容器现场组焊施工工艺.docx
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容器现场组焊施工工艺
1.1容器现场组焊施工工艺
1.1.1 适用范围
适用于常压容器及一、二、三类压力容器的现场组焊施工(不包括球罐、储罐)。
1.1.2施工准备
1.1.2.1 施工技术准备
1) 容器现场组焊应具备下列技术文件:
设计图样和制造厂出厂文件。
焊接工艺评定报告和焊接工艺规程。
与该工程施工相关的施工验收标准及规范。
根据施工图及相关法规、标准及现场条件编制的施工方案。
2) 容器组焊前组织有关专业技术人员进行施工图会审。
3 )施工前技术人员应向施工人员进行技术交底,明确工程特点、施工进度、施工方法、技术要求、质量标准及安全、环境技术措施等。
1.1.2.2施工人员准备
1) 应按实物工程量、工程施工进度,劳动定额编制劳动力需用计划,应即能满足正常施工要求,又能满足施工高峰期的要求。
2) 建立施工项目组织机构及质保体系机构,任命各级责任人员,机构设置应齐全、专业应配套。
3) 特种作业人员施工前必须按要求进行培训并持证上岗。
4) 电焊工应持相应类别的“锅炉压力容器焊工合格证书”,并在有效期内,方可上岗施焊。
5) 无损检测人员应持相应方法的“锅炉压力容器无损检测人员资格证”,并在有效期内。
6) 对于新工艺、新技术,必要时施工单位组织技术人员和工人进行调研和培训。
1.1.2.3设备的检查、验收
1) 整体到场设备的检查验收
2) 对设备的半成品、零部件的验收
3)施工所需特殊材料的验收,由计划人员呈请有关专家或材料责任人员到验收现场进行验收。
1.1.2.4焊接材料的检查验收
1)焊接材料必须有产品质量证明书,并符合相应标准的规定,且满足图的技术要求,合格合方准使用。
(1)焊条必须具有制造厂的质量证明书,包装完整且无受潮现象。
(2)焊丝应具有质量证明书且无锈蚀现象,每盘焊丝均应有标牌。
(3)自动焊焊剂应具有制造厂的焊剂质量证明书,包装应完整、无受潮现象。
2)氩气纯度不得低于99.9%,二氧化碳气体保护焊用的气体纯度不得低于99.5%,含水量不得超过0.1%。
3)焊接过程中使用的其它气体应符合相关标准规定。
4)焊接材料入库应进行严格验收,并做好标识。
焊接材料的存放、保管应符合下列规定:
(1)焊材库必须干燥通风,库房内不得放置有害气体和腐蚀介质。
(2)焊材库内温度不得低于5ºC,空气相对湿度不得大于60%。
(3)焊接材料存放、离开地面和墙面均不得少于300mm,并严防焊材受潮。
(4)焊材应按种类、牌号、批号、规格和入库时间分类存放。
5)必要时应对焊材进行复验,复检合格后方可使用。
6)材料到货后由材料责任师对材料进行检查确认,包括材质、数量、规格及型号等。
然后由材料管理人员进行登记入库。
1.1.2.5焊材的烘干与发放
1)焊接材料在发放前应按说明书或工艺要求进行烘干。
一般要求酸性焊条在75~150℃温度下烘干1~2小时;碱性低氢型结构钢焊条应在350~450℃温度下烘干1~2小时;烘干后的焊条应放在100~150℃保温箱内保厚,随用随取。
2)低氢型焊条一般在常温下使用超过4小时后应重新烘干,且重复烘干次数不宜超过三次。
3)焊条烘干时不应成垛或成捆堆放,应铺放成层状,每层焊条堆放不能太厚(一般1~3层),避免受热不均,以利潮气排除。
4)焊剂在使用前应按说明书所规定的参数进行烘焙,熔炼焊剂通常在350~450℃温度下烘焙2小时,烧结焊剂通常在300~400℃温度下烘焙2小时。
5)焊接材料发放必须持有出库单,按要求烘干后发放,并填写焊材发放登记表;领用焊条必须使用保温筒,碱性低氢焊条还应将保温筒保持恒温,以防止焊条受潮。
6)容器上使用的焊条每天应及时交回焊条头及退回剩余焊条及焊丝;退回的焊条应重新烘干并先发放使用,焊丝应按牌号、规格放回原处。
