主蒸汽、再热热段(P91)管道焊接作业指导书

主蒸汽、再热热段管道焊接

作业指导书

编制：

审核：

批准：

主蒸汽、再热热段管道定位块1．工程概况

XX电厂工程主蒸汽管道由锅炉过热器出口联箱单管引出，在汽机前分成两路分别接至汽

机左右侧主汽门。再热热段管道从锅炉高再出口集箱以双管引出后合并成一根至汽机前,分成两路接至汽机两侧的中压联合汽门。主蒸汽管道和再热热段管道材质为A335P91钢。主蒸汽管道设计压力为17.75MPa，设计温度为540℃；再热蒸汽进/出口压力为4.32/4.16Ma,进/出口温度为336/542℃。

主蒸汽/再热热段管道材质采用高强度耐热钢 A335P91，其常温状态显微组织为全马氏体（或加极少量的铁素体）组织，P91钢除了具有优良的常温、高温力学性能外，还具与不锈钢等相似的抗氧化能力，高的导热系数和低的线膨胀系数。是近几年国内火力发电厂开始应用的一种新钢种。它可以有效地减低结构的设计壁厚，降低结构的整体重量，它的高温抗蠕变性能对提高系统的热效率起着重要的作用。它及它的家族钢种的应用将是今后火力发电厂建设的一个发展趋势。

A335P91的化学成分（见下表）决定了其焊接性能相对于传统的Cr-Mo耐热钢较差。焊接接头性能和母材相比差异较大,特别是焊缝金属的韧性较母材差别很大。焊接过程中容易出现的问题有焊接的脆化、热影响区软化、和冷裂纹的产生。因此焊接和热处理工艺的要求也较高。

2. 作业任务及作业准备条件

2.1 作业任务

XX电厂P91钢管道焊接施工任务如下表（单台）：

2.2 作业准备

2.2．1人员配备

焊工须经过针对P91项目的理论及实际操作培训，按《焊工技术考核规程》（DL/T679-1999）或劳动部《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定进行考核，取得相应项目的合格证，通过审核批准后才具备上岗资格。根据xx电厂P91钢管道焊接施工任务，配备6-8名合格焊工。

2.2.2机具、工具

ZX7-400S逆变焊机，焊工自备焊接工具、角向磨光机、焊钳、錾子、面罩、钢丝刷；热处理设备（远红外型），接触式测温仪等。水溶纸、耐高温胶带、金属锡箔密封胶带、充氩工具等；

2.2.3力能配备

瓶装氩气专人供应；

配备380V配电盘，另外热处理设备应准备备用电源，并方便切换，或准备氧气乙炔加热工具，防止突然断电事故发生时进行热处理。

2.2.4施工场地

汽机组合场,及锅炉、汽机高空安装现场

2.3 作业条件

2.3.1对环境、气候的要求

2.3.1.1根据焊接现场情况，布置相应的挡风、防雨、防雪、防寒等措施；雨天施工时，为防止雨水沿管道流向焊接位置，应在管道上方用海绵，保温材料等吸水性好的材料包扎，包

扎至少两个位置，并及时更换，更换材料时，先更换上面的材料，再进行下面材料的更换。现场环境温度低于0℃时，应设法提高环境温度至5℃以上再开始施工。

2.3.2技术交底要求

焊工及热处理工应认真熟悉《焊接作业指导书》、《焊接技术交底》和《热处理技术交底》，焊工及热处理工、施工负责人要在交底记录上签名。凡遇施工条件与《焊接作业指导书》和《焊接技术交底》、《热处理技术交底》不符时，焊工或热处理工可拒绝施工，严禁未经技术交底擅自施工。

