45-80化肥厂管道焊接施工方案.doc

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一、工程概况
1.1工程名称：
河南心连心化肥有限公司采用洁净煤气化技术进行原料结构调整项目（简称河南心连心化肥结构调整项目）
1.2工程地点：河南·新乡·郎公庙
1.3建设规模：
新建年产45万吨合成氨、两套年产40万吨尿素装置
1.4设计单位：华陆工程科技有限责任公司
1.5监理单位：河南中大工程监理公司
1.6工程范围：
1.6.1储运与包装：213破碎楼 207备煤筒仓 211A1#带式输送机栈桥 211B2#带式输送机栈桥 211C3#带式输送机栈桥 211D4#带式输送机栈桥 211E5#带式输送机栈桥 214A1#转运站 214B2#转运站 214C3#转运站 214D4#转运站 839A1#尿素转运站 839B2#尿素转运站 839C3#尿素转运站 840A1#尿素输送栈桥 840B2#尿素输送栈桥 840C3#尿素输送栈桥 840D4#尿素输送栈桥 840F5#尿素输送栈桥 842尿素包装楼 168袋装库及装车站台。
1.6.2净化：706低温甲醇洗 707液氮洗
1.6.3压缩：672B氨合成压缩机房 802C02压缩、氨合成循环机主机、低温甲醇洗循环气压缩机。
1.6.4尿素：801尿素装置（含高压管道的安装，高压管道实行工厂预制化） 838尿素造粒塔。
1.6.5氨冷冻：709氨冷冻（离心式冰机）。
1.6.6外管:083全厂工艺及供热管道 083A气化界区主管廊 083B氨合成界区主管廊。
1.6.7供电及中控：302A第一循环水变电所 302B装置变电所 307C中央控制室变电所 307煤运变电所、厂区公用桥架及电缆 152中央控制室。
1.6.8其它：307A第二循环水变电所 222脱盐水变电所，化水与变换标段的电气和仪表及全厂遗漏部分。
1.7工程特点：
本工程采用先进的生产工艺，多为高中压系统，涉及介质种类多，管道材质多，低温系统多，管道施工及焊接工艺要求较高，所以应制定科学的管道施工和焊接工艺文件，合格焊工施焊，加强无损检测等质量控制，确保工程质量。本工程管道的设计压力从真空到22MPa不等，温度从零下192度到零上300度不等。材质方面所有化肥厂使用的碳钢管，合金钢管，低温钢及不锈钢材质均有涉及。多数管道材质为碳钢、合金钢、不锈钢，材质种类多。管道口径不等，整体管径偏中、偏大的数量较多，管壁较厚。碳钢Q235-B、20、20G、奥氏体不锈钢304（0Cr18Ni9）、304L（00Cr19Ni10）、316L（00Cr17Ni14Mo2）、316Lmod（00Cr17Ni14Mo3N）、A333 Gr.6等。主要工作介质有：液氨、甲铵液、尿液、尿素熔融液、液氨、二氧化碳、蒸汽、冷凝液、甲醇高中低压氮气、火炬气等。对整个工程而言，316Lmod尿素级超低碳不锈钢管线焊接和低温甲醇洗低温管道A333 Gr.6的焊接是关键，一方面要求具有先进合理的焊接工艺、优秀的焊工素质，另一方面要求必备良好的管理、全方位的过程控制。
二、编制依据
2.1建设单位提供的招标文件（XLX-FP-GY-AZ-01～13）；
2.2《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》(GB50236-2011)；
2.3《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011；
2.4《碳素钢及合金钢管道焊接工艺标准》（QB/12JG6.05-2005）；
2.5《低温用钢的焊接》机械工业出版社 2009.9
2.6《低温压力容器用低合金钢钢板》（GB3531-2008）
2.7《石油化工低温钢焊接规程》（SH/T3525-2004）；
2.8《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》(GB50683-2011)；
2.9《工业金属管道工程施工规范》(GB50235-2010)；
2.10《工业金属管道工程施工质量验收规范》(GB50184-2011)；
2.11《化工金属管道工程施工及验收规范》HG20225-95；
2.12《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》SH3501-2011
2.13《承压设备无损检测》JB/T4730.1-6-2005；
2.14设计文件及图纸要求和本公司编写的有关技术要求等。
三、施工计划安排和保证措施
3.1 施工安排和进度计划
焊接虽然属于重要的特殊过程，但在施工中却属配合工种，具体施工计划安排是随管道专业的工作面展开情况而定的，每个施焊焊工必须积极的配合管道班组施工，在高质量前提下高速度焊好每一个焊口是完成施工计划的保证。
3.2施工计划的保证措施
3.2.1 管理措施
3.2.1.1充分发挥公司的统一协调职责，根据施工进度，协调安排，确保工程有足够的合格焊工配合管道施工。
3.2.1.2为加快工程进度，在时间安排上，适量加班加点，节假日不休息，有效地缩短施工工期。
3.2.1.3加大焊接设备投入，推广先进的焊接新工艺，提高机械化施工程度，加快施工进度。
3.2.1.4建立协调制度，每周召开一次现场会，每日召开施工协调会。加强信息反馈，及时调整计划。
3.2.1.5 积极主动和监理公司、业主配合，提高效率。
3.2.2 技术措施
本工程将列为公司科技推广示范工程，大力推广新设备、新技术、新材料、新工艺，在以先进的施工技术和过硬的施工队伍为技术保障的基础上，本公司内部的技术标准和关键施工工艺也将用于该工程项目。
四、劳动力与机具投入计划
4.1 劳动力配备计划
项目部对焊接专业施工人员实行动态管理模式，将根据工程进度计划需要，随时调动施工人员。及时从集团公司组织合格焊工进场。密切配合管道专业施工，以保证工程进度的顺利完成。
劳动力配备计划表 表1
专业
2012
2013
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
焊工
15
30
35
40
50
70
90
80
60
45
35
探伤
3
3
3
4
6
7
8
8
5
4
3
合计
18
33
38
44
56
77
98
88
65
49
38
4.2 计划投入的主要施工机械设备表（见下表）
表2
序号
机械设备名称
型号规格
数量(台)
能力
备注
1
砂轮锯管机
φ400、φ350
6
完好状态

