方案九 焊接及无损检测工程施工方案

1、方案九: 焊接及无损检测工程施工方案 1、 概况1.1 合成氨装置中的焊接工程主要涉及工艺管道焊接、现场组焊设备焊接（包括一段转化炉、开工加热炉、液氨贮罐等）、钢结构工程焊接等工作内容。其材质主要有：1.2 碳钢，如ASTM A53-B，ASTM A106-B，API5L-B等。这些材质的可焊性良好，一般不需要采取特殊工艺措施，即可获得满意的焊接接头。但对中、高压厚壁管道或接头的拘束度较大或有特殊使用性能（如抗应力腐蚀）要求的碳钢管道，应采取防止焊接应力和裂纹的措施。而钢结构的焊接主要从防止焊接应力和变形方面采取相应的工艺措施。1.3 低温钢：如ASTM A333-1、16MnDR等。低温碳钢

2、（ASTM A333-1）的焊接性能良好，但必须采取有效的焊接工艺措施避免焊接缺陷，保证焊接接头的低温韧性要求。16MnDR作为液氨贮罐内壁材质，其焊接淬硬倾向性小，可焊性较好。但考虑到液氨贮罐的结构特点以及低温性能尤其是低温韧性要求，在焊接时应采取合理的焊接工艺和质量控制措施来保证焊接接头的性能指标，避免焊接缺陷，防止焊接应力和变形。1.4 低合金结构钢，如16Mn等。其焊接性能较好，但应根据其使用的结构工程部位和工作条件采取相应的防止焊接应力和裂纹等措施。其中钢结构的焊接主要从防止焊接应力和变形方面采取相应的工艺措施。 1.5 铬钼耐热钢：1-1/4 Cr-1/2Mo，如ASTM A335

3、-P11等； 2-1/4 Cr-1Mo，如ASTM A335-P22等。这类钢的焊接特点是焊接接头具有较大的冷裂倾向和存在高温使用条件下的合金元素扩散（尤其是碳扩散）问题，尤其是2-1/4 Cr-1Mo铬钼耐热钢的回火脆性问题。其焊接工艺必须有防止焊缝金属和热影响区裂纹的必要措施以及考虑到母材和焊缝金属的含碳量以及稀释的影响。1.6奥氏体不锈钢：304，如ASTM A312-TP304等； 304L，如ASTM A312-TP304L等；304H，如ASTM A312-TP304H等。这类材质焊接的基本问题是：晶间腐蚀、热裂纹、应力腐蚀和高温使用条件下脆性相的析出。1.7 另外，现场组焊的开工

4、加热炉炉管材质为2-1/4Cr-0.5Mo和304H；一段转化炉的转化管材质为离心浇铸的高温合金钢Cr25Ni35Nb。由于一段转化炉的进出口系统结构和材质目前不明确，根据我公司对以往施工的一段转化炉的结构和材质的了解，出口系统材质为高温合金钢Cr25Ni35Nb（HP40）或镍基合金Incoloy800；进口系统材质为铬钼耐热钢（如1.25Cr-0.5Mo）。1.8 高温合金钢Cr25Ni35Nb（HP40钢）是一种耐热不锈钢，该钢种焊接的主要问题是焊接热裂纹和根部焊道背面成型不良。同时考虑到转化管的工作温度（746）较高，要求其焊接接头具有高的热强性、抗氧化性和高温韧性。1.9 Incol

5、oy 800 为铁镍基耐蚀合金，在焊接过程中易产生热裂纹、气孔、熔合不良以及焊接区的腐蚀倾向等焊接缺陷，故应通过合理的焊接工艺加以控制，以确保焊接接头的性能完好。1.10 合成氨装置中的所有焊接工程，应执行合同文件和业主指定的相关技术法规、标准、规范、设计文件、业主提供的专门焊接工艺指导文件和现场焊接工艺指导书的规定。现针对合成氨装置中焊接工程的结构类型、工况条件以及上述材质的焊接特点，结合我公司焊接施工经验，特提出以下技术与质量控制措施来保证焊接质量。由于设计文件对本装置的焊接工程有待进一步明确，待我公司中标后再行调整、补充完善。2、焊接工艺控制程序：基本要求的控制焊接工艺评定焊接工艺编制焊

