒应应采采取必要的防风措施取必要的防风措施焊前准备 管端坡口：管端坡口： 管管端端坡坡口口应应均均匀匀光光滑滑，尺尺寸寸符符合合焊焊接接工工艺艺规程的要求。规程的要求。 管管端端坡坡口口的的加加工工一一般般是是在在管管厂厂机机加加工工预预制制的。的。 在在机机械械化化焊焊接接施施工工现现场场需需采采用用管管端端坡坡口口整整形机进行加工。形机进行加工。 在在连连头头、返返修修等等特特殊殊情情况况下下可可采采用用火火焰焰切切割割或或等等离离子子切切割割加加工工，但但必必须须用用动动力力砂砂轮轮将将坡坡口修磨均匀、光滑。口修磨均匀、光滑。 焊口清理：焊口清理： 被被焊焊接接外
61、外表表应应均均匀匀、光光滑滑，不不得得有有起起鳞鳞、磨磨损损、铁铁锈锈、渣渣垢垢、油油脂脂、油油漆漆和和其其他他影影响响焊焊接接质质量量的的有有害害物物质质。管管内内外外外外表表坡坡口口两两侧侧25mm25mm范范围围内内应应清清理理至至显显现现金金属属光泽。光泽。 焊接设备：焊接设备： 焊焊接接设设备备应应能能满满足足焊焊接接工工艺艺要要求求，具具有有良良好好的的工工作作状状态态、准准确确的的量量值值显显示示和和平平安性。安性。 焊焊接接设设备备启启动动前前，应应检检查查设设备备、指指示示仪仪表表、开开关关位位置置和和电电源源极极性性。在在正正式式焊焊接接前，应在试板上进行焊接标准调试。前，
62、应在试板上进行焊接标准调试。 钢管支撑：钢管支撑： 正在施焊的钢管必须处于稳定的状态。正在施焊的钢管必须处于稳定的状态。管子支座应具有一定的刚性。管子支座应具有一定的刚性。 管道上严禁焊接附属物，如跨越段的管道上严禁焊接附属物，如跨越段的栏杆、管道支座、跨越结构的吊点、锚固栏杆、管道支座、跨越结构的吊点、锚固法兰等。阴极引出线的焊接按设计方案进法兰等。阴极引出线的焊接按设计方案进行。行。 焊接地线连接：焊接地线连接： 焊焊接接地地线线应应尽尽量量靠靠近近焊焊接接区区，宜宜用用卡卡具具将将地地线线与与被被焊焊管管牢牢固固接接触触，严严禁禁产产生生电电弧弧灼灼伤伤母材。母材。 管口组对o优优先先采
63、采用用内内对对口口器器组组对对。在在无无法法采采用用内内对对口器时，可用外对口器。口器时，可用外对口器。o两两相相邻邻管管的的制制管管焊焊缝缝在在对对口口处处应应相相互互错错开开，距离不小于距离不小于100mm100mm。o接接头头坡坡口口角角度度、钝钝边边、根根部部间间隙隙、对对口口错错边应符合焊接工艺规程的要求。边应符合焊接工艺规程的要求。o沟沟上上焊焊接接作作业业空空间间高高度度应应大大于于400mm400mm；管管沟沟内内焊焊接接工工作作坑坑应应保保证证焊焊工工操操作作方方便便和和平平安。安。 预热 对对焊焊接接工工艺艺规规程程中中要要求求预预热热的的管管口口，宜宜采采用用环环形形火火
64、焰焰加加热热或或中中频频感感应应加加热热的的方方法法进进行行，预预热热后后应应去去除除外外表表污污垢垢。预预热热宽宽度度以以坡坡口口两两侧侧各各大大于于50mm50mm为为宜宜。应应采采用用测测温温仪仪在在距距管管口口50mm50mm处处的的圆圆周周上均匀测量预热温度，保证预热温度均匀。上均匀测量预热温度，保证预热温度均匀。 焊接过程o现现场场焊焊接接时时，接接头头形形式式、焊焊接接层层数数、焊焊道道顺顺序序、焊焊接接工工艺艺参参数数、预预热热、层层间间温温度度及及焊焊后后热热处处理理等等应应按按照照批批准准的的焊焊接接工工艺艺规规程程执执行行。对对于于焊焊接接工工艺艺参参数数的的控控制制应应
65、根根据据具具体体的的焊焊接接方方法法控控制制关关键参数。键参数。o管管子子焊焊接接时时，应应采采取取有有效效的的措措施施防防止止管管内内产产生生穿堂风。穿堂风。o相相邻邻焊焊道道的的起起弧弧或或收收弧弧处处应应相相互互错错开开30mm30mm以以上上。严严禁禁在在坡坡口口以以外外的的管管外外表表上上起起弧弧。焊焊接接前前每每个个引弧点和接头必须修磨。引弧点和接头必须修磨。o施焊时必须保证道间温度。施焊时必须保证道间温度。o焊焊接接时时，焊焊条条或或焊焊丝丝不不宜宜摆摆动动过过大大，对对较宽焊道宜采用多道焊方法。较宽焊道宜采用多道焊方法。o当当日日不不能能完完成成的的焊焊口口必必须须完完成成50
