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机炉管道焊前预热及焊后热处理作业指导书
1.施工范围
新疆国泰新华准东一期2×350MW动力站工程2#机组焊口的材质主要为20#、20G、SA-106C、12Cr1MoVG、15CrMoG、SA-213T2、A335P91、SA-213T91、SA-182F91、A335P91、A6912-1/4CrCL22、A672B70CL32、15NiCuMoNb5-6-4（WB36）等钢种。
本作业指导书适用于2#机组管道焊口的焊前预热、消氢及焊后热处理施工，同时适用于其返修焊口的热处理工作。
焊后热处理采用高温回火工艺。
2. 编制依据
2.1焊接专业施工组织设计
2.2东方锅炉厂家图纸
2.3《电力建设安全健康与环境管理工作规定》
2.4《火力发电厂焊接技术规程》DL/T 869-2012
2.5《电力建设施工质量验收及评价规程 第7部分：焊接》DL/T 5210.7-2010
2.6《焊接工艺评定规程》（DL/T 868-2004）
2.7《焊工技术考核规程》（DL/T 679-2012）
2.8《特种设备焊接操作人员考核细则》TSG Z6002-2010
2.9《火力发电厂异种钢焊接技术规程》DL/T 752-2010
2.10《火力发电厂热处理技术规程》DL/T 819-2010
2.11《管道焊接接头超声波检验技术规程》DL/T 820-2002
2.12《钢制承压管道对接接头射线检验技术规程》DL/T 821-2002
2.13《电力设备金属光谱分析技术导则》DL/T 991-2006
2.14《金属里氏硬度试验方法》GB /T 17394-1998
2.15《火力发电厂金属技术监督规程》DL/T 438-2009
2.16《焊接材料质量管理规程》JB/T 3223-1996
2.17《焊接工艺评定报告》（河南第二火电建设公司）
2.18《工程建设标准强制性条文》电力工程部分 2013年版
2.19《T91/P91钢焊接工艺导则》国家电力公司电源建设部 2002年
3. 施工准备
3.1材料
硅酸铝针刺毯、石棉布及16#铁丝。
3.2施工机具
3.2.1 选用DWK－A型电脑控温柜－240KW或DWK-E型电脑温控柜-360KW，工作时输入电压380V，输出电压220V。需经校验合格并在有效期内的方可使用。设备的控温精度应在±5℃以内。
3.2.2采用K型热电偶，需经校验合格并在有效期内的方可使用。
3.2.3远红外测温仪，主要用于焊件预热及焊接过程中的温度监测对比。
3.2.4二次电源线选用16平方毫米铜软线，热电偶连接线全部采用补偿导线。
3.2.5柔性陶瓷电阻加热器规格根据焊件形状、位置等情况选择。
3.2.6其它工器具：虎头钳、螺丝刀、电笔、校线灯、手电筒、绝缘胶布、记号笔等。
3.3技术资料
3.3.1热处理工艺曲线图
3.3.2热处理曲线对照表
3.3.3技术交底记录
4. 预热及热处理工艺
4.1 预热
焊前预热是为了防止焊接过程中出现裂纹，减少焊接应力和焊接变形。
4.1.1 常用钢的预热温度
表1常用钢的预热温度

钢 种

管 材
板 材
壁 厚
(mm)
预热温 度
(℃)
壁 厚
(mm)
预热温度
(℃)
碳含量≤0.35%的碳素钢及铸件
≥26
100～200
≥34
100～150
C-Mn(Q345)
≥15
150～200
≥30
≥28　　
1Cr-0.5Mo (15CrMo、ZG20CrMo)、
0.5Cr-0.5Mo (12CrMo)
≥15
150～200
≥15
150～200
1Cr-0.5Mo-V (12Cr1MoV、ZG15Cr1MoV)
2.25Cr-1Mo（12Cr2Mo）
≥6
200～300
≥8
200～300
WB36
≥20
150～200
≥20
150～200
10Cr9Mo1VNbN (T/P91)
任意
200～250
任意
200～250
注：a） 当采用钨极氩弧焊打底时，可按下限温度降低50℃预热。
b） 壁厚不小于6mm的合金钢管子或管件，大厚度板件在负温下焊接时，应比最低的预热温度高20℃～40℃。壁厚小于6mm的低合金钢管子及壁厚大于15mm的碳素钢管子在负温下焊接，也应适当预热。
4.1.2 当管子外径大于219mm或壁厚不小于20mm时，采用柔性陶瓷电阻加热进行预热。
4.1.3 T/P91钢氩弧焊打底前预热100～150℃,电焊盖面前预热200～300℃。施工过程中，应注意层间温度的保持，层间温度为200～300℃。
4.1.4 当两种钢种或者不等壁厚母材焊接时，预热以合金成分较高或壁厚较厚的一方要求为标准。
4.1.5 焊接中断预热后，应在重新焊接前重新预热，重新预热的工艺应与原预热工艺一致。
4.1.6 测温
火焰加热时采用红外测温仪测温。电加热时，使用热电偶测温，热电偶应放置在焊接坡口的边沿且数量不小于2个，如图1所示：