2
磨光机
φ100
100
完好状态

3
交流电焊机
BX1300～500
50
完好状态

4
硅整流电焊机
ZX7-400
40
完好状态

5
等离子切割机
500℃
4
完好状态

6
焊条烘干箱
PPAWM—24A4
2
完好状态

7
预制管道自动焊机
φ400、φ350
1
完好状态

备注：根据工程需要，随时投入所需施工机械设备。
五、管道焊接的一般要求
5.1对焊接技术文件的要求
压力管道施焊前，应按规定进行焊接工艺评定，并依据焊接工艺评定编制焊接工艺技术文件，用以指导焊接施工。焊工按指定的焊接工艺卡（焊接作业指导书）施焊。焊接工艺卡应与相对应钢材的焊接工艺评定进行编制，并按程序进行审批。
5.2对焊工的要求
5.2.1从事压力管道焊接的焊工应持有相应项目的焊工合格证书，方可参加相应项目的施焊。
5.2.2焊工应在合格的焊接项目内从事管道的焊接，且在有效期内。
5.2.3焊工应具备一定的焊接经验，和熟练的焊接技艺，能够胜任所焊接的项目。
5.3对焊接材料的要求
5.3.1焊材的选购应选国家定点厂家出产的产品，所有焊材必须有合格的“材质证明”，焊材的入库、堆放、保管、烘干、领用等必须按公司有关的管理制度严格执行。
5.3.2焊条使用前应按焊条说明书或焊接作业指导书的要求进行烘焙干燥，并认真填写焊材烘干、领用记录，以杜绝用错焊条(丝)的事故发生。
5.3.3当班所剩焊条和焊条头应退回烘干室，按规定做好标识重新烘干，焊条领出后应在规定时间内焊完，超过4个小时应再次烘干，经二次烘干仍未用完的焊条不得用于正式工程。
5.3.4在施焊过程中，应使用保温筒盛装焊条，在使用过程中保持干燥。
5.3.5焊材贮存库内应有良好的通风条件。
5.3.6焊丝在使用前必须进行清理，直至全部露出金属光泽(有锈坑的严禁使用)。

