P91蒸汽管道焊接施工方案

内蒙古大唐国际克什克腾煤制气项目

化工区共用工程工艺管廊建筑安装四标段

P91管道焊接专项施工方案

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湖南省工业设备安装有限公司

二零一一年七月

1、工程概况 (1)

2、编制依据 (1)

3、手工钨极氩弧焊打底 (1)

3.1 焊接机具与焊接材料 (1)

3.2 施焊前准备 (3)

3.3 焊口组对及定位焊 (3)

3.4 焊前预热 (4)

3.5 充氩保护 (4)

3.6 氩弧焊操作技术 (4)

4、焊条电弧焊填充及盖面 (7)

6、P91钢焊接断电应急措施 (10)

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1、工程概况

本工程为内蒙古大唐国际克什克腾煤制气项目化工区公用工程工艺管廊建筑安装工程四标段，工程包括工艺管廊基础土建工程、钢结构安装及面漆喷涂、工艺管道除锈、喷砂、防腐以及管道的安装和保温、电缆桥架安装、系统管道吹扫、试压以及金属射线探伤等全部内容。根据设计说明该工程中有大量高温蒸汽管道，材质为P91。由于工程运行时，该管道将处于高温高压的工作状态，为确保管道工作安全，特编写此管道焊接施工方案以指导施工。

2、编制依据

本工程执行下列有关规范、规程但不限于以下规范、规程。

a)施工图纸以及施工图纸说明

b)GB50235-2010 《工业金属管道工程施工及验收规范》

c)GB50236-97 《现场设备，工业管道焊接工程施工及验收规范》

d) SD340-89 《火力发电厂焊接工艺评定规程》

e) DL/T679-1999 《焊工技术考核规程》

3、手工钨极氩弧焊打底

3.1 焊接机具与焊接材料

3.1.1 焊接P91钢的焊接设备，应选用焊接特性良好、稳定可靠的整流式焊机。其

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容量应能满足焊接规范参数的要求。

3.1.2 氩弧焊工机具

3.1.2.1 氩弧焊枪选用气冷式。

3.1.2.2 氩气减压流量计选用气压稳定，调节灵活的表计，其产品质量和特性应符合国家标准。

3.1.2.3 输送氩气的管线应选用质地柔软、耐磨和无裂痕的胶管，且无漏气现象。

3.1.2.4 氩弧焊导电线应采用柔软多股铜线，其与夹具应接触良好。

3.1.3 焊条电弧焊工机具

3.1.3.1 焊机引出电缆线可选用截面为50mm2焊接专用铜芯多股橡皮电缆；连接焊钳的把线，可选用截面为25mm2焊接专用铜芯多股橡皮电缆。电缆线外皮绝缘应良好、无破损。

3.1.3.2 选用的焊钳应轻巧、接触良好不易发热，且便于焊条的更换。

3.1.3.3 测量坡口和焊缝尺寸时，应采用专用的焊口检测器。

3.1.3.4 修整接头和清理焊渣、飞溅，宜采用小型轻便的砂轮机。

3.1.4 焊接材料

3.1.

4.1 选用的氩弧焊丝、焊条应与钢材匹配。选用中应注意化学成分的合理性，以获得优良的焊缝金属成分、组织和力学性能，并要求工艺性能良好。

3.1.

4.2 氩弧焊丝、焊条。氩气和钨极等焊接材料的质量，应符合国家标准或有关标准的规定。如需考察其工艺性能，必要时，可进行焊接材料的工艺性能试验。

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3.1.

4.3 氩弧焊丝使用前应除去表面油、垢等赃物。焊条除按国家标准规定保管外，于使用前按使用说明书规定，置于专用的烘焙箱内进行烘焙。推荐的烘焙参数为：温度350-400℃，时间1-2小时，使用时，应放在80-120℃的便携式保温筒内随取随用。

3.1.

4.4 氩气使用前应检查瓶体上有无出厂合格证明，以验证其纯度是否符合国家标准规定。

3.1.

4.5 氩弧焊用的钨极宜选用铈钨极，直径为Φ2.5mm。钨极于使用前在其端头出磨成适于焊接的尖锥体。

3.2 施焊前准备

3.2.1 坡口形状和尺寸按设计图纸。

3.2.2 坡口加工应采用机械法，坡口修整时，可使用角向砂轮机等轻便工具。3.2.3 坡口及其内外壁两侧15-20mm范围内应将油、漆、垢和氧化皮等杂物清理干净，直至露出金属光泽。

3.2.4 为保持管子内壁齐平，遇有管子内壁错口值超过1mm或两侧壁厚不同时，应按DLS007-92规定处理。

3.3 焊口组对及定位焊

3.3.1 管道坡口截面应平整，应保证两管间隙均匀，对口间隙：3-5mm;