注：a) L为加热器宽度，从对口中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍。
b) 预热时，热电偶应对称焊口布置在坡口边沿，与加热器之间应有隔热装置，一个在高温点a或b，另一个在低温点c或d。
c) 电加热时，用绳状或履带式加热器，空出焊缝部位，保温材料包扎时，也同样空出焊缝部位，但必须覆盖整个加热器。水平管焊缝，保温材料下部包厚一点，上面薄一点，以便温度均匀。
4.2 后热处理
对于厚壁管或某些易产生延迟裂纹的钢材焊接，当焊接中断或焊接工作停止后不能立即进行焊后热处理的，应进行后热处理，以防止产生冷裂纹。
4.2.1 后热处理的温度为300℃～350℃，保温时间为2-4小时。
4.2.2 可以直接用预热时的加热器对焊口进行后热处理，同时，必须用保温材料覆盖整个焊口。
4.2.3 如果焊口完成焊接后不能在24小时内进行焊后热处理，也必须先立即做后热处理。
4.2.4对马氏体型热强钢焊接接头的后热，应在焊后焊件处于80℃～120℃、保温1h～2h后进行。
4.3 焊后热处理
焊后热处理是为了降低焊接接头的残余应力，改善焊缝金属的组织和性能。一般为高温回火。焊后热处理工艺分为电加热和火焰加热两种方法。
4.3.1 焊后热处理恒温温度的选择原则：
a）不能超过焊接材料熔敷金属及两侧母材中最低的下转变温度(AC1)，一般应低于该AC1以下30℃。
b)对异种钢焊接接头，按照DL/T 752的相关规定执行。
4.3.2焊后热处理恒温时间的确定：
a）焊后热处理恒温时间应根据材料类别、加热方法和焊件厚度综合确定。
b) 一般按照焊件厚度确定恒温时间。对中低合金钢，恒温时间按2min/mm～3min/mm计算，最少30min；对高合金钢，恒温时间按4min/mm～5min/mm计算，最少60min。采用柔性陶瓷电阻加热，取值偏于以上计算的上限。
4.3.3 常用钢的热处理温度与时间
常用钢的热处理温度与时间
钢 种
温度
℃
焊件厚度 (mm)
≤12.5
12.5～
25
25～
37.5
37.5～
50
50～75
75～
100
100～
125
恒温时间 (h)
C≤0.35%(20、ZG25）
C-Mn(Q345)
580～620
不必热处理
1.5
2
2.25
2.5
2.75
0.5Cr-0.5Mo
(12CrMo )
650～700
0.5
1
1.5
2
2.25
2.5
2.75
1Cr-0.5Mo
(15CrMo )
670～700
0.5
1
1.5
2
2.25
2.5
2.75
1Cr-0.5Mo-V
(12Cr1MoV )
2.25Cr-1Mo
720～750
0.5
1
1.5
2
3
4
5
T/P91
750～770
1
2
3
4-5
5-6
6-7
8
15NiCuMoNb5（WB36）
580～620
1
2
2.5
3
4
5
--
4.3.4 升降温速度：
升降温速度=6250÷壁厚（℃/h），且不超过300℃/h。
对管座或返修焊件，应按主管的壁厚计算焊件热处理的升降温速度。
4.3.5 加热器功率和数量的确定：
管子直径×管子壁厚÷625=加热器KVA数
KVA数÷电源电压（V）÷1000 = 设备的总电流（A）
KVA数÷每块加热器的功率=加热器的数量
4.3.6 加热宽度及保温宽度：
加热宽度应满足从焊缝中心算起，每侧不小于壁厚的三倍，且不小于60mm；
保温宽度应满足从焊缝坡口边缘算起，每侧不小于壁厚的五倍，且不小于100mm。见图2。

