球罐焊接工艺模板.doc

工程名称

第一卷 球罐焊接工艺
第1章 焊前准备：
第1节 16MnR钢焊接性分析
16MnR钢属低合金钢，供货状态为正火，Pcm>0.25%，含有一定冷裂倾向，依据16MnR焊接CCT图能够看出，不产生马氏体临界冷却时间tp′=26s，依据板厚34mm 16MnR钢线能量范围12～50kJ/cm，结合CO2气体保护电弧焊t8/5冷却时间线算图，初步确定预热温度范围为80～150℃时，t8/5> tp′。

第2节 焊接工艺评定
依据GB4708-92《钢制压力容器焊接工艺评定》要求，分别对平
仰焊、立焊和横焊三种位置进行评定。
评定项目以下：
射线检验、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验（-12℃）。
焊接工艺评定汇报编号为Q-40 （平仰焊）
Q-41 （立焊）
Q-42 （横焊）

第3节 焊工培训和考评
从事球罐焊接焊工，必需经过严格培训和考评，并取得劳动部门颁发锅炉压力容器焊工考试合格证书（证书应在使用期内），施焊钢材种类、焊接方法和焊接位置均和焊工本人考试合格项目相符。

第4节 施工现场准备
为了确保自动焊焊接工艺正常进行,确保自动焊焊接质量,在施工现场必需采取以下方法:
1.焊接设备及附件检验施焊前,应仔细检验焊接电源、送丝机构是否完好，CO2气体压力是否符合要求，气体预热器、气压表、气流表是否正常，输气软管、焊接电缆有没有破损泄漏，控制电缆接头是否接触良好。一旦发觉问题应立即修复后再进行焊接，不得带故障运行。
2.焊接电源摆放
焊接电源应放在通风、干燥、洁净环境中，三台焊接电源配置一个焊机房。焊接电源供电应单独配给，不得和其它载荷并网适用，预防电压波动和偏相而影响焊接质量。为提升对焊接参数控制正确性，降低电流损失和电压降，焊接电源应尽可能靠近球罐。
3. 对球罐脚手架搭设要求
脚手架搭设应考虑送丝机放置、焊工焊接时摆动及预热器架设方便，为使焊工上下操作方便脚手架每层间距为1.7m左右，脚手架立杆距离纵缝焊道左侧大于800mm宽，距离纵缝焊道右侧大于250mm宽，脚手架横杆应在环焊缝下侧500mm左右，脚手架内侧横、立杆应距离焊缝300mm以上。脚手架应牢靠、安全、可靠。
4. 防风方法
为降低自然气候原因对焊接过程影响，必需在球罐周围利用脚手架搭上防风蓬布（为防火安全，全部蓬布一律用阻燃蓬布），以预防空气流动破坏保护气体对熔池保护作用，防风蓬布应搭设严实。
5. 球罐本体焊缝组对、点固焊
焊接质量好坏，不仅取决于焊接设备及焊工本人，上一道工序质量好坏，直接影响着焊接质量，制约着焊接施工工期，实践证实，坡口表面打磨质量、组对间隙及点固焊全部影响着焊接质量，尤其是组对间隙和点固焊质量好坏是产生气孔、夹渣、裂纹等缺点问题所在。
5.1 对坡口要求
A.焊接坡口应保持平整，不得有裂纹、分层、夹渣等缺点，尺寸应符合图样要求。
B.坡口表面及两侧各20mm应将水、铁锈、油污、积渣和其它有害杂质清理洁净，露出金属光泽。
5.2 组对间隙应严格控制在1～4mm范围内，错边量≤3mm。5.3 点固焊
①纵缝点固焊
为预防球罐焊缝在施焊过程中发生较大错边和变形及在预后热时,因为温度改变影响产生裂纹,需采取组对卡具和坡口内点固焊相结合方法。
具体步骤以下：
A.用组对卡具调整焊缝间隙至1～4mm，错边量≤3mm。
B.在焊缝内侧坡口（小坡口）内进行点固焊，点固焊缝长度为150～200mm，厚≥11mm（以焊缝内侧坡口填平为准，但不能超出坡口外），点固焊焊道间距为300mm。
C.每条焊缝点固焊完成后，剩下中间两个卡具，其它全部拆除。纵缝内侧坡口点固焊接按下列方案进行：
A.点固焊接采取手工电弧焊，焊接电源为直流弧焊机，焊条采取J507，规格Ф3.2，Ф4.0，焊条使用必需按压力容器焊接材料要求条款实施。
B.焊前必需清理坡口，用磨光机除去施焊处锈污。
C.点焊次序为先点固焊缝两端，然后点固中间，再向两头逐一对称加密。
D.点固焊前，点焊处需进行预热，预热温度应达成100～200℃。
E.点固焊由两组人员以球罐中心轴线对称同时施焊，并按同方向旋转进行。
F.点固焊引弧熄弧均应在内侧坡口内，严禁在球壳板上引熄弧。收弧时应将弧坑填满。
G.点固焊过程中，应配置一名铆工，随时对焊缝间隙和错边量进行测量和调整。
H.点固焊道应在坡口内侧清根气刨时一起刨掉。
② 环缝点固焊
环缝点固也采取组对卡具和点固相结合方案，具体以下：
A.环缝T型接头两侧用一对卡具固定，卡具中心相距500mm。
B.环缝内侧坡口点固焊焊道长度，厚度及相邻焊道距离均和纵缝点固焊相同。
C.环缝内侧坡口点固焊工艺方案及要求均和纵缝点固焊相同。点固焊后，应将焊道表面药皮去除并由专检员按上述要求进行检验确定。

