焊接方案教案资料.doc

焊接方案精品文档南钢新2号高炉2500m3工程炉体系统焊接方案编制人:审核人:批准人:十九冶南钢项目部2005年4月1.编制依据： 1.1重院提供的南京钢铁股份有限公司2500m3高炉工程 炉体系统施工图（图号387.07TJ0502）；1.2我公司编制的南京钢铁股份有限公司2500m3高炉工程 高炉系统钢结构安装工程施工组织设计；1.3冶金部标准冶金机械设备安装工程施工及验收规范 炼铁设备（YBJ208-85）；1.4 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-98）1.5 钢结构工程施工及验收规范（GB50205-2001）1.6 高炉炉壳 技术条件（YB4079-91）1.7 我公司编制的焊接工艺评定报告：50mm、BB503板手工电弧焊对接立位焊接工艺50mm、BB503板手工电弧焊对接横位焊接工艺40mm、BB503板CO2气体保护焊对接平位焊接工艺2.概况：南京钢铁股份有限公司2500m3高炉工程炉体结构高为43.200m，最大直径为14.5m,最小直径为3.1m 。共分为炉壳底板、炉缸1段、炉缸2段、铁口段、炉缸3段、风口段、炉腹段、炉腰段、炉身1段、炉身2段、炉身3段、炉身4段、炉身5段、炉身6段、炉身7段、煤气封罩1段、煤气封罩2段、煤气封罩3段、煤气封罩4段、煤气封罩5段等20带。有20mm、40mm、50mm、60mm、65mm五种厚度；总重572t；焊缝总长1099.526 m（其中底板焊缝长度为90.466m，炉壳环缝为699.875m，立缝为309.185m。高炉炉壳钢材选用按宝钢标准要求生产BB503钢，高炉炉底板采用Q235-B钢（GB700-88）。BB503钢均要求正火状态供货。高炉炉壳安装2005年6月至11月,工期为152天，并于2005年11月初安装完毕交筑炉公司进行耐火砖砌筑。炉壳共20带，炉底板安装6天，铁口带、风口带组装、安装每带为9天，其它炉壳组装、安装每带为7天，特殊原因影响时间在内，所有工期包括焊接时间。因此，本高炉的焊接具有工程量大、工期短、技术质量要求高（雨季施工质量难控制）和焊接变形不易控制等特点。高炉壳体分带图见附图1；高炉焊缝布置图见附图2；高炉底板焊缝布置图见附图3；高炉焊接防雨措施见附图4。3.高炉焊接工艺3.1编制依据3.1.1现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-98）3.1.2钢结构工程施工及验收规范（GB50205-2001）3.1.3高炉炉壳 技术条件（YB4079-91）3.1.4 我公司编制的焊接工艺评定报告：50mm、BB503板手工电弧焊对接立位焊接工艺50mm、BB503板手工电弧焊对接横位焊接工艺40mm、BB503板CO2气体保护焊对接平位焊接工艺3.2焊接方法的选择对于=4065mm的大厚度壁板焊接，由于其拘束度大，焊缝冷却速度快，焊接层次多，虽然钢材的焊接性能是好的，但还是要注意防止冷裂纹和气孔、夹渣等焊接缺陷的产生。为确保焊接质量，提高焊接效率，在南京钢铁集团有限公司炼铁新厂2500m3高炉炉壳壳体的焊接中，结合我公司以往攀钢4号高炉（1350）、昆钢6号高炉（2000m3）、南钢1号高炉（2000 m3）等炉壳焊接的成功经验，高炉炉壳焊接采用半自动CO2气体保护焊，焊丝牌号为YJ502的CO2气保护药芯焊丝。