图2
4.3.7 火焰加热工艺措施
a) 用火焰加热进行热处理时，应根据焊件大小选择喷嘴型号与数量；当使用多个喷嘴时，应对称布置，均匀加热。
b) 火焰焰心至工件的距离应在10mm以上；喷嘴的移动速度要稳定，不得在一个位置长期停留。火焰加热时，应注意控制火焰的燃烧状况，防止金属的氧化和增碳。
c) 火焰加热应以焊缝为中心，加热宽度为焊缝两侧各外延不少于50mm。火焰加热的恒温时间按每毫米焊件厚度保温1min计算。加热完毕，应立即使用干燥的保温材料进行保温。
d) 间隔5min记录一次温度（要求有原始资料）。
4.4 T/P91焊后热处理
当焊缝整体焊接完毕，①小径薄壁管的焊接接头可冷却至室温，而对大径厚壁管的焊接接头100～120～2h②当焊接接头不能及时进行热处理时，应于焊后立即做加热温度为350℃、恒温时间为1小时的焊后热处理。③焊后热处理降温至300℃以下时，可不控制，在保温层内冷却至室温。

如果焊接中断或焊接完毕后不能及时进行热处理，应立即做加热温度为350℃、恒温时间为1小时的后热处理，升降温速度≤150℃/h。
对于T/P91钢与珠光体、贝氏体钢的异种焊接接头，加热温度应按两侧钢材及所用焊丝、焊条等综合确定，不应超过合金成分含量低材料的下临界点AC1。
如果热处理过程发生停电等不可控情况时，应连接事先准备好的备用电源以完成热处理施工任务；若没有备用电源，缓冷，待恢复供电重新进行热处理。
4.5 热电偶的布置
4.5.1 热电偶必须对称分布于焊缝中心两侧，且不得少于两个。水平管则必须上、下对称布置。见图3。

图3
4.5.2 对于大口径厚壁管焊口，可在3.5倍焊缝宽度处（从焊缝中心算起），布置一个热电偶作为监测点。见图3（这一点不是必须的）。
4.5.3 热电偶一般用16#铁丝绑在管子外壁，固定在监测点上，热电偶触点应紧密牢固可靠，且用隔热材料将加热器隔开，避免加热器的直接热辐射。
4.6 加热器在各种条件下的安置方式
4.6.1 水平管
使用绳状加热器时，两侧的覆盖宽度应符合加热器宽度的要求，下部应紧密，上部可稍疏，见图4。使用履带式加热器时，其覆盖宽度也应满足加热宽度要求。
4.6.2 垂直管
绳状加热器或履带式加热器的加热中心适当下移10mm～30mm，总加热宽度应满足6～10倍的管子壁厚，见图5。