3.3.2 P91钢在不预热条件下，焊接裂纹可达到100%，所以不得在管道上焊接任何临时支撑物，不得强力对口，以减少附加应力。更不允许利用热膨胀法对口。坡口钝边厚度不超过2mm，以防止铁水流动性差造成根部未熔合。

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3.3.3 大管径厚壁管采用定位块进行点固，定位块选用优质低碳钢。

3.3.4 点固焊之后应及时进行根层焊接；根层氩弧焊打底之后不能停滞，必须马上进行焊条电弧焊的填充焊接。采用定位块点固的焊缝，电弧焊填充到对施焊操作不便处时应以机械方法去除点固块，并打磨干净焊疤，对各焊点处母材进行检查，不得有裂纹、气孔、未熔合等缺陷。

3.4 焊前预热

3.4.1 采用电阻加热进行预热。从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的三倍，且不少于100mm，一般采用坡口两侧150mm左右。

3.4.2 手工氩弧焊预热220-250℃恒温一定时间，使内外壁温差<30℃方可焊接。温度过高不利于焊工操作，易产生夹丝、未焊透缺陷，还会加重根部氧化。

3.5 充氩保护

3.5.1 为防止P91钢焊缝根部及次根部氧化，氩弧焊打底及电焊填充第一层时，在管内充氩保护。保护范围以坡口轴向中心为基准，每侧各250-300mm处贴两层可溶纸，以耐高温胶带粘牢固，做成密封气室（可用火柴点火，验证气室密封性）。或者采用保温棉，利用耐火布包裹做成封堵物，用钢链条联系2个封堵物，在管道中形成气室，热处理结束后，经无损伤探检验合格后，从管管道中取出。

3.5.2 采用“气针”或“扁铜管”从探伤工艺孔或坡口间隙或管段尾部充氩。焊接前预先通入氩气5-15min，，氩气流量20-30L/min，管径小取下限，管径大取上限，以排除管道内空气，排气结果可用打火机测试。

3.5.3 施焊过程中流量应保持8-10 L/min，流量调接可根据实际情况适当调节。

3.6 氩弧焊操作技术

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3.6.1 打底焊焊接工艺参数

3.6.2 电焊盖面

3.6.2.1 选用焊条，Φ2.5一层，Φ3.2三层，其余用Φ

4.0。尽量采用小规格焊条，以便减小焊接线能量，降低晶粒粗化程度。

3.6.2.2电焊焊接工艺参数

3.6.2.3 焊条脱渣性较差，层间注意清渣。

3.6.3 氩弧焊打底

推荐采用两层氩弧焊打底。一、可防止打底焊缝被第一层焊条填充时烧穿；二、由于氩弧焊焊接线能量较小，会降低根部焊缝背部的氧化程度。如采用一层氩弧焊打底，则打底焊缝厚度应大于3mm ，取3.3-3.5mm 为宜，以避免根部产生收缩

沟。

3.6.4 合理控制管内保护氩气流量

P91钢根部焊缝存在较大的背部氧化问题，必须采用背部充氩保护措施。一、为了取得良好的保护效果，要合理控制氩气流量，一般控制在8-10L/min为宜；二、要使管内氩气有流动，以提高管内保护氩气的纯度，并可降低焊接接头的热输入量。

3.6.5 多层多道焊

P91钢要求采用小的焊接线能量，采用多层多道焊能够实现。多层多道焊后层对前层得正火作用能细化晶粒。注意焊道排列顺序“全位置焊先两侧后中间，横焊交错排列”。控制焊层厚度一般为焊条直径为宜，焊道宽度一般为焊条直径3倍为宜，最大不超过4倍。如焊接电流过大、焊层厚度过厚等原因造成焊接热输入量过大，则会引起晶粒粗化，劣化焊接接头性能，用超声波探伤时会出现晶间反射，从而形成一些鳞状波。

3.6.6 注意事项

3.6.6.1对口前仔细检查坡口的钝边是否合适，钝边厚度不能超过2mm。如果钝边过大，由于母材合金含量高、铁水流动性差，容易造成根部未熔。

3.6.6.2 在焊口两端管子中250-300mm处贴上两可溶纸，以防充氩时氩气从管道中流失，造成保护不良而产生根部过烧。

3.6.6.3 对口间隙最好控制在3-4mm之间，间隙过小容易造成未焊透或间断性根部未熔焊丝；间隙过大使得焊接操作困难，产生根部焊缝高低不平并伴随未熔焊丝头。

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3.6.6.4 在施焊的过程中，要把好充氩关。P91钢由于合金含量高，根部焊缝容易过烧，所以对背部充氩保护要求高。P91钢打底焊是关键，而打底焊质量好坏的关键是背部充氩保护的质量。向管内充氩后，要感觉氩气从坡口间隙轻微返出，整个焊口可利用保温棉封堵，拨开一段焊接一段。