3.3焊接设备3.3.1高炉炉壳半自动焊设备，主要由焊接电源、送丝机、焊枪组成。半自动CO2气体保护焊采用DC600林肯焊机及500KR2松下焊机。DC600是美国林肯公司制造的多工艺，可控硅直流电源，能够得到理想电弧特性，在恒压、恒流下产生优质电弧。LN-9GMA送丝机，是林肯公司推出适合高速模式细化熔化极气体保护焊工艺，送丝速度范围2.0324.9m/min，可事先输定工艺评定参数，并可一直精确保证下去。林肯焊机与其它焊机相比较飞溅减少约60%，提高焊接稳定性；操作简单、使用便利，各种开关、调节器等数字一体化全集中送丝机上；现场适用性好，采用抗灰尘、抗冲击的全金属机壳；采用平稳性、送丝性能更好的新型焊枪；细致周到的安全性考虑。YD-500KR2型为松下晶闸管控制CO2/MAG自动焊机。手工焊选用ZX7(IGBT)500S/ST逆变式直流焊机。最大特点是无论大小电流焊接均很稳定，焊把线长时压降很小，现场使用是非常可贵的。配备气刨专用的ZX7630焊机，用此种焊机刨缝特别光滑平整，可提高碳弧气刨的刨缝质量，确保根部焊接质量。3.4焊接材料3.4.1 BB503钢的化学成份及力学性能BB503钢的化学成份 化学元素钢 号CSiMnPSNbTiAlNVBB5030.120.180.30.61.251.600.0250.020.010.0350.0080.0350.010.050.007/BB503钢的力学性能 化学元素钢 号钢板厚度(mm)抗拉强度b(N/mm2)屈服强度s(N/mm2)延伸率s(%)V型0 冲击功(J)1800冷弯BB503174049061031521(纵向试样)47d=3a4029523(BB503钢板供货状态为正火状态)3.4.2 YJ502 CO2气保焊药芯焊丝符合GB/T10045-2001 E501T-1和AWS A5.20 E71T-1标准。其特点有：全位置焊接；电弧稳定，低飞溅，烟尘少，脱渣性好；焊缝成形好，熔敷金属流动性好；熔深大，抗气孔能力强；焊缝致密，力学性能好。 熔敷金属的化学成份（%） 化学元素牌 号CSiMnPSYJ502保证值0.180.901.750.030.03实测值0.050.531.540.0160.008熔敷金属的力学性能 化学元素牌 号屈服强度s(N/mm2)抗拉强度b(N/mm2)延伸率s(%)V型-20 冲击功(J)YJ502保证值4004802227实测值45054028104适用的焊接参数范围焊丝直径送丝速度（cm/min）推荐电压（V）焊接电流（A）焊丝熔化速度(Kg/hr)焊缝熔敷率(Kg/hr)1.2mm44521-231301.51.270022-241802.31.295525-272203.21.2127027-292654.31.2159030-323055.41.2不同焊接位置的焊接参数 焊接位置牌 号1G2F2G3G（UP）4GYJ5021.2mm电流（A）230-260230-260200-240200-240160-220电压（V）26-2926-2925-2825-2823-263.5焊接工艺评定 由于设计、制作、安装及其它焊接变数会影响到所进行的焊接工作，诸如板材化学成分、板材表面条件（如油污及氧化皮）、板厚、预热、冷却、接缝装配、保护气体类型、气体流量及所使用的设备等变数都会影响所期待的焊接结果。