焊接工艺作业指导书

山西西龙池抽水蓄能电站

尾水系统土建及钢管制作安装标

合同号XLC-CC-04

焊接工艺作业指导书

编制：

审核：

审批：

水电四局西龙池工程项目部

2006年2月10日

焊接工艺作业指导书

一、工程简介：

西龙池抽水蓄能电站尾水压力钢管共布置四条，分别为1#～4#尾水钢管；每条钢管分别由上、下平直段、下弯段、斜直段和上弯段组成，钢管设计内径4.3m，材质为SUMITEN510-TMC（日本产），板厚分别为16、18、24mm，加劲环和止水环板厚分别为20、24mm，钢管的制安工程量总共为2566.769t。

二、编制依据：

1、水电四局西龙池工程项目部《焊接工艺评定报告》

2、《压力钢管制造安装及验收规范》（DL5017-93）

3、北京国电《尾水系统钢衬装配图（1/3-３/3）》（图号：BJ55S-H4-16-1~3）

4、北京国电《西龙池抽水蓄能电站尾水隧洞尾水钢管制造和安装技术

要求》

5、参考文件：

（1）《钢制压力容器焊接规范》（JB/T4709-2000）

6、施工组织设计及其他的技术资料

三、焊接材料准备：

1、焊接材料的选用

按母材的抗拉强度选用焊接材料，焊接材料必须符合国标的相关要求，其熔敷金属力学性能和化学性能的各项指标，符合图纸技术要求和相关的标准。

（１）手工电弧焊：

选用E5015型焊条，直径φ3.2mm、φ4.0mm、φ5.0mm；

（２）埋弧自动焊：

选用H08MnA型焊丝，直径φ4.0mm，HJ431焊剂。

（３）CO2气保焊（焊接加劲环）：

选用THQ50—6型焊丝，直径φ1.2mm；

2、材料的保管：

焊接材料应符合相应的国家标准，所有焊材在入库时要有出厂质量证明书和使用说明书，焊接材料需存放在干燥通风的仓库架子上，架子离地面高度的距离不小于30cm，离墙壁的距离不小于30cm，焊接材料在堆放时应按种类、牌号、批次、规格、入库时间分类堆放，并作好标识，避免混乱，同时做到先入库的焊条先用。

四、焊接及检测人员的筹备：

1、焊工

从事钢管一、二类焊缝焊接的焊工必须持有劳动部门颁发的锅炉、压力容器焊工考试合格证书或通过能源部、水利部颁发的适用于水利水电工程压力钢管制造、安装的焊工考试规则规定的考试，并持有有效合格证书，并经山西省电力局特种设备管理委员会复试合格的人承担。

2、无损检测人员：

无损检测人员应是经过由国家有关部门批准的无损检测人员技术资格鉴定考试委员会考试合格，并持有工业部门技术等级资格证书，焊缝质量评定必须由Ⅱ级以上的无损检测人员承担。

五、焊接方法及焊接工艺参数的确定：

根据焊接工艺评定结果及设计要求，确定钢管的的纵缝、加劲环角焊缝在制作现场采用埋弧自动焊、CO2气体保护焊配合手工电弧焊进行焊接，

其它焊缝及定位焊均采用手工电弧焊。

根据《焊接工艺评定报告》和以往实际生产性焊接的成功经验编制了本工程的焊接工艺作业指导书，《焊接工艺作业指导书（焊接规范）》共10份，在生产中必须严格遵守《焊接工艺作业指导书（焊接规范）》中规定的焊接工艺参数。

六、焊前现场准备：

1、焊前清理：焊前将坡口及其两侧各20mm（埋弧焊50-100mm）范围内的氧化皮、铁锈、油污及其它杂物清除干净，并打磨坡口出金属光泽。对母材部分的缺陷作彻底打磨处理，并作好记录，每一焊道焊完后及时清理，检查合格后再焊接。