图4 图5
4.6.3 三通
一般三通可参照图6（a）安置加热器，超大超厚的三通可参照图6(b)。

图6
注： a) 在a中，必须满足3～5倍焊缝区壁厚，保温材料必须覆满整个区域。
b) 在b中，加热器3必须使用履带式加热器，其余不要求，保温材料覆盖焊缝及其热影响区区域。
4.6.4 安置加热器的操作规定
a) 任何情况下，加热器不能重叠、交叉，且金属材料不得与加热丝相碰。
b) 加热器与管壁应紧密接触，且不得有扭结或不平整情况。
c) 加热器的绝缘材料应完好无损。
4.7 保温材料的捆绑
根据温度梯度的分布及传导情况，基本上为上部到下部，从薄件往厚件，逐渐加厚，且包扎紧密、牢固。例如直立三通，直立管上保温材料短而薄，水平管上从上到下逐渐加长加厚。（厚、薄为相对比较而言）
4.8 热处理过程的操作注意事项
4.8.1 在大口径管道热处理时，必须堵住管子端部以防止通风。
4.8.2 确保管内无水。
4.8.3 确保焊口在热处理过程中不受外应力影响。
4.8.4 确保在加热过程中焊件的膨胀及应力减少不产生问题。
4.8.5 在保温过程中，任意两点热电偶温差不得超过50℃。
4.8.6 在热处理下的保温时间具备积累性。如果在保温一段时间里，因故障而中断了加热，当恢复时，原来的保温时间仍然有效。
4.8.7 安装管道冷拉口所使用的加载工具，应待热处理完毕后方可卸载。
5.控制点
5.1热处理工作人员应做好工作记录，每30分钟记录一次，同时监控自动工艺曲线记录图是否异常。
5.2热处理过程中随机用远红外测温仪对焊口温度和热处理曲线温度作比对。
6. 质量标准
6.1 技术文件资料
6.1.1 每一次焊后热处理都必须有温度—时间记录。
6.1.2 温度—时间记录，应标焊口编号，热处理日期。热处理在300℃以上，均应有自动记录。
6.1.3 火焰加热时，采用手工记录，5分钟一次。
6.2 热处理质量要求
6.2.1采用里氏硬度计，按照GB/T 17394的规定检测硬度。换算的焊缝布氏硬度值不得超过原始母材硬度值的40%或低于原始母材硬度值的90%。
6.2.2同种钢焊接接头热处理后焊缝的硬度，不超过母材布氏硬度值加100HBW，且不超过下列规定：合金总含量小于或等于3%，布氏硬度值不大于270HBW；合金总含量小于10%，且不小于3%，布氏硬度值不大于300HBW。
6.2.3异种钢焊接接头焊缝硬度检验应遵照DL/T 752的规定。
6.2.4焊缝金相组织标准
焊缝金相组织应满足DL/T 438的要求，并符合以下规定：
a）没有裂纹。
b）没有过热组织。
c）没有淬硬的马氏体组织。
6.2.5焊后热处理温度或时间不够而导致焊缝硬度值高于规定值的焊接接头，或由现场金相检验判定为焊后热处理不足的，应重新进行焊后热处理。
6.2.3焊后热处理恒温时间超标或焊后热处理恒温时间过长而导致硬度值低于规定值80%的，或金相检验判定为焊缝金属过热的焊缝，除非可以现场实施正火+回火热处理，应割掉该焊接接头，重新焊接。
6.3 T/P91的热处理质量检验
6.3.1焊接接头热处理完毕，应做硬度测定，测定部位为焊缝区和热影响区（异种钢为两侧，同种钢可选一侧），每个部位测定不小于三点，硬度测定平均值的标准不超过母材的布氏硬度加100HB，且应小于等于350HB为合格。
6.3.2返修补焊的焊接接头，必须重新进行焊后热处理和无损检测。
7.安全环境技术措施
7.1热处理施工过程中,必须遵守安全、环保、防火等规程有关规定。
7.2进入施工现场要正确佩戴安全帽、安全带，穿软底防滑绝缘鞋。
7.3热处理场所应有专人监护。
7.4不准乱接乱拉电源线，夜间作业要有充足的照明。
7.5控温设备、仪表必须有可靠的接地装置。
7.6控温设备的输出线在未接负荷时应与设备断开，严禁带电作业。
7.7热处理输出线应排放整齐，接线、插件配套，无破损。
7.8加热片、加热绳应轻拿轻放，堆放整齐。
7.9工作完毕，加热炉、保温材料及辅助材料应及时收回，清理现场，做到“工完、料尽、场地清”。
7.10热处理操作人员在工作时，必须使用防止触电的防护用品；进行热处理工作时，操作人员不得擅自离开，工作结束后应详细检查，确认无起火危险后方可离开。
7.11氧气、乙炔专用仓库，专人管理；装卸时轻拿轻放，防止撞击、拖拉和倾倒，不能混装。
7.12当使用氧-乙炔加热时,应采用瓶装气体。在乙炔瓶上应装上止回阀,防止回火。
7.13动火作业时,氧气、乙炔至少距离10米。工作人员戴防护眼镜。
7.14加热结束后，保温棉应及时清理，放入无害不可回收固体废弃箱。
7.15热处理人员应穿戴必要的劳动防护用品，并防止烫伤。
7.16采用电加热时，应防止加热装置导体与焊件接触。
7.17采用红外测温仪时，应避免激光直接或间接射入人眼。
7.18应至少两人参与作业。
8.危险点、危险源分析
8.1 作业过程中，应对含苯电容采取措施防止苯污染，废弃的苯电容应及时放进不可回收箱里。
8.2 处理结束后，保温棉、石棉布、铁丝应及时清理回收并尽量加以循环利用，确实不能利用的要及时清理，放入无害不可回收固体废弃箱。
危险点、危险源辨识及预防措施
序号
作业活动
危险因素
可能导致的事故
控制措施
1
施工技术交底
交底不合理或不规范
人员伤亡
认真编写技术方案，并经逐级审批签字后方可实施
2
作业人员
身体条件不适合高空作业
人员高空坠落
定期体检，不合格者严禁进行高空作业
技术素质低
各种危险
加强技术培训，定期考核，不合格者取消作业资格
安全素质低
各种危险
加强安全教育，定期考核，不合格者取消作业资格
3
高空作业
不正确使用安全带
人员坠落
加强安全教育，对违章者进行处罚
工具没有防落措施
高空坠物
加强安全教育，对违章者进行处罚
4
交叉作业
上层人员高空坠物
伤人
明确施工范围，尽量避免垂直交叉作业，无法避免时中间架设隔离层
5
高温作业
不正确佩戴劳保手套
烫伤
认真正确、佩戴耐高温手套
6
夜间施工
照明不足
高空坠落，人员伤亡
增强夜间照明
7
包口
粉尘
尘肺
佩带口罩
烫伤
烫伤
戴好石棉手套