对于不同的条件应进行适当的调整，应根据实际施工条件对工艺进行试验。根据合格工艺评定报告，编制焊接工艺规程和焊接工艺卡。并以此作为现场焊接规范，要求焊工严格执行。3.5.1工艺要求为了在高炉壳体焊接上得到最佳的机械性能、抗裂纹性能及硬度，采用预热并控制层间温度。这在多道焊及厚板焊接时特别重要。不同的工作条件、施工标准、工件合金成分以及拘束度较大等因素也影响预热温度和层间温度的控制。以下的最低预热温度和层间温度为所推荐的最低值。如发生裂则需要更高的预热温度和层间温度。预热温度与板厚的关系板厚mm预热温度层间温度4010013040-651201503.5.2 焊接操作方法干伸长（导电嘴到工件的距离：TTW） 导电嘴应如图所示与喷嘴 平齐或缩进3.2mm 3.2mm 干伸长=20mm 焊枪角度： 15-20 焊接方向 0-5 焊接方向 拖曳角度 推进角度焊枪角度定义为焊枪在行进方向的倾斜角度。推进角度或拖曳角度为焊丝的轴向与焊缝的垂直线之间的夹角，如图所示。在平焊、横焊或仰焊时建议用拖曳方式进行焊接。垂直焊接时建议用小角度推进方式进行焊接。3.6焊前准备：3.6.1焊工：高炉的焊接工作应由持有质监局颁发的锅炉压力容器、压力管道特种焊工合格证的焊工担任并只能从事合格证注明合格焊位的焊接工作。由于高炉的焊接量相当大，工期要求紧，劳动强度高，质量要求严，所以特别要求高炉的焊接工作应由身体好、技术高、责任心强的焊工担任。焊工人数：不少于18人。3.6.2焊接设备和辅助机具：序号名 称规 格 型 号单位数 量1林肯直流电焊机DC-600台52松下CO2电焊机500A台63直流电焊机400A台204空压机6m3/h台25焊条烘烤箱450，容量100Kg台26焊条保温筒W12020只207风动磨光机180只508电动角向磨光机125只209碳弧气刨工具套23.6.3焊材：根据设计要求，高炉炉壳焊接采用的焊材其质量、力学性能和化学成分应符合国家焊条标准的规定，并要求提供质量证明书并且质量证明书上项目齐全。用于高炉焊接的焊材储存在干燥并通风良好库内，需专人和专房保管，焊材存放于离地和墙300mm以上的货架上，库房的相对湿度不宜大于60%。温度高于5，使用前，应检查焊材包装是否完好。严禁将破损包装的焊丝直接用于高炉炉壳焊接，另外对于被雨水淋湿的焊丝严禁使用用于高炉焊接的焊材，必须专人进行烘烤、发放和回收，并做好焊材烘烤、发放和回收记录，以及每天的温度、湿度记录。焊接用CO2气体应具有出厂质量合格证。其纯度CO299%，O20.1%,H2O2m/s），应采用挡风板或挡风罩，挡风板夹于焊枪两侧，底部采用橡胶板，并由专人在焊道处，测定风速，负责记录施焊环境。3.7.8焊接中应密切观察熔池形成情况，发现异常立即停机，并找出原因，无法确定原因时应向焊接技术人员报告，一同分析解决。3.7.9 在每次熄弧时，应填满弧坑，并剪掉焊丝端部的圆球，接头处应打磨成斜坡，方可焊接，以免造成夹渣缺陷。焊道中的层间接头应错开30mm40mm。3.7.10焊接操作人员应认真填写施焊记录，焊接技术员按记录绘制焊工焊接部位排版图。4.主焊缝的焊接4.1 严格按工艺评定要求进行，施焊前及施焊过程中应排除一切影响焊接的不利因素。施焊时所有工艺参数及敷焊层次序应与工艺评定基本相同。4.2 焊接顺序焊接顺序总的原则：每带先焊立缝。在每带立缝焊接之前，其下一带炉壳的立缝应焊接完毕，其上一带炉壳应安装到位并找正完毕。相邻两带立缝焊接完毕之后，即焊其间的横缝。