2.3.3焊接材料的使用要求

焊条、焊丝除有制造厂出厂证明并经抽查合格外，还应满足以下要求：

A、焊条使用前严格按规定参数烘烤。烘烤参数为：温度350-400℃，时间1-2小时。

B、焊丝使用前若有锈垢和油圬，应将其彻底清除，焊丝放入干燥、通风良好、温度大

于5℃且相对空气湿度小于60%的库房内。

C、焊工凭施焊任务单限额领取焊条，不同种类的焊条不得同时领用。

D、焊工施焊时应随身携带焊条保温筒，焊条随用随取。

E、钨极氩弧焊用的电极宜采用铈钨棒，保护气体氩气纯度必须≥99.95%；

F、水溶纸及密封胶带应有相应的产品说明书或质量合格证。

经焊接工艺评定和综合比较，P91钢焊接材料使用见下表：

焊材规格标准

9CrMoV-N Φ2.4 ER90S-B9

9MV-N Φ2.4 F62PZ-EB9-B9

9MV-N Φ3.2 F62PZ-EB9-B9

9MV-N Φ4.0 F62PZ-EB9-B9

2.3.4坡口及对口的要求

2.3.4.1坡口尺寸要求见下图：

δ≤16

其中b=1-2mm,α=30-35?,p=1-2mm

16≤δ＜60

其中b=2-3mm,α=10-15?,p=1-2mm ，R=5。 2.3.4.2对口要求

A 、对接焊口点焊前应校核对口尺寸并将焊口垫置固定牢固，在施焊过程中不得碰撞、撬动以防出现裂纹，除设计冷拉口外严禁强力对口。

B 、对接管口端面应与管子中心线垂直，其偏斜度不得超过0.5mm 。

C 、管道对口时，应做到内壁齐平，其错口值不应超过壁厚的10%，且不大于1mm 。

D 、焊件在组装前，应将坡口表面及内外壁两侧15-20 mm 范围内的油漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽。

2.4 充氩堵头的使用

2.4. 1 方法一 ：按管子规格内径裁剪铝板及保温棉制作充氩工具，在对口前将充氩工具放入管道内，第二层电弧焊焊接完成后再停止充氩（为防止管壁温度突然下降，此时堵板还不能立即拉出）。由于气室温度较高，因此，每次充氩前须检查堵板的密封程度，对不能起到密封作用的堵板应及时更换。

2.4.2 方法二: 对口前，将管子已接的一侧管道内仍用堵板堵上，另一侧空端用封盖封上，从端盖处进行充氩，如下图所示。

螺栓孔*4充氩孔

保温棉

铝板

充氩管

焊接专业〉〉〉主蒸汽、再热热段管道〉〉〉作业指导书

对于弯头等位置2.4. 1充氩工具不能用的位置，可用2.4. 2方法进行充氩

2.4.3 由于高空氩气搬运不方便，且消耗量较大，分别在锅炉和汽机两侧设计专用充氩管道，氩气集中供应，P91管道焊口安装完成后拆除。

2.4.4 最后一只焊口的充氩:

主蒸汽管道安装最后一只焊口设置为与主汽门连接的焊口。从主汽门侧进行内部充氩。（充氩形式参见2.4.2方法进行）

2.5 焊口点固：

2.5.1 焊口点固时，采用塞块形式点固在坡口内，点固位置如下图所示，在现场施工时，可适当增加固定塞块，塞块数量以4块为宜，且基本对称布置。

还可以采用夹模来固定焊口，但在弯头、三通等夹模比较难以适用的位置还需使用塞块。

2.5.2 点固用的塞块材料以SA335P91材料的塞块最宜，如果没有，应选用含碳量小于0.25％的钢材为宜。如16Mn、钢20、12Cr1MoV等。。点固焊用的焊材及焊接工艺与正式施焊相同；