第2章 焊接工艺过程
1.关键工作量：单台球罐焊缝总长460m，其中纵缝总长286m，环缝总长174m，支柱角焊缝长100m。
2.焊接方法：CO2气体保护半自动焊+手工焊。
3.焊接设备：CO2气体保护焊机6台，硅整流焊机8台。
4.坡口型式：对接焊缝采取非对称X型坡口，大坡口在外侧，小坡口在内侧。
5.焊接次序
5.1 焊接次序标准是先纵缝，后环缝，先大坡口，后小坡口。为了使焊接过程中产生应力分布均匀，要做到均匀配置焊工，同时对称焊接，采取逆向分段退步焊，努力争取焊速一致。
具体焊接次序为：赤道带纵缝大坡口焊接——赤道带纵缝小坡口清根、探伤、焊接——温带纵缝大坡口焊接——温带纵缝小坡口清根、探伤、焊接——上、下极带大纵缝大坡口焊接——上、下极带大纵缝小坡口清根、探伤、焊接——上、下极带小纵缝大坡口焊接——上、下极带小纵缝小坡口清根、探伤、焊接——上、下极带环缝大坡口焊接——上、下极带环缝小坡口清根、探伤、焊接——赤道带环缝大坡口焊接——赤道带环缝小坡口清根、探伤、焊接——温带上、下环缝大坡口焊接——温带上、下环缝小坡口清根、探伤、焊接——工卡具焊疤和局部焊缝外观修磨——无损探伤——局部焊缝返修——无损探伤。
5.2 纵缝焊接
纵缝外侧打底焊时，第一层和第二层焊道采取分段焊，先焊上半段，后焊下半段。其它焊道应一次焊到头。
5.3 环缝焊接
焊接环缝时应控制线能量大于最低极限，即在焊接电流、焊接电压一定时，焊接速度不能超出许可最大值。环缝外侧打底焊时，先点
固两端，再分段焊中间，逐步向两边加密，后连接成一条。除打底焊外其它焊道一次焊完，每层由下而上排条填充，每条焊完后，应将熔渣根本清理洁净方可焊下一条。每层焊肉高度要基础相等，高出地方用磨光机去除，低洼处应补焊平齐。
6.焊缝清根
焊缝外侧全部焊完后，内侧用碳弧气刨进行清根，刨完后用砂轮机磨光，做100%着色或磁粉检验，确定无缺点后，方可进行外侧焊接。
7.焊接工艺参数
CO2气体保护焊及手工焊、点固焊焊接工艺参数详见焊接工艺卡。

第3章 焊接施工管理
第1节 气象管理
施工现场焊接环境当出现下列任一情况时，应采取具体有效防护方法，方可进行CO2气体保护焊及手工电弧焊。
A． 下雪、下雨、下雾；
B． 环境温度在-5℃以下；
C． 风速≥8m/s（手工焊）、风速≥2m/s（CO2气体保护焊）；
D． 相对湿度≥90%。
为了有效地对气象条件进行监督和管理，在施工现场应设置专职监督员和气象通告牌，负责天天气象监督、管理和统计等工作。