先焊内侧，后焊外侧。内侧焊完后，即进行外侧碳弧气刨清根，并把间隙垫及点固焊道全部刨掉，然后焊接外侧。焊接工位布置应均匀分布，同速同向分段退步焊接，为确保层间温度，每一段分为8001200mm长为宜。每一焊道焊完后，方可转入相隔的下一道焊接，以保证高炉焊缝在组焊中的可靠性。4.2.1 立焊缝高炉坡口形式的选择根据图纸技术要求，或参考选用有对称X形，坡口角度为55o，间隙为4mm。焊接施工全在组合平台进行，每一带炉壳的立缝需对称焊，焊口在焊前一律用电动角向磨光机或风动角向磨光机打磨。焊接开始需间断起弧，一般起弧电压比焊接电压高12V，起弧电流要大50A左右，打底焊接中注意保证焊丝在坡口两侧熔化均匀，防止焊偏而造成夹渣、未熔合等缺陷，并通过调整摆频、摆宽、焊速来控制熔池成形均匀，形成微平微凹的焊道，以便于清渣；填充中的摆宽以焊丝摆到坡口一侧，并将坡口熔化12mm为宜；盖面时，为保证焊缝的外观成形质量，在盖面焊的前一层焊缝应注意调节焊接速度，使盖面焊之前的坡口深度保持在2mm左右，以利于盖面。为保证焊接质量立缝必须焊上与炉壳厚度相同、长度大于200mm的钢板作引弧板和收缩板，如下图所示。立缝的首末端的焊肉应达到引弧板100mm以上。立缝都是先焊内口，气刨刨外口，内口焊三层焊肉就开始气刨刨外口，刨后可以焊外口三、四层焊肉再内口外层焊接二层，再焊外口外层焊缝二层。在外口和内口象这样交叉焊接直至盖面完成。每条焊缝应连续一次焊完，如因特殊原因停焊，应采取措施（即焊后采取250350的消氢处理，重新焊接前要进行120150的预热）防止出现裂纹，重新施焊前应仔细检查，确认无裂纹后才能焊接。4.2.2 横焊缝高炉炉壳横缝对接时，采用不对称K形坡口，坡口外小内大，外坡口45，内坡口40。由于炉壳板厚不同，炉壳又有斜度，所以坡口形式、尺寸有些差异、坡口角度都开在上面一块板下端，当两板厚不等时，厚板要削薄过渡。施焊前，应将纵缝端部多余焊肉刨去，并进行修磨，以便于横焊焊接，每层间的起焊位置应错开80mm100mm，且离开丁字缝200mm。打底焊，焊枪垂直于焊道中心，采用之字形运条方式，通过微焊枪高度来保证焊丝在坡口两侧熔化均匀，以免焊偏造成未熔合及夹渣；填充采用压道焊，在填充中尽量将焊丝中心对准底层焊道熔合处，可将底层焊肉可能存在的缺陷消除，并在填充中根据焊道实际情况微调各参数，保证每层尽量平整，为盖面打好基础；盖面前，熔敷金属厚度应离表面约2mm左右，保证熔池略高于母材，坡口表面熔化1mm2mm。以后每道保证熔池压到前一道最高处，焊道成形略高于或与前一道持平。最后一道关系整个焊道成形，保留34mm左右最好。4.2.3 底板：底板的焊缝布置及顺序，见附图3，按如下顺序施焊：1. 施焊底板边缘板之间的对接缝中将被壁板压住的约为250mm长的一段焊缝（R68507100间）；2. 待炉壳安装到风口带，焊接完炉缸（指立缝焊接完），找正完炉缸一、二带和铁口带三带后，再焊接底板；3. 底板中间板部分按图3所示、上系顺序执行；4. 施焊焊接孔内底板与垫梁间的角焊缝； 5. 在炉缸一、二段立缝施焊完（拼装平台上已焊完）并吊装就位后，施焊炉缸一段与底板边缘板间的角焊缝； 6. 边缘板间剩余对接缝施焊； 7. 中间板与边缘板间环形缝焊接； 8.待水冷壁安装完毕后再焊接炉缸一带与环板间的内外加劲 4.2.4炉壳托圈：炉壳托圈的焊接应在炉壳组焊完毕之后进行。