5.4对焊接环境的要求
5.4.1手工电弧焊时，风速不得大于8m/s，氩弧焊时，风速不得大于2m/s；
5.4.2相对环境湿度不得大于90%；
5.4.3下雨或下雪天气不得露天施焊及防止管内穿堂风；
当出现以上情况之一时应采取防护措施，或停止焊接工作。
5.5对焊缝的布置要求
5.5.1 钢板卷管或设备的筒节与筒节、筒节与封头组对时，相邻两节间纵向焊缝间距应大于壁厚的3 倍，且不应小于100mm；同一筒节上两相邻纵缝间的距离不应小于200mm。
5.5.2 管道同一直管段上两对接焊缝中心间的距离，当公称尺寸大于或等于150mm 时，不应小于150mm；当公称尺寸小于150mm 时，不应小于管子外径，且不应小于100mm。
5.5.3 卷管的纵向焊缝应置于易检修的位置，且不宜在底部。
5.5.4 有加固环、板的卷管，加固环、板的对接焊缝应与管子纵向焊缝错开，其间距不应小于l00mm。加固环、板距卷管的环焊缝不应小于50mm。
5.5.5 加热炉受热面管子的焊缝与管子起弯点、联箱外壁及支、吊架边缘的距离不应小于70 mm；同一直管段上两对接焊缝中心间的距离不应小于150mm。
5.5.6除采用定型弯头外，管道对接环焊缝中心与弯管起弯点的距离不应小于管子外径，并且不应小于100mm。管道对接环焊缝距支、吊架边缘之间的距离不应小于50mm；需进行热处理的焊缝距支、吊架边缘之间的距离不应小于焊缝宽度的5 倍，且不应小于100mm。
5.5.7 不宜在焊缝及其边缘上开孔。当必须在焊缝上开孔或开孔补强时，应对开孔直径1.5倍或开孔补强板直径范围内的焊缝进行100%射线或超声波检测，确认焊缝合格后，方可进行开孔。被补强板覆盖的焊缝应磨平，管孔边缘不应存在焊接缺陷。
5.6对焊缝坡口加工要求
5.6.1当厚度小于3mm时，采用Ι型坡口，对壁厚3-40mm的管道宜采用V型坡口形式坡口。
5.6.2对一般的碳钢管道的坡口加工， 可采用氧乙炔焰加工，但必须用磨光机磨去影响焊接质量的表面层。坡口加工完毕，要检查坡口表面质量，以保证焊接质量。
对合金钢、不锈钢管道的坡口加工宜采用机械加工。
5.7对管口接头组对的要求
5.7.1壁厚相同的管道组成件对接时，应使内壁平齐，其错边量不大于1mm。
5.7.2壁厚不同的管道组成件对接，应按图1的要求进行加工、组对。
150
1.内壁尺寸不相等
£17
150
2.外壁尺寸不相等
£17

图1.不同壁厚管子坡口加工、组对要求
150
150
£17

5.7.3焊接接头组对前应用手工或机械方法进行清理，使管子内外表面在坡口两侧20mm范围内不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其它对焊接有害的物质。
5.8对接缝定位点焊的要求
定位焊要求与正式焊接工艺相同，定位焊长度一般为10～15mm，高度为2～4mm，且不超过管壁厚的2/3，焊肉不应有裂纹等缺陷，在施焊第一层前要用磨光机将定位焊焊肉两侧磨成缓坡形。
5.9焊接方法的选择
5.9.1 公称尺寸小于600mm，且设计压力大于或等于10Mpa，或设计温度低于-20℃的管道应采用氩弧焊打底或者能保证底部焊接质量的其他焊接方法或工艺。
5.9.2工艺物料管道和要求清洁度高的公用工程管道采用氩弧焊或氩电联焊，对于管内清洁度要求一般的管道采用电弧焊。
5.9.3中、高压管道采用氩弧焊或氩电联焊，低压管道采用电弧焊。
5.9.4公用工程管道低压介质或管内要求清洁度一般的介质管道焊接方式可采用电弧焊。如低压冷凝液、循环冷却水等。
5.9.5伴热管道焊接，碳钢伴热管采用氧乙炔焊或电焊，不锈钢伴热管采用电弧焊或氩弧焊。
5.9.6对含铬量≥3%或合金元素总量＞5%的焊件，采用钨极惰性气体保护电弧焊或熔化极气体保护电弧焊进行根部焊接时，焊缝内侧应冲氩气或者其它保护气体，或采用其它防止内侧焊缝金属被氧化的措施。
5.9.7低温钢单面焊底层焊道应采用钨极氩弧焊，必要时在背面冲氩保护或采用其他背面保护措施。
5.10焊前预热及焊后热处理
5.10.1焊前预热
5.10.1.1 当焊件温度低于0℃或者焊口被冰霜雪覆盖润湿时，焊接前首先将焊口外表面清扫干净，并预热到15℃以上，预热范围在坡口中心两侧各50mm左右，且预热要在破口两侧均匀进行，内外热透并防止局部过热。加热区以外100mm范围内予以保温，当被迫中断时，要用石棉布或者其他保温材料对焊缝及热影响区保温，使之缓冷，在恢复施焊前仍需按上述要求进行预热。焊接完成后，用石棉布或者其他保温材料对焊缝及热影响区保温，使之缓冷。
5.10.1.2 焊前预热的加热范围，应以焊缝中心为基准，每侧不应小于焊件厚度的3 倍，且不应小于100mm。
5.10.1.3要求焊前预热的焊件，其道间温度应在规定的预热温度范围内。碳钢和低合金钢的最高预热温度和道间温度不宜大于250℃，奥氏体不锈钢的道间温度不宜大于150℃。
5.10.1.4焊前预热应符合设计文件的规定，常用钢种的最低预热温度应符合下表所示。
常用钢种的最低预热温度 表4
钢种
焊前预热
壁厚δ（mm）
温度（℃）
20 20G
≥26
100～200
Q345
≥15
150～200
15CrMoG
全部
150～200
12Cr1MoVG
全部
150～200
09MnNiD
≥30
50～100
A333 Gr.6
≥30
50～100