66、%50%钢钢管管壁壁厚厚且且不不少少于于3 3层层的的焊焊道道。未未完完成成的的焊焊口口应应采采用用枯枯燥燥、防防水水、隔隔热热的的材材料料覆覆盖盖好好。次次日日焊焊接接前前，应应预预热热至至焊焊接接工工艺艺规规程要求的温度。程要求的温度。o焊焊口口完完成成后后，必必须须将将接接头头外外表表的的熔熔渣渣、飞溅物等去除干净。飞溅物等去除干净。o焊接过程中发现缺陷应立即修补。焊接过程中发现缺陷应立即修补。对口器撤离o使使用用内内对对口口器器时时，只只有有根根焊焊道道全全部部完完成成前前方方可可撤撤离离。假假设设根根部部焊焊道道承承受受铺铺设设应应力力比比正正常常情情况况高高，且且有有可可能能发发生
67、生裂裂纹纹的的情情况况下下，需需完完成成热热焊焊道道后后才才能能撤撤离离内内对对口口器。器。o使使用用外外对对口口器器时时，必必须须保保证证根根焊焊道道均均匀匀对对称称完完成成60%60%以以上上才才能能撤撤离离。对对口口支支撑撑或或吊吊具那么应在根焊道全部完成前方可撤除。具那么应在根焊道全部完成前方可撤除。 6.2 焊接工艺 依依据据焊焊接接工工艺艺评评定定报报告告编编制制焊焊接接工工艺艺规规程程，用用于于指指导导焊焊接接施施工工过过程程。焊焊接接工工艺艺规规程程应应详详细细规规定定焊焊接接程程序序、工工艺艺参参数数、施施工工措措施施和和环环境境要要求等。求等。6.3 合格焊工焊工资格：焊工
68、资格： 依据依据TSG Z6002-2021TSG Z6002-2021特种设备焊接作业人特种设备焊接作业人员考核细那么，通过了根本知识和操作技能考试，员考核细那么，通过了根本知识和操作技能考试，有能力担任压力管道中相应位置的焊接工作的焊有能力担任压力管道中相应位置的焊接工作的焊工。工。上岗培训与考试：上岗培训与考试： 具有了相应焊工资格后，还需经过上岗具有了相应焊工资格后，还需经过上岗培训和考试，目的是检验焊工能否使用经过培训和考试，目的是检验焊工能否使用经过评定合格的焊接工艺规程焊接出合格的焊接评定合格的焊接工艺规程焊接出合格的焊接接头。经过上岗培训与上岗考试的焊工，称接头。经过上岗培训与
69、上岗考试的焊工，称为合格焊工。为合格焊工。 6.4 焊接材料 验收：验收： 焊接材料的验收应执行相应的标准。焊接材料的验收应执行相应的标准。 1 1资料检查资料检查 检查随货提供的焊接材料质量证明书。检查随货提供的焊接材料质量证明书。 2 2外观检查外观检查 焊接材料外观必须符合相应标准的要求。焊接材料外观必须符合相应标准的要求。 3 3焊材复验焊材复验 焊接材料的力学性能、化学成分等必须符焊接材料的力学性能、化学成分等必须符合相应的规定。合相应的规定。储存及运输：储存及运输： 焊焊接接材材料料的的储储存存及及运运输输应应遵遵循循产产品品说说明明书书的的要求。要求。焊焊接接材材料料使使用用前前
70、严严禁禁受受潮潮、雨雨水水、雪雪霜霜及及油油类类等等有有害害物物质质的的侵侵蚀蚀，应应在在枯枯燥燥、通通风风的的室室内内存存放放，室内相对湿度小于室内相对湿度小于60%60%。焊接材料应分类堆放。焊接材料应分类堆放。在在保保管管和和搬搬运运时时，应应防防止止损损坏坏焊焊接接材材料料及及其其包包装装，包包装装开开启启后后，应应保保护护其其不不致致变变质质。凡凡有有损损坏坏或或变变质迹象的焊接材料不应使用。质迹象的焊接材料不应使用。保存保护气体的容器应远离高温环境。保存保护气体的容器应远离高温环境。 使用：使用：每天按用量领取焊材，尽量防止焊材剩余。每天按用量领取焊材，尽量防止焊材剩余。使使用用前