炉壳的现场开孔和设备焊接亦应在炉壳组焊完毕之后进行。5.焊接变形的控制：由于前述几方面的原因，对高炉的焊接变形控制是比较困难的，须从辅助加固措施和焊接工艺措施两方面进行。5.1辅助加固措施：在炉壳构件找正完毕后，为防止施焊过程中造成几何尺寸的较大变化和错边超标、角变形过大等缺陷，在立缝内侧用型钢加固，防止焊缝向内角变形，在每带的上下口用钢丝绳、倒链、型钢、丝杠进行加固，防止直径差超标，要用型钢钢板等做成工卡具固定。所需材料见表：序 号名 称规 格单 位数 量备 注1工 字 钢I12Kg24002工 字 钢I25aKg35003角 钢908Kg32004钢 板=25Kg70005槽 钢10Kg3500合 计196005.2焊接工艺措施：5.2.1环缝的焊接应先焊完内侧，在外侧清根打磨，然后施焊外侧焊缝。立缝先焊内侧焊缝，在外侧清根打磨后焊外口外层焊缝二层但要至少留二至三层焊缝不焊，再内口外层焊接二层。在外口和内口象这样交叉焊接直至盖面完成。5.2.2焊工的焊接应在统一指挥下，采用分段退步对称焊法，同时同向等速焊接；立缝的焊接，四条焊缝安排的焊工应同时施焊；环缝的焊接，应根据参加焊接的人数，均匀划分为相同的等份，使每位焊工焊接长度相同。每位参加焊接的焊工，所用的焊接规范应一致，焊接电流的最大值与最小值相差应小于15A。在焊接过程中，各焊工应保持同步。5.2.3每条焊缝应连续一次焊完，如因特殊原因停焊，应采取措施防止出现裂纹，重新施焊前应仔细检查，确认无裂纹后才能焊接。5.2.4焊缝“T”型接头的处理：立缝两端应焊满，横缝焊接至与立缝相交时，要特别注意，加强该处的层间清理，避免在此处起弧和熄弧，防止缺陷的产生。5.2.5底板焊接前，利用底板上开好的焊接孔将压码焊在垫梁上，用铁楔压紧底板，以控制焊接变形。在焊完底板中间板拼缝和焊接孔与垫梁间角焊缝之前不得送开压码，必要时将压码点焊固定。6.焊接质量控制工艺：6.1焊接环境要求：当有雨、雪，或风速超过要求时（CO22m/s;自保护焊14m/s;手工电弧焊9m/s），若没有有效的防护措施，禁止施焊；在焊接过程中应测量并记录天气情况、温度、湿度和风速。为保证焊接过程顺利进行，需制作一施工雨蓬，见附图4。6.2 要求按焊接工艺执行，严格控制线能量，强调半自动焊时的同向、同速的焊接。6.3打底焊前，对于间隙超过6mm处，应先在一侧坡口上堆焊，将间隙减小至6mm,再进行打底焊。6.4层间接头：每层焊缝各层焊道的起头和收尾及层间接头均应错开50mm以上，分散缺陷集中点和焊接偏析，标准焊接质量。层间清理落实到位，做到自检与互检相结合。6.5打底焊及中间层的焊接：打底焊可采用连续焊法或熄弧焊法焊接，视间隙大小而定，但必须保证熔透钝边。包括打底层在内的前三层必须分段退步焊，以后各层可用直通焊法。6.6层间清理：每层焊道焊完后，打掉焊渣，仔细检查，用磨光机清除夹渣、气孔、裂纹等缺陷，以保证焊层与母材间、各焊层间熔合良好，防止产生夹渣和未熔合等缺陷。6.7焊根的清理：焊根的清除采用碳弧气刨，用磨光机修磨刨槽。6.7.1用碳弧气刨从打底焊的背面将定位焊道和打底焊道一起刨掉，为减少焊接工作量，降低材料消耗，应尽量减少刨槽的深度。但刨的深度应视打底焊道质量和穿透情况而定。6.7.2碳弧气刨要求电流为350500A，采用直径8mm的碳精棒；需0.40.6MPa的压缩空气气源，采用直流反接。6.7.3碳弧气刨操作应由技术熟练、责任心强的气刨工担任。