1.1.2.6主要施工机械设备
1)施工机械设备的选择应满足施工工艺要求,编制主要施工用机械设备计划,常用焊接施工机械设备配备参见下表。
常用施工机械设备配备表
序号
机械设备名称
机械设备型号
机械设备规格
状态
1
直流电焊机
AX-320-1
14KW
完好
2
交流电焊机
BX1-500
38KW
完好
3
逆变电焊机
ZX7-50000ST
30KVA
完好
4
微机温控设备
DWY-240A
完好
5
远红外烘干箱
ZYAX-60
500ºC
完好
6
空气去湿机
KQS-3
3Kg/h
完好
7
X射线探伤机
300EG-S2
300KVP
完好
8
超声检测仪
SC-2
20”/2mm
完好
9
CO2气体保护焊机
NEC-100
47KVA
完好
10
自动埋弧焊机
NZ-1-1000
完好
11
等离子切割机
LGK8-100
24KVA
完好
12
冲击试验机
JB-30B
完好
13
万能材料试验机
WE-60
30Kg.m
完好
14
电动折弯机
DKZ-5000
60t
完好
15
压力试验机
NYL-2000D2
250Kg
完好
16
气焊工具
完好
2)设备的使用管理:
设备必须按照出厂使用说明书的规定使用,起重机械必须严格按照起重机性能表的规定配臂杆,选择合理的工作半径和合适的场地进行作业,运输车辆严格控制在额定载重量以内装载货物,严禁超负荷作业。
机械设备在进厂前进行严格检查,不得带故障运转,凡属发现机件失灵或随时有扩大的故障必须立即停止,并进行认真检查。
操作人员必须严格遵守各类设备安全操作规程,不得违章作业,保证安全生产。
对新增机械设备在投入使用前,应按生产厂说明书规定进行检查、紧固和必要的清洗、调整及润滑作业。
新增设备在使用前施工单位应将机械性能、操作要领、注意事项、常见故障的排除和保养知识等向操作人员进行交底,必要时应进行脱产短期培训,确认掌握操作要领后方可上岗操作。
3)设备的检查:
机械设备在进厂前,应检查该设备的技术状况是否良好,安全装置是否齐全有效,零部件及随机工具是否完整齐全,能否正常运行。
检查设备的日常维护保养情况,每台设备是否有标记、编号、完好状态及安全操作规程等。
焊接设备、热处理设备、检验设备等均应具有参数稳定、调节灵活、安全可靠的性能。
电气设备是否有漏电保护器等安全装置。
1.1.2.7测量及计量器具
1)施工测量设备、计量器具的精度应满足要求,并在规定的周检期内,其规格和数量按现场具体情况确定,常用施工测量设备、计量器具的选用参见下表。
测量设备及计量器具选配表
序号
设备名称
型号
技术指标
精度等级
备注
1
扩散氢测定仪
PY-4
2
红外线测温仪
HW-2
3
数字万用表
8050A
41/2
4
数字电压表
8050A
5
大电流发生器
TAMD
250KVA
6
干湿温度表
WHM-5
7
钢卷尺
50M
8
电流表
0~500A
9
电压表
0~300U
10
焊缝检验尺
0~600mm
11
压力表
0~1.0Mpa
12
游标卡尺
0~300mm
13
氧气表
0~2.5MPa
14
氩气表
Ai-152/min
15
乙炔表
0~0.25MPa
16
热电偶
2B-3
0~1000ºC
17
温度计
0~40ºC
±1ºC
2)测量及计量器具的性能、精度状况的检查要求:
新购置的计量检测设备、属强制检定范围内的和其它超过厂检定周期的应检定合格后再使用。
各单位计量管理人员负责组织计量检测设备的按时送检,周检和抽检合格的继续使用,不合格的禁止使用。
检定合格的计量检测设备在其显著位置由检定员粘贴合格标志;检定不合格的计量检测设备能修理的修理,修理后重新检定。
某些计量检测设备检定达不到原来精度,可降级使用,并办理降级使用手续,在计量检测设备显著部位,标明新的精度等级。