2.5.3 点固焊前按正式焊接时的相同的预热工艺进行预热，预热温度为（200-250）℃。焊口点固完毕后检查点焊处，若发现缺陷应及时处理；

2.5.4 点固焊和施焊过程中严禁在被焊工件表面引燃电弧、试验电流或任意焊接临时支撑物。

3. 施工进度

施工进度应满足主蒸汽、再热热段管道施工进度要求。

堵板

内部充氩入口

4. 作业方法及工艺要求

4.1 作业方法：

采用氩弧焊打底\手工电弧焊盖面的焊接方法4.1.1作业流程图见下图：

4.1.2 焊接操作工艺

氩弧焊打底时及焊条填充第一、二层道时，为防止焊缝根部氧化，焊缝背部须进行充氩保护，焊接时采用小规范多层多道焊接，焊接参数详见焊接工艺卡及焊接技术交底。

4.1.3 预热

焊口在施焊前应按照热处理技术交底单的规定要求进行预热。预热方法采用电加热方式，氩弧焊打底时，预热温度为（100-200）℃

4.1.4 充氩

充氩前，将焊口处用耐高温金属胶带全部封上，待充氩一段时间后，撕开准备焊接的部位，以打火机或小纸片等方法，测试氩气是否充满密封气室，确认充满后，方可进行氩弧焊打底。

充氩时，开始流量可为（10-20）L/min，在氩弧焊施焊开始后，充氩流量应保持在（8-10）L/min。

在氩弧焊打底过程中，应经常检查气室中氩气的充满程度，随时调节充氩流量。

氩弧焊施焊临近结束时，即氩弧焊封口时，由于气室内氩气均从此口冲出，因此，应减小充氩氩气流量，具体流量在实际施工中进行调节。

4.1.5 氩弧焊打底

A.引弧时应提前输送氩气，排除氩气输送皮管内及焊口处的空气；熄弧后，应适当延时（熄气，保护尚未冷却的钨极及溶池，降低焊缝表面氧化程度

B.氩弧焊打底过程中，仔细检查根部焊缝，确保无根部可见缺陷，打底完成后按工艺升温后，立即进行次层的焊接；

C.焊接到塞块时，应将塞块除掉，并将焊点焊缝用角向磨光机或电磨打磨，不得留有焊疤等痕迹。经肉眼或放大镜检查确认无裂纹等缺陷后，方可继续进行焊接。

D.氩弧焊打底的焊层厚度2.8-3.2mm。

4.1.6 层间焊接及盖面焊接：

A.层间焊及盖面焊采用手工电弧焊方法。预热温度升温至（200-300）℃后进行焊接。

B.采用二人对称焊接。同时，注意不得两人同时在一处收头，以免局部温度过高影响施焊质量。

C.施焊过程中应始终保持层间温度为（200-300）℃。

D.施焊时，应严格控制线能量，一般在20KJ/cm范围之内。

E.单层焊道的厚度不大于所用焊条直径；尽可能采用细条窄道焊。

F.摆动焊宽度不大于所用焊条直径的4倍；

G.多层多道焊接头应错开10-15mm ，同时注意尽量焊得平滑，便于清渣和避免出现“死角”。 H.注意层间清理，应逐层进行检查，经自检合格后，方可焊接次层；9MV-N 焊条焊渣较难清理，且由于坡口较小，一般工具很难清理，使用风钢錾子进行辅助清理。至表层时，可使用磨光机进行辅助清理。

G.每只主蒸汽焊口应连续完成，若被迫中断时，应采取“后热、缓冷、保温”等措施，或者，在中断过程中，一直保持（300-350）℃的温度，直至重新开始焊接，以防产生裂纹等缺陷。再焊时，应仔细检查并确认无裂纹后，方可按照工艺要求继续施焊。 H.施焊中，注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满，避免出现弧坑。

4.2 焊后自检：

4.2.1 焊口焊完后应及时进行清理，对超标的外观缺陷进行打磨、补焊，补焊时的工艺要求与焊接时相同；

4.2.2 经自检合格后在焊缝附近标上焊工代号，并填报自检表。

4.3 焊后热处理

4.3.1 焊缝完成焊接后，先冷却到（100-120）℃，恒温2小时，再进行高温回火热处理。如不能立即进行热处理时，应做350℃、恒温1小时的后热处理。当焊接过程中或热处理过程中发生异常情况断电时，需立即对焊缝进行消氢处理。 4.3.2 热处理升、降温速度以≤150℃/h 为宜。 4.3.3 热处理恒温温度为（750-780）℃ 4.3.4 恒温时间最少不得少于4小时。