71、前，按按照照产产品品说说明明书书的的规规定定烘烘干干焊焊材材。当当使使用用说说明明书书不不明明确确时时，宜宜参参照照以以下下规规定定：纤纤维维素素型型下下向向焊焊条条一一般般不不需需要要烘烘干干，但但在在包包装装不不好好或或受受潮潮的的情情况况下下可可以以烘烘干干到到70708080，不不得得超超过过100100，恒恒温温时间为时间为0.5h0.5h1h1h。焊丝不能烘干。焊丝不能烘干。烘烘干干的的低低氢氢、超超低低氢氢型型焊焊条条，应应存存入入保保温温筒筒内内，随随用随取。用随取。当当天天未未用用完完的的焊焊条条应应回回收收存存放放。低低氢氢型型焊焊条条重重新新烘烘干次数不得超过两次。干次数
72、不得超过两次。6.5 无损检测o焊缝外表的无损检测焊缝外表的无损检测o 检验方法、检验数量及质量应符合设计检验方法、检验数量及质量应符合设计文件和相关标准的规定。文件和相关标准的规定。o焊缝内部的无损检测焊缝内部的无损检测 检验方法、检验数量及质量应符合设计文件和相检验方法、检验数量及质量应符合设计文件和相关标准的规定。关标准的规定。 主要标准：主要标准： GB3323 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级 GB11345 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级分级 SY/T 4065石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探石油天然气
73、钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量分级伤及质量分级 SY 4056 石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级及质量分级o7.1、压力管道的在线焊接o主要有两个难点：o1在线焊接过程中的局部高温，会使材料局部失去其强度，从而在内压作用下发生烧穿或爆破；o2管道内流动的介质会带走大量的热量，加速了焊缝的冷却，从而增加了焊缝热影响区产生裂纹的可能性，为带压开孔装备的平安可靠性带来隐患。o美国石油学会API在1999年版的API 1104中增加了关于在线焊接的内容， 7 管道的在线焊接及修复管道的在线焊接及修复 o烧穿o烧穿的发生取决于壁厚、熔深、操作压力和介质流速
74、等因素的综合影响。oSY/T6554-2003和API RP2201-1995，提出当管道或设备的厚度大于12.8mm时，烧穿不是在线焊接的主要问题，此时介质流动对焊接的冷却及烧穿的影响可以不计；而当厚度小于12.8mm时，那么应注意控制热量输入以防止烧穿。 o氢致裂纹o减少氢致裂纹产生的方法o1使用低氢型焊条；o2采用足够的热输入，克服由于流动介质的影响；o3焊接时预热；o4采用合理的焊道顺序；o5合理的装配以减少焊缝根部的应力集中。o7.2 管道缺陷的修复技术o1):换管 换管都是本钱最高的修复方案 o2):堆焊或补焊o堆焊或者补焊修复管道缺陷,焊接作业是存在风险的，包括：管壁烧穿、爆裂的
75、风险，氢脆，极易造成焊道下裂纹。焊接修复之前，需要评估这些风险因素。oASME标准对堆焊或补焊修复技术的应用限制作了明确说明：ASME B31.4危险液体管道用于NPS12或更低等级，用于API42或更低等级；修复缺陷的长度不能超过150mm，ASME B31.8天然气管道修复缺陷的长度不能超过 o3)焊接螺母o对于许多管线，这种方法不能推荐使用。o4)套管修复o该方法特别适合对管线发生腐蚀减薄的局部区域进行加固，防患于未然。当管线发生腐蚀穿孔，而穿孔或裂纹不大、且管内压力较低时，可先将腐蚀孔或裂纹封堵，然后采用套管修复。 o5)机械卡箍o在选择卡箍之前必须考虑螺旋焊缝与卡箍接触部位的处理，确保卡箍与管体紧密接触。o6)安装支管焊接修复o7)环氧套筒o对于较长的缺陷，环氧套筒是一种有效的修复选择。同样，环氧套筒的施工也需要动用大型的机具，修复后等待固化的时间也比较长。o8)ClockSpring复合修复套筒oClockSpring复合修复套筒是近几年在世界上应用较多的修复技术。这种套筒由美国天然气技术协会组织开发，并进行了长期可靠性测试。1998年美国运输部批准在中高压管道上应用。