5.10.2焊后热处理
5.10.2.1工业金属管道及管道组成件的焊后热处理应符合设计文件的规定，当设计文件无规定时，应按表5的规定执行，焊后热处理的厚度应为焊接接头处较厚组成件的壁厚。

管道热处理基本要求 表5
钢种
焊后热处理
壁厚δ（mm）
温度（℃）
20 20G
＞30
600～650
Q345
＞30
600～650
15CrMoG
＞13
700～750
12Cr1MoVG
＞13
700～750
09MnNiD
≥16
540～580
A333 Gr.6
≥16
600～640

5.10.2.2热处理的加热速率和冷却速率应符合下列规定：
5.10.2.2.1 当加热温度升至400℃时，加热速率不应超过205×25/t℃/h，且不得大于205℃/h。
5.10.2.2.2恒温后的冷却速率不应超过260×25/t℃/h，且不得大于260℃/h，400℃以下可自然冷却。
5.10.2.2.3恒温时间最高与最低温度差应小于65℃。
5.10.2.3焊后热处理注意事项
5.10.2.3.1采用局部加热热处理时，加热带应包括焊缝、热影响区及其相邻母材。焊缝每侧加热范围不应小于焊缝宽度的3 倍，加热带以外100 mm 的范围应进行保温。
5.10.2.3.1焊前预热及焊后热处理过程中，焊件内外壁温度应均匀。管道预热亦可用氧乙炔加热，焊后热处理宜采用电加热法。
5.10.2.3.1焊后热处理时，应测量和记录其温度，测温点的部位和数量应合理。
5.10.2.3.1经焊后热处理合格的部位，不得再进行焊接作业，否则应重新进行热处理。
六、压力管道及特殊材质管道焊接
6.1中低压碳钢管道焊接
本工程中设计有部分中低压碳钢管道，中低压碳钢管道的焊接应遵循以下施工原则进行施焊。
6.1.1进行氩弧焊时焊丝可采用TIG-J50，手工电弧焊条用E4303或E4315。
6.1.2焊件组装对口应将焊件垫置牢固，防止焊接和热处理过程中产生变形和附加应力。对口的局部间隙过大时，应设法修整到规定尺寸，严禁在间隙内加填塞物。
6.1.3除设计规定的冷拉口外，其余焊口应禁止强力对口，不允许利用热膨胀法对口。　
6.1.4对管径≥219mm的管道，氩弧打底的推荐焊接顺序下图所示：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
A 水平固定
B 垂直固定
Ⅳ

注：Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ为焊接顺序表示
6.1.5氩弧焊打底焊缝检查合格后应及时进行次层焊缝的焊接。多层多道焊缝焊接时，应进行逐层检查，经自检合格后应及时进行次层焊缝的焊接。
6.1.6为减少焊接应力变形和接头缺陷，对直径大于194mm的管子对接接头宜采取两人对称焊。
6.1.7施焊过程中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满，多层多道焊的焊接接头应错开。施焊过程中除工艺和检验上的要求分次焊接外，应该连续焊接完成。若由于客观环境的影响被迫中断时，应采取防止裂纹等缺陷产生的措施（如后热、缓冷、保温，防雨等），再次焊接时应仔细检查并确认无缺陷后，方可按焊接工艺的要求继续施焊。
6.1.8对需作检验的隐蔽焊缝，应经检验合格后，方可进行其他工序。
6.2高压管道焊接
6.2.1本工程中的高压管道主要是体现在尿素合成工序高压圈，该工序的管段采用工厂化预制，现场组对焊接。高压管道的材质为20G、316LMOD，为了确保焊接质量和管内的清洁度，高压管道的焊接均采用氩电联焊焊接工艺。
6.2.2焊机采用硅整流焊机或逆变焊机。
6.2.3焊条的选用根据焊缝金属与母材等强度原则，20G材质的管道焊条牌号选择J506或J507，规格Ø3.2-4.0mm；焊丝牌号选用TIG-J50焊丝，规格Ø2.5mm。
6.2.4钨棒型号选用WCe-20,规格Ø2.5mm。氩气要求纯度达到99.96%。
6.2.5管子、管件对口时应采用砂轮机清理坡口附近内外表面≧20mm的水、油、锈、漆、等松散氧化物，清理合格后应及时施焊。
6.2.6在焊接前对较厚的管壁应进行预热。预热时的加热范围，以对口中心线为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍，热处理的加热范围每侧不应小于焊缝宽度的3倍。
6.2.7当管道施焊环境温度低于0℃时，所有钢种在施焊处100mm范围内应预热到15℃以上。
6.2.8组对时除设计文件有特殊要求的冷拉伸或冷压缩焊口外，为防止焊接裂纹和减少应力，不得强行组对，与设备连接的焊口更应防止强行组对。
6.2.9管子、管件对接焊口的组对应做到内壁平齐，内壁错边量允许偏差见下表：