4.3.5 降温到300℃时，可以不控温，保温材料不拆除，冷却至室温。

有关预热及热处理的相关工艺详见《焊口预热及热处理作业指导书》。 预热及热处理过程规范曲线（P.W.H.T ）示意见下图：

℃以下

热处理升温、恒温、降温 间

氩弧

电弧

4.4 焊接及热处理返工工艺

4.4.1 当焊接检验发现焊缝缺陷超标或硬度检查不合格，需要对焊缝进行返修或重新热处理。

4.4.2 焊缝缺陷的返修。焊接接头外观检查不符合标准时，轻者打磨焊补，严重者应割掉重新焊接

4.4.3 对焊缝缺陷准确定位，其中包括缺陷所处的圆周位置，缺陷所在的深度，缺陷的种类，缺陷的大小等。

4.4.4 采用机械打磨的方法对缺陷部位置进行打磨，接近缺陷位置时，打磨力度需减小，打磨一下，检查一下，直至发现焊接缺陷并与检查结果相比较进行确认。

4.4.5 将缺陷全部打磨干净，若是氩弧焊打底产生的缺陷，须将焊缝全部磨通，磨通时，需注意间隙不可磨得太大，在将近磨通时，停止磨光机打磨，改用锯条锯开。确认缺陷打磨干净后，将打磨部位打磨成V型坡口状，坡口角度约60°。

4.4.6 补焊时，焊接工艺与正常焊接时完全相同。即需对整只焊口进行包扎，预热，严格控制层间温度及工艺参数。当焊缝磨通时或小于三层焊缝时，需对管道内部进行充氩，充氩时采用管道两头封堵方式。

4.4.7 补焊完成后，立即进行热处理，热处理过程与正式施焊时相同。

4.4.8 热处理完成后，重新进行焊缝无损检验及热处理硬度检查。

4.4.9 同一位置的挖补次数不得超过两次。两次返工均未成功的，须将管道割除换管重新焊接。

4.4.10 热处理返工

当热处理曲线不合格或热处理后硬度检查不合格时，需对焊口重新热处理，热处理工艺与正式施工焊时相同，但可从室温直接升温至恒温温度，不需进行（100-120）℃的恒温。热处理结束后，重新进行检验直至符合要求。

5．焊接质量控制及质量要求

5.1 焊接见证点及停工待检点设置：

为了检查、验证P91焊接施工的焊接过程是否受控，在焊接质检计划中设立过程控制点，即焊接过程控制W点及H点。根据业主和总包商要求，主蒸汽管道第一个施焊的焊口设为W 点及H点，首个焊口焊接完成后，经外观检查和无损检验合格，后方可进行下个焊口的焊接。