第2节 焊材管理
1 焊丝供给和验收
由供给部门供给焊丝、焊条必需含有材料质保书、出厂日期和批号，有显著焊丝、焊条牌号、规格等标识，并满足相关标准相关要求，同时也应满足GB12337-98中相关焊丝、焊条要求。
2 焊丝、焊条存放和保管
球罐使用焊丝、焊条必需有专员、专库保管，库房内应有湿度和温度调整设备，库房内湿度不得大于60%，温度不应低于10℃。焊条使用前必需在350～400℃温度下烘烤1小时，然后置于保温箱内在100～150℃温度下保温，随用随取。烘烤员要认真做好入库和烘烤统计。
2.3 焊丝、焊条发放和回收
焊丝、焊条由烘烤员负责发放和回收。焊工领回焊丝后，应对焊丝外观进行仔细检验，发觉有锈蚀现象，严禁使用，如有水分或污物，应进行烘烤或擦拭洁净，每盘焊丝打开包装后，尽可能当日用完，如当日未使用完，应退回烘烤员，放进库房保管，不许可露天放置。焊工领用焊条要使用保温桶，焊条在保温桶内存放时间不得超出4小时，不然重新烘烤，反复烘烤次数不得超出2次。烘烤员要认真做好发放和回收统计。
2.4 保护气体使用和管理
供给部门对所使用CO2气体应定点购货，并定时进行抽查，严格确保CO2气体纯度在99.5%以上，气体进场后应倒置48小时，打开阀门进行放空，确定没有存水后方可使用，不然不得使用。
现场焊接时，应使用气体预热器对CO2气体进行预热，预热温度在
60℃左右，并设专员监看气体流量和瓶内压力，当瓶压低于2MPa时停止使用，并立即更换新瓶，如发觉预热器不热，造成瓶口结霜现象，必需立即停止焊接，立即处理好后，才能重新施焊。

第3节 预热、层间温度控制和后热
焊接过程中预热、后热对焊缝缓慢冷却，改善热循环，促进焊缝中扩散氢充足逸出，预防产生冷裂纹含相关键作用。所以，此次球罐焊接中应加强对预热、后热和层间温度控制管理，具体要求见下表：
几点说明:
3.1 预、后热采取煤气加热方法，加热部位在施焊部位另一侧。3.2 当出现下述情况时，应取预热温度上限值，后热温度也应提升到250℃，后热时间对应延长。
A. 环境温度低于10℃；
B. 焊道过短；
C. 处于不利焊接位置（如仰焊、横焊）；
D. 拘束度大或应力集中部位（如T型接头）。

第4节 焊接线能量控制
焊接线能量是影响焊接接头质量关键原因，过大线能量会使热影响区加宽，造成焊缝金属和熔合线缺口韧性降低，过低线能量可能造成高硬度，低韧性热影响区组织，而且可能产生氢致裂纹。现场施焊时，线能量宜控制在12～50kJ/cm。
焊接线能量计算按下式进行：
线能量(J/cm)=[60×焊接电流(A)×焊接电压(V)]/[焊接速度(cm/min)]
依据焊接线能量范围，选择正确焊接电流、焊接电压、焊接速度进行控制（详见焊接工艺卡）。现场应配置一名焊接统计员，立即做好焊接线能量等统计。

第5节 焊完后
每条焊缝焊完后，焊工应首先对焊缝表面质量进行自检，并在焊缝中间部位离焊缝中心50mm处打上焊工钢号，然后由专检员进行检验认可。

第4章 产品焊接试板
球罐焊接同期，应焊接球罐产品试板，每台球罐应焊制平仰焊、立焊、横焊等三块试板，试板应由施焊该球罐焊工采取和球罐焊接相同条件和焊接工艺进行焊接。