经修理后仍不合格的计量检测设备应报废,由检定人员填写“计量检测设备报废通知单)”,报废的计量检测设备由单位计量管理部门收回,个别残值较高的退库封存。
计量检测设备的使用人员应熟悉其技术特性和操作方法,检测的数据和评定结果不受行政干预,并对其负法律责任。
3)计量检测设备的使用、维护和保管:
计量检测设备使用前,使用人员应熟悉其技术特性和操作方法,经校准或验证计量检测设备处于正常状态时方可使用。
对检测设备使用中发生故障或怀疑其准确性时,应立即停止使用,报告计量管理人员,送有关部门修理检定,非专业检修人员禁止自行修理。
计量检测设备使用完后应擦拭干净,放回原处。
计量检测设备应单独存放,注意防潮,远离震源,有特殊要求的按有关规定执行。
不用的计量检测设备办理停用,由单位计量管理人员填写“计量检测设备启(停)用报表”报单位计量管理部门。
计量检测设备停用期间可以不检定,设备使用前填报计量检测设备启用报表检定合格后再使用。
停用的计量检测设备,应涂防锈油,妥善保管,每年至少检查一次。
1.1.2.8施工条件
1)施工设备、材料及辅助材料经检查验收合格。
2)施工前达到四通一平(水通、电通、路通、通讯、场地平整)。
3)预制平台应按规定位置搭设就位,具备预制条件。
4)施工机具应性能可靠,经检查处于完好状态,并能满足施工要求。
5)施工工卡具,样板应合格,计量器具应在周检有效期内。
6)半成品、零部件及焊材应按施工方案要求运进施工现场。
7)现场的消防器材、安全设施应符合要求,并经安全监督部门验收通过。
1.1.3施工工艺
1.1.3.1工艺流程:
1.1.3.2容器组焊过程
1)焊接材料的选用:
焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、气体、电极和衬垫等。
焊接材料的选用应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑,必要时通过试验确定。
焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求,各类钢的焊缝金属要求如下:
(1)相同钢号相焊的焊缝金属
①碳素钢、碳锰低合金钢的焊缝金属应保证力学性能,且不应超过母材标准规定的抗拉强度的上限。
②铬钼低合金钢的焊缝金属应保证化学成分的力学性能,且需控制抗拉强度上限。
③低温用低合金钢的焊缝金属应保证力学性能,特别应保证夏比(V型)低温冲击韧性。
④高合金钢的焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能。
⑤不锈钢复合钢板基层的焊缝金属应保证力学性能,且需控制抗拉强度的上限;复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能,当有力学性能要求时还应保证力学性能。
(2)不同钢号相焊的焊缝金属
①不同钢号的碳素钢、低合金钢与奥氏钢之间的焊缝金属应保证力学性能。
推荐采用与强度级别较低的母材匹配的焊接材料。
②碳素钢、低合金钢与奥氏体高合金钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性能。
推荐采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。
(3)常见钢号推荐选用的焊接材料参见JB/T4709《钢制压力容器焊接规程》。
2)焊接工艺评定
施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》要求评定合格:
(1)受压元件焊缝
(2)与受压元件相焊的焊缝
(3)上述焊缝的定位焊缝
(4)受压元件母材表面堆焊、补焊
焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验为依据,并在施焊前完成。