5.2 过程控制

除有特殊原因外，每只焊口均应连续完成，焊接过程中，应有专人负责各方面协调工作，密切监控各施工参数，并作好记录，随时掌握施工动态。

5.3 质量标准：

5.3.1 外观质量检验要求：

焊缝与母材应圆滑过渡，焊缝外形尺寸应符合设计要求，其允许尺寸应符合DL5007-92规范。

A．由于主蒸汽管道在配管过程中不开γ孔，故采用100%超声波探伤。

B. 焊接接头热处理完毕，应做100%硬度测定，测定部位为焊缝区和热影响区，沿各部位测定不少于三点。硬度测定平均值的标准不超过母材的布氏硬度加100HB,且不大于350HB 合格。

C. 焊接接头无损检验应遵照DL/T820-2002和DL/T821-2002的规定。质量标准应符合电力工业部《火电施工质量检验及评定标准》第九篇，焊接篇(1996年版)。

6．职业安全健康及环境管理

6.1 主蒸汽和再热热段管道焊接施工危险因素辨识见下表

6.1.1严格遵守安全施工管理的有关规程规定和公司职业安全健康及环境管理的有关作业管理文件，施工人员要戴好安全帽，穿好劳保服，高空作业系好安全带。

6.1.2施工现场应有较好的防风、防雨、防滑、防潮措施，严防触电，严防高空坠物。

6.1.3夜间施工，必须有充足的照明。

6.1.4离开施工现场，必须清理回收焊条头和其他废弃物，并切断施工电源。

6.1.5安全管理人员要经常深入现场检查，纠正违章行为，并有权命令停工整改。

6.2 文明施工

6.2.1焊工要随身携带焊条保温筒，焊条随用随取，随身携带的工器具应摆放有序，以防高空坠物；

6.2.2焊接电源要拉接有序，严禁乱拉乱接，焊机线裸露部分必须用绝缘胶布包扎完好，以防打伤设备及短路。

6.2.３焊接完毕，必须清理现场，对焊条头及时回收，保持现场整洁。

7. 编制依据

7.1作业指导书编写程序（公司质量管理体系文件）

7.2施工图纸及说明

7.3《电力建设施工及验收技术规范》DL5007-92(焊接篇)

7.4《火电施工质量检验及评定标准》1996年版（焊接篇）

7.5《火力发电厂锅炉、压力容器焊接工艺评定规程》SD340-89

7.6《钢制承压管道对接接头射线检验技术规程》DL/T821-2002

7.7《管道焊接接头超声波检验技术规程》DL/T821-2002

7.8 T91/P91钢焊接工艺导则（国电公司电源建设部2002年10月发布）

焊接施工工艺卡 编号：GY-10 工艺评定

编号 2002-01

批准日期：2003-8-15

工程项目名称

主蒸汽管道、再热蒸汽管道焊接

焊接接头型式（简图）：

b=2-3mm,α=10-15?,p=1-2mm ，R=5。

焊接方法：TIG/SMAW 焊接位置：垂直固定 2G 母材钢号：A335P91

母材规格：ID368*41、 ID273*32 、 ID660*25、 ID660*20

焊 接 规 范

焊层焊

道编号 焊接方法

焊条（丝）

电流

电压 （v ） 保护气体流量（L/min ） 焊速(mm/min)

型（牌号） 直径（mm ） 极性 (A) 1 TIG 9CrMoV-N φ2.4 DC 正接 80-110 10-14 8-10 55-60 2 TIG 9CrMoV-N φ2.4 DC 正接 80-110 10-14 8-10 55-60 3 SMAW 9MV-N φ2.4 DC 反接 75-95 20-20 / 70-160 其它 SMAW 9MV-N φ3.2 DC 反接 100-140 20-26 / 70-160 其它 SMAW 9MV-N φ4.0 DC 反接 140-170 20-26 / 120-180 盖面

SMAW

9MV-N

φ3.2

DC 反接

110-130

20-26

/

120-180

预 热 及 保 温：

预热温度（℃）：

100-200

层间温度：200-300℃

预热及加热保温方式：远红外

去氢处理温度（℃）：/ 保温时间（h ）: 25mm /1h,且不

小于4h 焊后热处理：760±10℃高温回火

焊前及层间清理：手工或机械清理

根层清理方式：不清理

说明：预热及焊后热处理见热处理作业指导书

焊接施工工艺卡编号：GY-11

工艺评定编号2002-02 批准日期：2003-8-15 工程项目名称主蒸汽管道、再热蒸汽管道焊接

：

焊接接头型式（简图）

b=2-3mm,α=10-15?,p=1-2mm，R=5。焊接方法：TIG/SMAW

焊接位置：水平固定 5G

母材钢号：A335P91

母材规格：ID368*41、ID273*32 、ID660*25、ID660*20

焊接规范

焊层焊道编号焊接方法

焊条（丝）电流

电压

（v）

保护气体流

量（L/min）

焊速

(mm/min) 型（牌号）直径（mm）极性(A)