2、纵缝埋弧焊焊接前设置好引弧和熄弧板（尺寸：≥50×100mm）；

3、设置测量焊接变形参考点；

4、准备测量焊接弧度的样板；

5、准备各项焊接辅助设施；

6、焊接前，对组装尺寸超差的进行校正，错台采用卡具校正，不得用锤击或其它损坏钢板的器具校正。

7、焊条的烘干及发放：

焊条在使用前应在350—400℃烘干1—2小时，烘干的焊条应放在100—150℃保温箱（筒）内，随用随取。使用时注意保持干燥。若烘干后的焊条在常温下超过4小时，应重新烘干，重复烘干次数不宜超过2次。烘干焊条时，焊条不应成垛或成捆的堆放，应铺放成层状，每层焊条堆放不能太厚（一般1—3层），避免焊条烘干时受热不均和潮气不宜排除，同时要注意在烘干焊条时，不可将焊条突然放进高温炉内，或从高温炉内突然取

出冷却，防止焊条因骤然冷却而产生药皮开裂脱皮现象。

焊条烘干时应做好记录，记录上应有牌号、批号、温度、时间等项内容，并由质检员负责对操作过程进行检查和核对。

做好焊接材料的发放记录。

现场使用的焊条必须装入保温筒内，保温筒必须接好电源、盖好，焊接时随用随取，禁止使用未经烘干的冷焊条进行施焊。焊条在保温筒内的时间不超过4h，超过后，应重新烘干；埋弧焊剂需按说明书进行烘干，焊剂中如有杂物混入，应对焊剂进行清理，或全部更换。

七、预热：

1、根据《焊接工艺评定指导书（焊接规范）》的规定，需预热的焊缝必须进行焊前预热，且定位焊比主焊缝的预热温度高出20～30℃。焊接过程中的层间温度不应低于预热温度，且不高于230℃。对不需预热的焊缝，当环境温度≥5℃时，对焊缝可以进行直接施焊。

2、焊前需预热的焊缝开始施焊后要连续焊接完成，若由于各种原因停止施焊，对加热部位应进行保温直到再次施焊。对因停电等原因造成无法连续保温时，则停焊时间不得超过48h，并经无损检测确认已焊部位无裂纹，且重新按要求预热后方可进行施焊。

3、采用履带式电加热片对焊缝进行预热和保温，通过远红外线测温仪来控制温度。

4、预热时必须均匀加热，预热区的宽度应为焊缝中心线两侧各3倍的钢板厚度，且不小于100mm。其温度测量用远红外线测温仪，在距焊缝中心线各50mm处对称测量，每条焊缝测量点不应少于3对。

5、在需要预热焊接的钢板上焊接加劲环、止水环等附属构件时，按焊接主

缝相同的温度进行预热。

八、定位焊：

1、定位焊全部采用手工电弧焊进行焊接，定位焊位置应距焊缝端部30mm 以上，长度为50～100mm，间距为300mm左右，厚度不宜超过正式焊缝高度的二分之一，最厚不宜超过8mm，定位焊可留在二类焊缝内，构成焊接构件的一部分，但不得保留在一类焊缝内，其焊接工艺和对焊工要求与主缝相同。

2、对需要预热焊接的钢板，焊定位焊时应以焊接处为中心，至少应在150mm 范围内进行预热，预热温度较主缝温度高出20～30℃

3、施焊前要检查定位焊的质量，如有裂纹、气孔、夹渣等缺陷均应清除。

九、焊缝分类：

1、一类焊缝：

（1）、钢管管壁纵缝、凑合节合拢环缝；

（2）、人孔颈管的对接焊缝，人孔颈管与颈口法兰盘和管壁的连接焊缝；

2、二类焊缝：

（1）钢管管壁环缝、

（2）、加劲环、止推环、止水环的对接焊缝；

3、三类焊缝：

不属于一、二类的其他焊缝。

十、制作和安装焊接：

1、焊接环境出现下列情况时，应采取有效的防护措施，无防护措施时，应停止焊接工作。

1）风速：气体保护焊大于2m/s，其它焊接方法大于8 m/s；

2）相对湿度大于90%；

3）环境温度低于-5℃；

4）雨天和雪天的露天施焊；

5）焊工技能受影响的温度；

6）洞内滴水。

2、纵缝焊接：

纵缝采用埋弧自动焊，采用的设备为MZ—1000。钢管组圆验收合格后，进行纵缝焊接，焊接前，要在焊缝两端设置引弧板和熄弧板（尺寸：≥50×100mm），焊接时，要严格按《焊接工艺作业指导书（焊接规范）》确定的焊接工艺参数和指定的焊接顺序进行施焊，不得随意更改工艺参数，纵缝焊接时，焊接人员要在焊接过程中注意用弧度样板进行弧度检查，根据所测的结果，现场调整焊接顺序。