焊接工艺评定过程:
拟定焊接工艺指导书→施焊试件→检验试板和试样→测定焊接接头性能→提出焊接工艺评定报告。
从而验证拟定的焊接工艺的正确性。
焊接工艺评定规则、试验方法及合格标准等按JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》要求执行。
3)焊接准备
焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用。
焊接坡口应保持平整,不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷,尺寸应符合图样规定。
坡口表面及两侧(手弧焊各10mm,埋弧焊、气体保护焊各20mm,电渣焊各40mm)应将水、铁锈、油污和其它有害杂质清理干净。
奥氏体高合金钢坡口两侧各100mm范围内应刷涂料,以防止沾附焊执着飞溅。
焊条、焊剂按规定烘干、保温;焊丝需去除油、锈;保护气体应保持干燥。
4)焊件预热
对要求焊前预热的焊件,其预热温度应根据钢材的淬硬性、焊件厚度、结构刚性、焊接方法、焊接环境及使用条件等综合考虑,并经焊接裂纹试验后确定。
也可按下表确定焊前钢材预热温度。
常用钢材的预热温度
钢号
厚度(mm)
预热温度(℃)
最短恒温时间h
Q235-A•F、Q235-A、
10、20、20R、25
30~
50
≥50
(1)当厚度δ≤50mm时,为
h,
但最短时间不低于1/4h;
(2)当厚度δ>50mm时,为
h。
>50~100
≥100
>100
≥150
09Mn2VD、09Mn2VDR
06MnNbDR
任意厚度
一般不预热
16Mn、16MnR
15MnV、15MnVR
30~50
≥100
>50
≥150
20MnMo
任意厚度
≥100
15MnVNR、8MnMoNbR
15MnMoV
>15
≥150
20MnMo
>50
≥200
12CrMo、
15CrMo、15CrMoR
>10
≥150
(1)当厚度δ≤125mm时,为
h,但最短时间不低于1/4h;
(2)当厚度δ>125mm时,为
h
12Cr1MoV
>6
≥200
12Cr2Mo1、12Cr2Mo
12Cr2Mo1R
>6
≥200
1Cr5Mo
任意厚度
≥250
拘束度大的部位(如人孔、接管)及环境温度低于5℃时,应采用较高的预热温度扩大范围,防止冷却速度过快。
预热必须均匀进行,加热区的宽度应为焊接接头中心两侧各三倍板厚且不小于100mm的范围内,温度测量可采用测温笔或表面温度计在距焊接接头中心两侧各50mm处对称测量,每条焊接接头测点不少于三对。
不同强度的钢材相互焊接时,应采用强度较高的钢材所适用的预热温度。
预热可采用电加热法或火焰加热法、加热器布置于施焊一侧的背面。
预热的焊道层间温度不应低于预热温度的下限,宜采用自动测温系统进行温度控制。
5)现场施焊
容器的现场组焊应按相应标准的要求验收合格后方可进行。
容器主要受压部分的焊接接头分为A、B、C、D四类,如下图所示:
主要受压部分焊接接头分类示意图
(1)圆筒部分的纵向接头、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头,均属于A类焊接接头。
(2)壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头,均属B类焊接接头,但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。
(3)平盖、管板与圆筒非对接连接的接头,法兰与壳体、接管非对接连接的接头,内封头与圆筒的搭接接头,均属于C类焊接接头。
(4)接管、人孔、凸缘及补强圈等与壳体连接的焊接接头,均属于D类焊接接头,但已规定为A、B类的焊接接头除外。
容器焊接施工应严格按照焊接工艺规程进行,容器焊接方法如下:
(1)先纵缝后环缝,先大坡口侧后小坡口侧。
(2)焊接复合钢制容器时,应先焊基层一侧,后焊复层一侧。
(3)对有耐腐蚀要求的不锈钢双面焊接接头,与介质接触的一侧应最后焊接。
(4)采用埋弧自动焊时,纵焊缝两端应设引弧板和熄弧板。
(5)焊接前应检查坡口,清除坡口表面和两侧至少20mm范围内的氧化物、油污、熔渣及其它有害杂物。
坡口表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。
(6)为减少焊接变形和残余应力,对长焊缝的底层焊道宜采取分段退步焊法。
(7)引弧应在坡口内,宜采用回焊法,熄弧时应填满弧坑。
多层焊道的层间接头应错开。
(8)对用标准抗拉强度下限值σb大于540Mpa的钢材及Cr-Mo低合金钢制造的容器,每条焊接接头宜一次焊完,如因故中断,应根据工艺要求采取以防止裂纹产生的措施。
重新施焊前必须仔细检查、确认无裂纹后,方可按原工艺要求继续施焊。
(9)对有裂纹倾向的钢材,焊后应及时进行热处理,如不能及时进行热处理应对焊接接头进行后热,后热温度一般为200~350℃,加热方法和恒温时间可按有关规定执行。
(10)在施焊过程中应严格控制焊接线能量。
(11)对于双面对接焊接接头,单侧焊接后应进行背面清根。
焊接接头清根可使用碳弧气刨、砂轮或其它机械磨削方法。
(12)碳弧气刨清根应按下列要求进行:
①气刨电源应采用直流反极性,电弧长度应在1~3mm内,碳棒伸出长度应为80~100mm,当碳棒烧到30~40mm时应进行调整。
刨削时,碳棒与刨槽中心线夹角应保持在45°~60°。
②碳弧气刨用压缩空气的压力应为0.5~0.6Mpa,压缩空气应经过过滤器去掉水分和油污。
③标准抗拉强度下限值σb大于540Mpa的钢材及Cr-Mo低合金钢材、厚度大于38mm的碳素钢和厚度大于25mm的低合金钢采用碳弧刨清根时,应根据母材的淬硬倾向、焊接结构的刚性和气候条件等,考虑预热与否,其刨槽还应进行表面渗透检测。
④按刨槽所需要的宽度和深厚,确定碳弧气刨规范。
气刨规范参考下表
⑤碳弧气刨清根后,应用砂轮修整刨槽,磨除渗碳层、钢斑等。
焊接接头清根时应将定位焊的熔敷金属清除,清根后的坡口形状,应宽窄一致。
对接焊接接头背面采用衬垫时,则不要求清根。
碳弧气刨规范
碳棒直径(mm)
5
6
8
10
12
电流(A)
130~150
170~190
205~270
320~350
400~420
槽宽(mm)
~7
~9
~12
~14
~16
槽深(mm)
~5
~5
~6
~6
~7
(13)焊接吊耳、工卡具以及临时性的拉筋、支撑垫板等,应采用与容器壳体相同或相当焊接性能的钢材与焊材,焊接工艺应与容器焊接工艺相同。
(14)焊接工卡具时,引弧和熄弧点应在工卡具或焊道上,不得在非焊接位置引和熄弧。
(15)工卡具等拆除时,不得伤及容器壳体。
切除后,应打磨平滑,打磨处的厚度不得小于设计要求的厚度,否则应按正式焊接工艺进行补焊,补焊后应打磨平滑。
(16)对于用标准抗拉强度下限值σb大于540Mpa的钢材及Cr-Mo低合金钢材焊制的容器,工卡具等拆除部位打磨平整后,还应进行表面检测,检测范围应从工卡具等焊接接头轨迹周边向外延伸不小于10mm,不得存在裂纹、咬边和密集气孔。
6)试板与试样
分片到货进行现场组焊的容器,均应制备产品焊接试板。
制备产品焊接试板的要求如下:
(1)试板应由施焊容器的焊工,采用与施焊容器时相同条件和相同焊接工艺进行焊接。
(2)试板必须在筒节A类纵向焊接接头的延长部位与筒节同时进行焊接。
(3)有热处理要求的容器,试板应随容器一起进行热处理。
(4)试板的尺寸宜为长400~600mm,宽250~300mm。
(5)焊工完成试板焊接后应打上自已的代号钢印,经检验员外观检查合格后,再打上检验员的代号钢印。
产品焊接试板的检验与评定应符合下列规定:
(1)产品焊接试板的焊接接头经外观检查合格后还需经100%射线检测,合格标准与所代表容器焊接接头的合格标准相同。
(2)经外观检查和射线检测合格的产品焊接试板按《钢制压力容器》GB150附录E进行评定。
当容器在下列情况下,还应对产品焊接试板进行复比(V型缺口)低温冲击试验:
试验温度应符合容器使用温度或图样规定。
试样尺寸、试样截取好、试验方法及试验结果均应符合《钢制压力容器》GB150附录E的有关规定和要求:
(1)当设计温度小于0℃时,厚度大于25mm的20R钢板,厚度大于38mm的16MnR、15MnVR和15MnVNR钢板制造的容器,任何厚度的18MnMoNbR、13MnNiMoNbR和Cr-Mo钢板。
(2)当设计温度小于-10℃时,厚度大于12mm的20R钢板,厚度大于20mm的16MnR、15MnVR和15MnVNR钢板。
(3)试验温度应符合容器使用温度或图样规定。
试样尺寸、试样截取好、试验方法及试验结果均应符合《钢制压力容器》GB150附录E的有关规定和要求。
(4)当焊接接头尺寸小至无法制备5×10×55(mm)小尺寸冲击试样时,可免做低温冲击试验。
当试验的结果达不到《钢制压力容器》GB150附录E的要求时,可按附录E的规定取样进行复验。
如复验结果仍达不到要求,则该产品焊接试板为不合格。
当产品焊接试板被判为不合格时,可将试板及其所代表的产品重新进行热处理,然后按上述要求再进行试验。
要求作晶间腐蚀倾向试验的奥试验不锈钢容器,可从产品焊接试板上要切取检查试样,试样应不小于两个,试样的形式、尺寸、加工和试验方法均应按《不耐酸钢晶间腐蚀倾向试验方法》GB4334进行。
试验结果按产品技术条件或设计图样要求进行评定。
7)无损检测
焊接接头无损检测应符合下列规定:
(1)容器无损检测人员,应具有相应的资格证书。
(2)焊接接头的无损检测,对有裂纹倾向的焊接接头应在焊后至少24小时方可进行。
(3)容器中的A类、B类焊接接头,凡符合下列条件之一者,应按图样规定的检测方法,进行100%的射线或超声波检测:
①钢板厚度δn大于30mm的碳素钢、16MnR;
②钢板厚度δn大于25mm的15MnVR、15MnV、20MnMo和奥氏体不锈钢;
③钢板厚度δn大于16mm的12CrMo、15CrMoR、15CrMo以及其它任意厚度的Cr-Mo低合金钢;
④材料标准抗拉强度下限值σb大于540Mpa的钢材;
⑤进行气压试验的容器;
⑥图样注明盛装毒性为极度危害或高度危害介质的容器;
⑦嵌入式接管与筒体或封头对接连接的A类焊接接头;
⑧以开孔中心为圆心1.5倍开孔直径为半径的圆中所包容的焊接接头;
⑨被补强圈、支座、垫板、内件等覆盖的所有焊接接头,以及先拼焊后成形的封头上的所有拼接焊接接头;
⑩设计压力大于5Mpa的容器;
第二类压力容器中易燃介质的反应器和储存容器;
设计选用焊接接头系数为Ф1.0的容器;
图样要求100%检测的容器;
公称直径DN不小于250mm的接管与长颈法兰、接管与接管对接连接的焊接接头。
对于上述百分之百射线或超声波检测的焊接接头,当母材厚度大于38mm时,每个焊接接头还应进行20%且不小于250mm局部超声波或射线检测复查。
所有T型接头部位必须复查,其它焊接接头是否需要用超声波或射线检测进行复查以及复查的长度应按图样要求执行。
除A类及B类焊接接头,可做局部检测,检测方法按图样规定,检查长度不得少于各条焊接接头长度的20%且不小于250mm。
局部检测时,所有的T型连接部位以及拼接封头的对接接头,必须进行检测。
经局部检测的焊接接头,若在检测部位发现超标缺陷,应进行不少于该条焊接接头长度10%的补充检测,且不小于250mm,如仍不合格,应对该焊接接头全部检测。
(
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