管道组对内壁错边量允许偏差表 表6

焊接形式
内壁错边量允许偏差（mm）
单面焊
不超过壁厚的10%，且≤1
双面焊
不超过壁厚的20%，且≤2
6.2.10定位焊接时，先用卡管器将待焊的两管头固定，校正调直，使两管同心一致，然后用氩弧焊电焊固定。定位点焊时，应在时钟的3点、6点、9点、12点的位置点焊，焊点长度为10～15mm,焊点厚2～3mm。定位焊缝是正式焊缝的一部分，要与正式焊缝同等对待。同时由于点固时工件温度低，点固也不是特别牢，所以更容易产生缺陷，因而更应该引起注意，发现缺陷要及时打磨掉重新焊接。
6.2.11氩弧焊打底焊接：
6.2.11.1工艺参数：钨极伸出长度6～8mm，氩气流量8～9L/min，焊接电流90～110A,电压20V左右。
6.2.11.2引弧：在坡口处将钨极与母材划擦引弧，。水平管一般分左右两半圆圈进行焊接，先左半圈后右半圈。
6.2.11.3熔化、加丝：引弧后控制弧长在2～3mm之间，对坡口根部两侧加热，待钝边熔化形成熔池后，即可填丝焊接。为保证背面成型良好，焊丝熔化金属应送到坡口根部。为防止始焊处产生裂纹，始焊速度要慢些，并多填些焊丝使焊缝加厚。
6.2.11.4焊接过程中，焊枪与管子、焊丝的夹角应保持不变。焊枪喷嘴与管子轴线呈90°，与管子切线呈85°～105°，与焊丝呈90°。
6.2.11.5焊接时电弧应交替加热坡口根部和焊丝端头，控制坡口两侧熔透均匀，保证管内壁焊缝成型均匀。
6.2.11.6接头及熄弧：右半圈焊到平焊位置时，应减少焊丝填充量，并使焊缝减薄，便于左半圈接头。在距平焊位置约8mm的2点位置时熄弧，熄弧前应连送几滴填充金属，以防缩孔，并将氩弧移至坡口一侧，然后熄弧，待熔池颜色完全变暗后，停止送气。
6.2.11.7焊接过程中，钨极不得与焊丝、工件相接触，防止夹钨和钨极烧坏。
6.2.11.8焊丝端部应始终处于氩气保护之中，送丝动作要轻，不得扰动氩气保护层，以防止空气侵入。更不能够像气焊那样在熔池中搅拌，而是用左手拇指、食指和中指捏紧焊丝，靠手臂和手腕的上、下反复动作，将焊丝端部的熔滴送入熔池。
6.2.11.9左半圈与右半圈的焊接基本相同，每半圈应尽量连续施焊，若被迫中断，其接头处应焊成或磨成斜坡，不能有死角。重新引弧的位置应在原弧坑后面，使接头重叠20～30mm，重叠处一般不加或少加焊丝。熔池要贯穿到接头的根部，以确保接头处熔透。
6.2.11.10打底层焊缝需经自检合格后方能进行填充盖面。
6.2.12电焊填充、盖面：
6.2.12.1打底之后趁着自身的温度，应立即进行电焊填充、盖面焊接。
6.2.12.2由于高压管道的管壁较厚，填充、盖面焊接宜用Ø3.2mm或Ø4.0mm的焊条，电流80～120A左右，电流23V左右。
6.2.12.3盖面焊接的操作手法以小摆副的月牙形或横向锯齿形连弧法，或以快速断弧法施焊。
6.2.12.4前半圈收弧时，要向弧坑少填些铁水，使弧坑呈斜坡状，为后半圈收边创造条件。后半圈引弧时，应在前半圈施焊处前10mm左右，并熔掉前半圈焊缝10mm左右。后半圈收弧时应向熔池多填几滴铁水，以防止出现弧坑裂纹。
6.2.12.5盖面焊接时，焊条摆幅和前进速度都要均匀，从而使焊缝平滑、整齐、美观。焊缝表面不得有气孔、裂纹、加渣等缺陷。
6.3合金钢管道焊接
6.3.1部分管道材质为15GrMoG、12Cr1MoVG合金钢，合金钢管道焊接应遵循以下要求进行施焊。
6.3.2为保证焊缝单面施焊双面良好的成型，所有15CrMoG管道均采用WS/DS即手工氩弧焊打底，手工电弧焊盖面的焊接方法。
6.3.3 15CrMoG管道焊接全部采用先进的电弧焊/氩弧焊两用直流逆变焊机。
6.3.4施焊前，对到货的15CrMoG、12Cr1MoVG管道及管件，对质量证明文件和外观进行验收，确认材质无误和其热处理状态符合退火状态供货的要求。
6.3.5管子的切割、坡口加工，可采用气割的方法进行，然后将氧化膜打除干净，坡口边缘不得有重皮、毛刺等缺陷。
6.3.6电焊条使用R317焊条。使用前须在350℃烘干1小时，烘好的焊条要及时放入100℃保温箱内。现场焊接时，焊工要将领用的焊条装在100℃的保温筒内带到现场。
6.3.7焊丝在使用前必须进行清理，直到全部露出金属光泽（有锈坑的严禁使用）。焊丝牌号规格可选用TIG R30 φ2.5（H13GrMoA）。
6.3.8氩气使用必须确认其纯度，应满足使用要求，方可焊接。
钨极氩弧焊采用铈钨极棒。
6.3.9焊接坡口有影响焊接质量的局部凹凸不平处应予以修整，坡口形式V型，角度60°±5°，间隙2.5±0.5mm，钝边0.5～1mm。