双面焊时，正缝焊接完成后将背缝用碳弧气刨进行清根，清根后用砂轮机修整刨槽，磨除渗碳层并认真检查，保证无缺陷后进行背缝焊接。对需预热焊接的钢板，清根前要预热。

纵缝焊接完成后进行引、熄弧板的拆除，拆除引、熄弧板时不得伤及母材，不得用锤击落，应用氧—乙炔火焰或碳弧气刨切除，并用砂轮修磨成原坡口型式。

每条焊缝应一次连续焊完，当因故中断焊接时，应采取防裂措施，在重新焊接前，应将表面清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺进行施焊。

焊接完毕后，焊工应进行自检。焊缝自检合格后，应当场做好记录并由焊工签名。

3、加劲环、阻水环等附件的焊接：

加劲环、阻水环等附件的焊接，采用CO2气体保护焊配合手工电弧焊的方法进行焊接，焊前检查加劲环（止水环）内圈与钢管外壁的局部间隙，不应大于3mm，以免焊接时引起管壁局部变形，直管段的加劲环组装的极限偏差应符合有关规范要求。加劲环（止水环）的对接焊缝应与钢管纵缝错开100mm以上，同时加劲环（止水环）的角焊缝在与纵缝相交叉的的部位，要将加劲环（止水环）的角焊缝断开。

加劲环、阻水环等附件的焊接设备采用ZX7—400焊机、NB—500型CO2气保焊机。

4、安装焊接：

钢管安装全部采用手工电弧焊。施焊过程中要严格按焊接工艺作业指导书施焊。基本要求除了满足上述相关的要求外，另外还要遵循以下规定：钢管环缝焊接采用多层多道、对称、分段的焊接方法。焊接人员分两班焊接，每班安排4名焊工。焊接顺序及焊工布置图如下：

缝

焊

接

顺

序

在环缝焊接时，每焊完一条，由技术或测量人员检查钢管管口的里程、中心、高程变化，当发现有较大的有害变形趋势时，即采取改变焊接顺序、焊接方向、反向变形等措施，保证钢管管口的里程、中心、高程在允许的