第5章 焊接检验
1.焊缝表面质量应符合下列要求
1.1 焊缝和母材应圆滑过渡，对接焊缝余高尺寸为0～3mm，支柱角接焊缝焊脚尺寸为12mm。
1.2 全部焊缝及热影响区表面不得有裂纹、夹渣、气孔、弧坑、飞溅等缺点。
1.3 焊缝两侧不许可有咬边。
2.全部对接焊缝、角焊缝、工卡具点焊部位及其热影响区应在热处理前和压力试验合格后各做一次100%着色或磁粉检验。检验前用磨光机对上述部位存在缺点进行修磨，修磨范围内斜度最少为1:3，修磨深度应小于球壳名义厚度5%，即1.5mm，若修磨深度或缺点深度大于1.5mm，则应进行补焊。除焊缝缺点采取半自动焊或手工焊进行补焊外，其它均采取手工电焊条进行补焊，具体补焊工艺以下：
2.1 预热缺点存在处，预热温度应在100～200℃；
2.2 用磨光机磨去缺点，经磁粉检验合格后，方可焊接；
2.3 用J507焊条将凹陷处焊满；
2.4 将补焊处打磨平滑。
4.5.3 焊缝内部检验
当焊缝表面检验合格后，方可进行焊缝内部检验，检验方法采取100%RT检验，并进行20%UT复验（包含全部T型接头），具体见无损检测方案。

第6章 焊缝修补
1 表面缺点修补
对于焊缝表面裂纹、夹渣、气孔、弧坑等缺点，要求在预热状态下打磨，清除洁净后，用半自动焊或手工电弧焊立即补焊，补焊工艺和正式焊接相同。
2 内部缺点修补
2.1 经过射线检验确定焊缝内部缺点位置及性质，用超声波探出其存在深度，分析缺点产生原因，提出对应返修方案。
2.2 返修前应编制具体返修工艺，经焊接责任工程师同意后才能实施。返修工艺最少应包含缺点产生原因；避免再次产生技术方法；焊接工艺参数确实定；返修焊工指定；焊材牌号及规格；返修工艺编制人、同意人签字。
2.3 确定缺点位置、深度后，在焊缝上标出，然后用碳弧气刨清除缺点，气刨前应预热。气刨应分层潜刨，在刨除缺点后，继续向深度方向磨削5mm，但气刨深度不得超出板厚2/3，如气刨深度超出板厚2/3时仍未发觉缺点，则应补焊后从另一侧气刨，直至刨出缺点。
2.4 气刨长度不得小于50mm，气刨后用磨光机磨去氧化皮及渗碳层，刨槽两端应打磨成1:4平缓坡度过渡，并经着色或磁粉检验合格后，方可补焊，补焊采取半自动焊或手工焊，补焊工艺和球罐焊接工艺相同。
2.5 补焊前均要求预热到150-200℃，焊后进行200～250℃×1.5h后热消氢处理。
2.6 返修焊工标准上为原焊缝施焊焊工，同一部位返修次数不宜超出2次，超次返修须报企业总工程师同意，并应将返修次数、部位、返修后无损检测结果和企业总工程师同意字样记入压力容器质量证实书产品制造变更汇报中。
2.7 返修现场统计应详尽，其内容最少包含坡口型式、尺寸、返修度、焊接工艺参数（焊接电流、电弧电压、焊接速度、预热温度、层间温度、后热温度和保温时间、焊材牌号及规格、焊接位置）和施焊者及其钢印等。
2.8 焊缝补焊后应在补焊焊道上加焊一道凸起回火焊道，回火焊道焊完后磨去回火焊道多出焊缝金属，使其和主体焊缝平缓过渡。

第7章 焊接施工安全
1 球罐焊接施工基础是高空作业，施工人员必需遵守相关安全生产要求。
2 高空焊接作业时，必需戴好安全帽，系好安全带，脚手架搭设必需根据相关部门要求，做到牢靠、可靠、稳定，并便于操作。
3 因为自动焊弧光强烈，为预防弧光灼伤皮肤和眼睛，必需按要求着装，并戴好防护眼镜。
4 焊接把线、气刨把线及电缆线应绝缘良好，预防漏电擦伤球壳板。
5 因为照明灯具、磨光机等均配用220V电源，所以应严格遵守用电安全操作规程进行接线和使用，避免触电事故。
6 罐内焊接时应采取有效排风、排烟方法，罐内施工人员必需戴防尘口罩或防尘面具。
7 交叉作业时，应相互照料，严禁乱扔、乱抛杂物，以免伤人。
8 要珍惜设备，定时、定时进行维护、保养。
9 现场安全员应不停巡回检验，立即发觉处理多种安全隐患。
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