6.3.10管子组对点固后，施焊前应再次检查清除坡口内的污物，焊道坡口两侧里外10～15mm范围内都要彻底去除锈蚀、油污、结垢等杂物，直到呈现出金属光泽。并把点固焊肉两端部用角向磨光机磨出缓坡，以保证焊缝根部熔合良好。
6.3.11预热后立即进行手工钨极氩弧焊打底，打底焊应一次连续焊完。底层焊道要求焊透、成型好、焊肉厚度约3mm。
6.3.12管口一旦施焊，应连续焊完，氩弧焊打底焊后必须及时盖面，多层焊道的焊缝各层的接头部位要错开，注意层间的清理和层间缺陷的清除。层间温度以预热温度为宜。如中断焊接，须采取后热、缓冷等措施。再次焊接前需进行检查，确认无裂纹后按原工艺要求继续焊接。
6.3.13氩弧焊焊接时采用直流正极性接法，手弧焊焊接使用低氢碱性焊条时，采用直流反接法，且应短弧操作。
6.3.14对于大口径的管道焊接应由两名焊工同时对称施焊，以利于受热均匀，可消除焊接过程产生的应力。
6.4不锈钢管道焊接
本工程中很大部分为不锈钢管道，为保障焊接质量，不锈钢管道焊接要严格执行GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》的要求进行施焊。
6.4.1手工钨极氩弧焊工艺参数，采用直流正接，钨极直径2.5㎜，喷嘴直径8㎜，焊接电流70-110A，氩气流量7-10L/min。其它详细焊接工艺参数见焊接工艺卡。
6.4.2本工程涉及到的不锈钢材质为304、304L和316L、316LMOD几种，各材质的管道焊接使用焊丝、焊条牌号见下表，焊丝规格φ2.5（1.6），焊条规格φ3.2。其它详细焊接工艺参数见焊接工艺卡。
焊材选用表 表7
管道材料
焊 条
焊 丝
304/0Cr18Ni9
E308-15/A107
HoCr21Ni10
304L/00Cr19Ni10
E308L-16/A002
H00Gr21Ni10
316/0Cr17Ni12Mo2
E316-16/A202
H0Gr19Ni12Mo2
316L/00Cr17Ni14Mo2
E316L-16/A022
H0Cr19Ni14Mo3
316LMOD
E25-22-2LMnB
R25 -22-2LMn
6.4.3钨极选用铈钨棒，氩气纯度应在99.96%以上。焊丝在使用前必须用丙酮擦拭去除油污。
6.4.4管口坡口角度为60°±5°，对接坡口间隙1.5-2mm，坡口形式为V型。
6.4.5手工电弧焊盖面前，要在焊缝两侧坡口边线外200mm范围内，涂上防飞溅剂，手弧焊必须采用短弧操作，除盖面层焊条可轻微横向摆动外，一般不宜横向摆动。
6.4.6不锈钢焊后要对焊缝及其附近表面进行认真清理清除所有焊渣及飞溅物。
6.4.7焊缝应采用化学清洗溶剂进行酸洗处理，使焊缝表面露出金属光泽，增加不锈钢抗晶间腐蚀能力。
6.5 316Lmod尿素级超低碳不锈钢管道焊接
316Lmod尿素级超低碳不锈钢管道焊接是本装置中焊接工程中的关键，针对316Lmod不锈钢管道的焊接我单位组织了焊工的专业培训，并进行了焊接工艺评定，特编制以下施工方案，以供实际焊接作业指导。
6.5.1管材及焊材的技术要求
6.5.1.1尿素生产中的液氨、尿液溶液、甲铵溶液等均为腐蚀性介质，其中腐蚀性最强的介质为高温高压下的甲铵溶液，对不锈钢具有很强的晶间腐蚀能力。当含碳量低于0.03%的超低碳不锈钢由于碳含量极低，使不锈钢在敏化状态时(奥氏体不锈钢敏化温度范围为450~850℃)在晶间析出的碳化铬Cr23C6明显减少，而具有良好的抗晶间腐蚀能力。另外，采用含铬量较高的母材和焊接材料，能使不锈钢钢体表面生成组织致密的氧化膜，从而提高耐蚀性，如用25Cr -22Ni -2 Mo型材料，可取得比较理想的耐腐蚀效果。
6.5.1.2在尿素装置工段用于甲铵液等强腐蚀介质的管道及管道组成件材质为316Lmod，主要规格有φ273.1×25.4、φ219.1×20.62、φ168.3×15.88、φ114.3×11.13、φ89×11.13、φ60.3×8.74、φ33.3×4.55等。焊接材料焊丝为R25-22-2LMn(φ1.6*1000)、焊条为E25-22-21LMnB(φ2.5*350、φ3.2*350、φ4.0*350)。 管道及管道组成件和焊接材料的化学成分要求见表8、表9：
管道及管道组成件的化学成分 表8
化学成分
C
Mn
Si
S
P
Cr
Ni
Mo
N
含量%
≤0.02
≤2.0
≤0.4
≤0.015
≤0.02
24~26
21~23
1.9~2.3
0.10~0.16