1 TIG 9CrMoV-N φ2.4 DC正接80-110 10-14 8-10 55-60

2 TIG 9CrMoV-N φ2.4 DC正接80-110 10-14 8-10 55-60 其它SMAW 9MV-N φ2.4 DC反接70-95 20-26 / 70-160 其它SMAW 9MV-N φ3.2 DC反接100-140 20-26 / 80-160 盖面SMAW 9MV-N φ3.2 DC反接90-140 24-26 / 80-160

预热及保温：

预热温度（℃）100-200 层间温度：200-300℃预热及加热保温方式：远红外

去氢处理温度（℃）：/

保温时间（h）: 25mm /1h,且不小于

4h

焊后热处理：760±10℃高温回火

焊前及层间清理：手工或机械清理根层清理方式：不清理

说明：预热及焊后热处理见热处理作业指导书

焊接施工工艺卡 编号：GY-12

工艺评定

编号 2002-01

批准日期：2003-8-15

工程项目名称

主蒸汽管道、再热蒸汽管道焊接

焊接接头型式（简图）：

b=2-3mm,α=10-15?,p=1-2mm ，R=5。

焊接方法：TIG/SMAW 焊接位置：垂直固定 2G

母材钢号：A335P91

母材规格： ID464*16、φ470*16、

焊 接 规 范

焊层焊

道编号 焊接方法

焊条（丝）

电流

电压 （v ） 保护气体流量（L/min ） 焊速(mm/min)

型（牌号） 直径（mm ） 极性 (A) 1 TIG 9CrMoV-N φ2.4 DC 正接 80-110 10-14 8-10 55-60 2 TIG 9CrMoV-N φ2.4 DC 正接 80-110 10-14 8-10 55-60 3 SMAW 9MV-N φ2.4 DC 反接 75-95 20-20 / 70-160 其它 SMAW 9MV-N φ3.2 DC 反接 100-140 20-26 / 70-160 其它 SMAW 9MV-N φ4.0 DC 反接 140-170 20-26 / 120-180 盖面

SMAW

9MV-N

φ3.2

DC 反接

110-130

20-26

/

120-180

预 热 及 保 温：

预热温度（℃）：

100-200

层间温度：200-300℃

预热及加热保温方式：远红外

去氢处理温度（℃）：/ 保温时间（h ）: 25mm /1h ,且不

小于4h 焊后热处理：760±10℃高温回火

焊前及层间清理：手工或机械清理

根层清理方式：不清理

说明：预热及焊后热处理见热处理作业指导书

焊接施工工艺卡编号：GY-13

工艺评定编号2002-02 批准日期：2003-8-15 工程项目名称主蒸汽管道、再热蒸汽管道焊接

：

焊接接头型式（简图）

b=2-3mm,α=10-15?,p=1-2mm，R=5。焊接方法：TIG/SMAW

焊接位置：水平固定 5G

母材钢号：A335P91

母材规格：ID464*16、φ470*16

焊接规范

焊层焊道编号焊接方法

焊条（丝）电流

电压

（v）

保护气体流

量（L/min）

焊速

(mm/min) 型（牌号）直径（mm）极性(A)

1 TIG 9CrMoV-N φ2.4 DC正接80-110 10-14 8-10 55-60

2 TIG 9CrMoV-N φ2.4 DC正接80-110 10-14 8-10 55-60 其它SMAW 9MV-N φ2.4 DC反接70-95 20-26 / 70-160 其它SMAW 9MV-N φ3.2 DC反接100-140 20-26 / 80-160 盖面SMAW 9MV-N φ3.2 DC反接90-140 24-26 / 80-160

预热及保温：

预热温度（℃）100-200 层间温度：200-300℃预热及加热保温方式：远红外

去氢处理温度（℃）：/

保温时间（h）: 25mm /1h ,且不小于

4h

焊后热处理：760±10℃高温回火

焊前及层间清理：手工或机械清理根层清理方式：不清理

说明：预热及焊后热处理见热处理作业指导书