偏差范围内。

焊缝组装局部间隙超过5mm，但长度不应大于该焊缝长的15%时，允许在坡口两侧或一侧作堆焊处理，但应符合下列规定：

1）严禁在间隙内填入金属材料；

2）堆焊后应用砂轮修整；

3）根据堆焊长度和间隙的大小，对堆焊部位的焊缝应酌情进行无损探伤检查。

管壁若出现电弧擦伤或其它机械性损伤，应用砂轮机打磨光滑，并进行VT+PT或MT检查，应确认无裂纹的存在。

焊缝内部或焊缝表面发现裂纹时，将进行分析，找出原因，制定措施，再清除裂纹并进行补焊。

多层焊的层间接头应错开。

工具卡、吊耳等其他临时构件的拆除：不得用锤击落，应用氧—乙炔火焰或碳弧气刨在离管壁3mm以上处切除，再用砂轮磨平。

十一、产品焊接试板

1、钢板厚度大于20mm的钢板的管壁纵缝，应作产品焊接试板；

2、上述类别的钢板，每焊完100m的纵缝应进行一次试板焊接，每种厚度作两块产品焊接试板。试板尺寸、试件数量及试验项目与焊接工艺评定的规定相同。

3、试板须在纵缝的延长部位与管壁同时施焊，试板的厚度、坡口和焊接工艺须与管壁相同，可以延长试板长度而不设助焊板。

4、如试板经检验表明焊接质量不符合技术规范要求，应查明原因。如属焊接工艺引起，则重新进行焊接工艺评定，重新评定合格并经批准后方可进

行下一步的生产性焊接。

十二、焊接检验：

1、外观检验

焊接做为钢管制造和安装的一道主要工序，要严格执行“三检制”，焊工自检，班组技术人员复检，专职质检人员（含无损检测人员）终检。外观检测标准如下表：

焊缝外观检测表

无损检测人员以外的三检，主要是对表面夹渣、咬边、焊瘤、余高、气孔、裂纹、焊脚高等外质量进行检查。

其中加劲环角焊缝设计焊脚高12mm，补强板角焊缝设计焊脚高15mm。

管壁表面缺陷修整：

1）管壁内面的突起处，应打磨清除；

2）管壁表面的局部凹坑，若其深度不超过板厚的10%，且不超过2mm时，应使用砂轮打磨，使钢板厚度渐变过渡，剩余钢板厚度不得少于原钢板厚度的90%；超过上述深度的凹坑，应按《焊接工艺指导书(焊接规范)》进行预热、保温、焊补。补焊后，应对其进行无损探伤。

2、无损检测：

1）进行探伤的焊缝表面的不平整度应不影响探伤评定；

2）无损探伤应在焊接完24h以后进行；

3）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；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B Ⅰ级合格，二类焊缝 BⅡ合格。

焊缝无损检测检查率表

4）在焊缝局部探伤时，如发现有不允许的缺陷时，应在缺陷方向或在可疑部位作补充探伤，如经补充探伤仍发现有不允许缺陷，则应对该焊工在该条焊缝上所施焊的焊接部位或整条进行探伤。

5）无损探伤的检测结果须在检验完毕后48h内报送监理人；

6）监理人查核检验结果后，或根据焊接工作的情况，有权要求增加检验项目，包括采用着色渗透或磁粉探伤等。监理人有权要求焊后复检。

十三、焊缝缺陷处理：

1、外观缺陷返修

1）焊缝的外观检测发现有裂纹、未熔合等超过标准的表面缺陷时，必须用砂轮机将缺陷磨去，经MT或PT检查确认缺陷已经被清除后，再对缺陷处进行表面修补。

修补的焊接工艺与正式的焊接同部位的焊接工艺相同，修补完成后，必须重新进行外观检查。

2、内部缺陷返修

焊缝的内部质量发现有超过标准的缺陷时，应进行分析，找出原因，制定措施，经监理人同意后，进行返修。返修后的焊缝，应进行外观检测和无损检测。

焊缝内部缺陷用碳弧气刨或砂轮机将缺陷清除，确认缺陷已经消除后，方可焊补。

返修后的焊缝，应用射线探伤或超声波探伤复查，同一部位的返修次数不宜超过2次，超过2次补焊时，应制定可靠的技术措施，并经施工单位技术负责人批准，方可焊补，并作记录。

焊缝焊接质检工作流程图

焊缝返修工艺流程

十四、竣工验收

焊接作为钢管制作和安装的一道主要工序，在钢管制造质量的检查和验收中必须引起足够的重视；但同时，焊接仅仅是钢管制造和安装的一道工序，故按验收规程不单独进行焊接质量的验收。只是作为钢管制造、安装质量验收的组成部分进行质量验收。

在钢管管节制成后出厂验收、安装段回填混凝土前的验收、灌浆完成后钢管的整体验收中，在向监理人提交验收申请报告的同时，应提交以下各项焊接方面的验收资料：

1、焊接材料的质量证明书、使用说明书；

2、焊接工艺报告或监理人对该试验报告的批复意见；

3、焊缝质量检查结果；

4、缺陷修整或焊缝缺陷处理记录；

5、主要焊缝焊接部位与焊工姓名；

十五、附件：

1、《焊接工艺作业指导书》；

2、现场焊接记录表。

焊接工艺作业指导书（焊接规范）

焊接工艺作业指导书（焊接规范）

焊接工艺作业指导书（焊接规范）