焊接材料的化学成分 表9
化学成分
C
Mn
Si
S
P
Cr
Ni
Mo
N
含量%
≤0.04
≥3.0
≤0.5
≤0.02
≤0.03
≥24
≥21
1.9~2.7
≤0.02
6.5.1.3管道及管道组成件和焊接材料的奥氏体形成元素(Ni、C、N、Mn等)和铁素体形成元素(Cr、Mo、Si等)的平衡应使得在焊后能获得完全奥氏体组织，最大铁素体含量为0.6%。铁素体含量用铁素体测量仪检测。铁素体含量不合格的管道及管道组成件和焊接材料严禁投入施工。
6.5.2焊接工艺评定
6.5.2.1为了保证尿素装置316Lmod尿素级超低碳不锈钢管线的焊接质量，在施工前对316Lmod尿素级超低碳不锈钢进行了焊接工艺评定。评定项目见表3。
焊接工艺评定项目表 表10
序号
管子规格（mm）
焊丝
焊条
焊接方法
有效厚度范围（mm）
1
φ114.3×11.13
R25.22.2LMN
E25.22.2LMNB
氩电联焊
5~22.16
注：在实际施工过程中，可以根据现场实际情况，增加焊接工艺评定项目。
6.5.2.2 316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接工艺评定焊接时记录所有焊接参数(包括电流、电压、极性、焊材牌号规格、保护气和背面保护气种类流量等内容)。评定进行了拉伸试验、面弯试验、背弯试验、金相试验和铁素体检测。
6.5.3焊工操作技能评定
6.5.3.1鉴于316Lmod尿素级超低碳不锈钢施工难度大、技术含量高，在现场施工准备阶段按照焊接工艺评定编制了焊接作业指导书，并抽调焊工模拟现场实际工况进行焊工操作技能评定。焊接试件完成后进行外观检验、χ射线检测、渗透检测、铁素体检测、焊缝横截面宏观金相检查，要求全部合格。否则不得上岗施焊。
6.5.4焊接工艺
6.5.4.1环境控制
对316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接进行严格的环境控制。制作2m*2m的防风防雨篷，并设专人对焊接环境进行监测，保证焊接时风速手工电弧焊控制在3m/s以下，氩弧焊控制在0.5m/s以下。
6.5.4.2焊材管理
焊材的正确使用是保证316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接质量的前提。对此建立严格的保管、烘干、发放和回收制度，使焊材从保管、烘干、发放到回收的全过程均能进行追踪。焊材按牌号、规格分架摆放，用标识牌对牌号、规格、数量作出明显标识。焊材领用必须由施焊焊工填写焊材领用申请单，标明施焊部位，由焊接技术员审核、焊接检查员确认后保管员按单发放。领用焊条时必须使用贴有焊材牌号标识的便携式保温筒，同一保温筒内不能混装有两种焊条，在整个施工过程中发放与使用始终处于受控状态。
6.5.4.3管线下料和坡口加工
6.5.4.3.1管线下料按单线图进行，同种规格的管道统一排料。管线下料时充分考虑管道坡度以及焊道组对的要求，并进行统一编号，保证对号入座，不错、不漏、不浪费。
6.5.4.3.2 316Lmod尿素级超低碳不锈钢管道的切割必须采用机械方法，不允许用等离子弧、气割、碳弧气刨加工。在加工坡口时，考虑到316Lmod尿素级超低碳不锈钢导热系数小、线膨胀系数大等特性，为了减少焊接变形，坡口倾角和底部R相应减小。坡口表面应平整光滑，不得有裂纹、毛刺、分层等缺陷。316Lmod尿素级超低碳不锈钢管道坡口型式主要采用以下两种，如图2、图3。