3.6.6.5 注意打底焊时的操作技术，不能象一般钢材的焊接，送丝一定要均匀，背部焊缝成形，不能靠送焊丝的力量来突出根部，这样根部焊缝容易产生未熔焊丝头。铁水过渡最好采用自由过渡。应当采用具有电流衰减特性的焊机，收头时特别注意要把焊接电流衰减下来，填满熔池后再坡口面上甩弧，防止产生弧坑裂纹。

3.6.6.6 电焊填充时第一道焊缝应尽能采用小规范焊接，防止打底焊缝烧穿。每一次都应衰减电流、待填满熔池后再收弧。防止产生弧坑裂纹。

3.6.6.7 层道间需仔细清渣，可用锋钢锯条或角磨机，不可用榔头过重敲击焊缝，以免产生裂纹。

3.6.6.8控制焊接电流使焊接线能量<25KJ/cm,同时采用多层多道焊以提高焊缝金属韧性。

4、焊条电弧焊填充及盖面

4.1 电焊填充及盖面应在氩弧焊打底结束后及时进行，保持一定的层间温度以免裂纹等缺陷。层间温度控制在200-300℃.采用直流反接法、两人对称焊接。

4.2 第一二层电弧焊，采用Φ3.2mm焊条，电流90-130A；在保证熔化良好的前提下，尽量减少焊接电流，严防烧穿氩弧焊打底焊缝。

4.3 中间层和盖面层采用Φ3.2mm焊条，电流90-130A；各层接头应相互错开。

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4.4 除第一层外，采用多层多焊道焊接工艺，每层厚度不允许超过焊条直径，焊条的摆动宽度不允许超过4倍的焊条直径，严格控制焊条热输入量。

4.5 焊条焊位置时，焊条基本不摆动，有利于减少焊接线能量，保证焊缝良好的机械性能。焊接中应将每层的焊道的接头错开至少10mm，同时注意尽量焊的平滑，便于清渣和避免出现死角。

4.6 焊接过程中必须加强层间清理、检查工作，熔渣、飞溅剔除干净，不得留有层间未熔合、夹渣等缺陷，尤其注意清理接头及焊道两侧。上层检验合格后及时进行此层焊接。

4.7 施焊中，特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满，避免产生弧坑裂纹。

4.8 焊接电流大小应适中，不能为追求小的焊接线能量而盲目使用小电流。若焊接电流降得过低，由于熔池铁水黏度大，流动性差，容易造成未焊透、未熔合。夹渣等缺陷。焊接电流控制在保证铁水拉得开，熔池清晰，熔合良好，再次此前提下，提高焊接速度，减少焊层厚度，达到降低焊接线能量的目的。

5、焊后热处理

5.1热处理前必须有一段低温等待时间，100℃左右保持2小时，确保得到100%马氏体组织，并及时进行高温会火处理。经焊后热处理最终组织为回火马氏体。

5.2 P91钢焊后热处理加热温度为750±10℃；升降速度≯130℃/h；温度降至300℃以下可不控制；

5.3 P91钢焊接接头焊后热处理恒温时间按壁厚25mm/h计算，壁厚小于30mm时恒温时间最少不得小于3小时；

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5.4 焊后热处理的加热宽度，从焊缝中心计算，每侧不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm；

5.5 热处理的保温宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管道壁厚的5倍，且每侧应比加热器的安装宽度增加不小于100mm，以减小温度梯度；

5.6 焊接热处理保温厚度以40-60mm为宜；

5.7 热电偶布设于管道外侧采用捆扎式，在焊缝中心按圆周对称位置，且不少于两点；

5.8 热处理的测温必须准确可靠，应采用自动温度记录。所用仪表、热点偶及其附件，已按计量的要求进行标定或校验；

5.9 P91管热处理过程曲线如下图所示。

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6、P91钢焊接断电应急措施

6.1 由于P91钢材焊接工艺的特殊性，为确保施工质量，施焊前在焊口附近预备好大烘把、氧、乙炔皮带和足够了量的瓶装氧气和乙炔气瓶，以防止供电意外中断而引起焊口开裂。

6.2 一旦供电意外中断，立即进行脱氧处理：由火焊工用大烘把对焊口及其热影响区进行加热，大口需要2名火焊工，在焊口两侧各3倍壁厚范围内对称均匀加热，达到300-350℃（便携式红外线温仪检测）后并持续约20min，用保温棉包裹好，保温宽度不小于十倍的壁厚，保温棉应裹紧并固定牢靠。进行脱氢处理不得对管子做其他施工。

6.3 冷却后才能撤出保温棉，打磨清理焊缝及其热影响区，进行PT试验，确认无缺陷，待供电正常后，按照相应焊接工艺要求，进行预热及焊接。

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