操作时，应尽量弧长、刨速、碳棒倾角稳定均匀，以达到刨槽平直、光滑、深浅宽窄一致的要求。6.7.4气刨清根后的刨槽，用磨光机磨去刨槽表面的渗碳层和夹渣等缺陷，并打磨圆滑。6.7.5打磨完毕后，焊工应和检查人员对其进行检查确认，无目视缺陷方可进行焊接作业，有裂纹怀疑时进行着色检查。6.8 药芯焊丝防潮措施，当每天结束焊接时，应用塑料袋加硅胶干燥剂将焊丝密封。6.9保护气体质量是影响焊缝质量的一个关键环节，当CO2气体压力小于1MPa，瓶内水蒸气急剧上升，在焊道易出现氢气孔，因此当CO2气体压力小于1MPa时应及时更换。6.10 高炉组焊中，技术员与检查员应密切配合，协助检查作好记录，每班交接应有详细记录，对有问题部位，必须注明处理方法及造成缺陷的原因，以防再次发生。6.11 焊接中，严格将现场质量保证体系落实到位，做到人员职责明确。7. 焊后清理和质量检验7.1清理主要是指吊耳、马架和引弧板的割除。气割前须对与壳板焊接处预热，预热温度与焊接时相同，割后用砂轮磨平。7.2 外观质量检查7.2.1 焊工应将其所焊焊缝表面的药渣及飞溅物清理干净，打上焊工钢印代号，在对其所焊焊缝自检合格的基础上，由专检员进行外观检查。7.2.2 合格标准A.不允许有表面裂纹、气孔、夹渣、熔合性飞溅；B.咬边和表面凹陷，深度不大于0.5mm，长度不大于焊缝全长的10%，且小于100mm；C.表面加强高应不大于3mm；D.焊缝宽度盖过每边2mm；E.对口错边量不大于3mm。焊接表面质量检查标准：项次项 目允许偏差（mm）检验方法检验人检验日期一级二级三级1对接焊缝焊缝余高（mm）B200.520.52.50.53.5用焊缝量规检查专检焊接完后检查B200.530.53.50.54焊缝错边0.1且不大于20.1且不大于260+3焊缝余高（mm）k60+1.5k60+33T型接头要求焊缝K型焊缝（mm）k/20+1.5用焊缝量规检查自检专检焊接完后检查注：b为焊缝宽度k为焊角尺寸为母材厚度7.3 探伤要求：高炉外壳对接焊缝的内部质量检验用超声波方法进行。探伤执行的标准及探伤比例、合格级别严格按施工图纸技术要求及相应的标准规范执行。检查数量：当手工焊时抽取焊缝总长的10%；当自动焊时，抽取焊缝总长的5%。检查部位：全部接头的丁字焊缝；截面改变处和管道交叉处；在外观检验有异议的部位，或检验人员指定的部位。焊缝的无损探伤采用超声波方法，按压力容器无损检测（JB4730-94）中规定的级焊缝执行。8.焊缝返修8.1根据探伤报告确定的缺陷性质、位置与深度，制定返修工艺措施。8.2用碳弧气刨从较浅的一侧将缺陷清除，打磨干净，确认缺陷清除干净。8.3将待补焊部位打磨成宽度均匀，表面平整，便于施焊的凹槽，两端应有1：4的坡度。8.4与焊工共同找出产生缺陷的原因，提出改进措施；补焊工艺要求与正式焊接相同。8.5返修焊缝的性能和质量要求与原焊缝相同。8.6同一部位的返修次数不能超过三次。9安全9.1必须严格遵守焊接作业操作规程，个人劳保用品穿戴齐备。9.2几人交叉同时焊接时，遮盖措施必须严密。9.3高炉内焊接、气刨和打磨作业时，必须加强通风。9.4使用磨光机作业时，尤其注意正确操作，防止砂轮片伤己伤人。十九冶南钢项目部工安作业队2005.4附：1.炉壳分带图 2.焊缝布置图 3.底板焊缝布置图4.防雨措施图业主单位意见：监理单位意见编制单位批 准审 核编 制日 期收集于网络，如有侵权请联系管理员删除