图2 壁厚3.5~15mm坡口型式图 图3 壁厚δ≥15mm坡口型式图
6.5.4.3.3加工时考虑到316Lmod尿素级超低碳不锈钢的特性，为了防止渗碳，设置了专用预制区，与碳钢、合金钢管等充分隔离。预制平台采用木质或不锈钢板搭置。搬运时采用尼龙或纤维吊带。不锈钢加工工具为专用，禁止与碳钢、合金钢管加工工具混用。打磨用的砂轮片采用胶质尼龙专用砂轮片。这样避免了污染渗碳。
6.5.4.3.4另外要求，打磨时要平缓，避免母材发蓝。坡口加工后包裹，避免碰撞污染渗碳。焊接前用丙酮清洁坡口及其附近区域，去除油脂，并用石棉板包扎坡口两侧，以防止焊接时渗碳和飞溅熔粘母材发生选择性腐蚀。
6.5.4.4焊接组对和定位焊接
6.5.4.4.1组对前，对坡口尺寸进行核查，并进行铁素体含量检查。δ≥12mm的坡口进行渗透检查。
6.5.4.4.2由于316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接时液态金属流动性、浸润性较差，熔深较小，为防止未焊透等缺陷，组对时应内壁齐平，内壁错边量不大于0.5mm。为防止焊缝内凹，要采取措施严格控制组对间隙。
6.5.4.4.3 316Lmod尿素级超低碳不锈钢定位焊采用氩弧焊焊接，焊接工艺与正式焊接工艺相同。作为正式焊缝组成部分的定位焊缝必须完全焊透，且熔合良好，无气孔等缺陷。为保证底层焊道成型良好、减少应力集中，焊缝应平滑过渡到母材，并将焊缝两端打磨成斜坡状。正式焊接时，起焊点在两定位焊缝之间。
6.5.4.4.4组对时尽可能不使用直接焊接在母材上的卡具，以免损伤母材。焊接在母材上的卡具必须用316Lmod尿素级超低碳不锈钢材料，不允许使用碳钢、合金钢管，严防渗碳。卡具的拆除需使用不锈钢专用砂轮打磨，不得采用敲打、掰扭等方法。拆除后修磨平整，如有凹陷必须补焊，并作渗透检查。组对过程中严禁强力组对，以免造成应力集中。
6.5.4.5焊接方法
6.5.4.5.1 316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接应尽可能减小线能量输入，减轻焊接接头的敏化程度，从而提高耐蚀性。因此要求采用多层多道窄焊道焊接工艺，采用小线能量、短电弧、不摆动或小摆动的焊接方法。
6.5.4.5.2对于DN≤50的管线采用全氩弧焊焊接。对于DN＞50的管线，焊接分两部分进行。自根部厚度为8mm的部分为第一部分，采用氩弧焊焊接，剩余部分为第二部分，采用手工电弧焊焊接。焊缝填充高度超过10mm时，进行多道焊，不允许任意摆动堆宽焊道。多层焊时，每焊完一层焊缝，彻底打磨清渣，并经质量检查合格后方可进行下一层的焊接。多层焊的层间接头应错开。严格控制层间温度，层间温度不得超过100℃。层间温度采用红外线测温仪测量。DN≤50的管子焊接时，因加热集中，散热缓慢，易造成晶粒长大严重，热裂纹倾向加大，可采用在焊缝两侧加装冷却铜块或用湿布擦拭焊缝两侧等强迫冷却的措施，但注意不可直接在焊缝上进行。
6.5.4.5.3过程中应注意清洁保护。焊接前，用丙酮对焊丝、钨极进行清洗擦拭，去除油脂和其它杂质，防止渗碳。焊接过程中一次未用完的焊丝端部氧化烧损部位禁止熔入焊缝，必须先剪切或打磨去除，方可用于焊接。钨极打磨后要用丙酮重新清洗。焊接期间不允许在工作区内进行喷漆工作，防止油脂进入，造成渗碳。预制和焊接过程中，施工人员的手套、衣服等用品要保持清洁，以免过程中发生污染，影响焊接质量。
6.5.4.6氩弧焊的氩气保护
6.5.4.6.1氩弧焊的氩气保护至关重要。氩弧焊始焊时应提前送气，停焊时滞后停气。