6、工资格确认施焊环境控制焊接设备准备焊接材料准备焊接坡口加工、组对、清理预热定位焊预热焊接后热焊接检验焊缝返修焊后热处理热处理效果检查3、焊接工艺评定我公司已拥有成熟的上述各类材质的焊接工艺及评定。工程焊接前，根据相关标准、规范、设计文件、合同文件和业主的要求进行补充性焊接工艺评定来保证焊接工艺评定的覆盖率，以及对业主提供的焊接工艺进行验证性试验，并提出焊接工艺评定报告或焊接工艺验证报告，按规定程序审批后用于编制焊接工艺指导书。4、焊工资格评定按相关标准、规范和合同技术文件的规定对从事相应焊接项目的焊工进行资格考核和认可。必要时根据现场工作需要对焊工进行现场模拟培训和考核。对高压厚壁管道、铬钼钢

7、和不锈钢材质、镍基合金材质、特殊位置焊接（如炉管焊接的狭小位置等）以及焊接环境恶劣的场合采取选拔优秀焊工的办法确保焊接质量。5、焊接工艺指导书依据焊接工艺评定报告、业主提供的焊接工艺指导文件（WPS）以及本公司焊接施工经验，编制现场焊接工艺指导书，按规定程序审批后作为焊工进行焊接操作的指导性文件。6、焊接材料的验收、保管、烘烤、发放和回收 6.1现场焊材库条件：现场设立焊材库，焊材库应建在干燥、通风、无腐蚀性的场所。焊材库内应设有通风、除湿设备，以保持库内干燥和通风良好。对焊条库实行分区管理，明牌标识；库内应设置多层焊材架，做到排列整齐，架子底层离地面高度距离不小于300mm，离墙壁距离不小于

8、300mm。对库内温度和湿度进行监控。 6.2焊材进库验收和检验：按规定对入库焊材进行检查、复验，并作好验收记录，不合格焊材不入库。焊材入库应具备焊材质量保证书及规定的包装标记。焊材包装物不得有破损，且不得受潮和被雨淋。 6.3焊材保管：应建立焊材出入库登记台帐。焊材应按种类、型号（牌号）、批次、规格、生产厂家、入库时间分类堆放。每垛焊材应有标牌，明确标注入库号，做到标牌、实物、帐目三者相符，实物包装良好、不混乱。6.4焊材烘烤、发放、回收管理：6.4.1焊材领用、烘烤前应根据认可的焊接工艺指导书和有关工艺文件编制“焊材烘烤发放通知单”作为焊材领用、烘烤、发放的依据。6.4.2应检查烘烤箱、恒

9、温箱和焊条保温筒的性能是否满足使用要求，热工仪表是否在有效检定周期内。6.4.3焊条应按生产厂说明书的要求严格烘烤。一般情况，焊条的烘烤工艺为：低氢型奥氏体焊条为200250、2小时，低氢型非奥氏体焊条为350400、2小时，100120下待用；酸性焊条150200、1小时，80100下待用。6.4.4焊条不能成垛或成捆地堆放烘烤。应分层堆放，且每层焊条堆放不应超过隔层高度的2/3，避免烘烤时受热不均和潮气不易排出。6.4.5禁止将焊条突然放到高温烘烤箱内，或从高温烘烤箱内突然取出冷却，防止焊条骤冷骤热而产生药皮开裂脱落现象。焊条进箱时箱内温度应在100以下，升、降温速度不宜超过150/小时。

10、6.4.6不同烘烤温度的焊材不应在同一烘烤箱内烘烤。同一烘烤温度但批号或入库编号不同的焊材在同一烘烤箱内烘烤时，也应分开放置，并有明显标记，严禁混淆。6.4.7应按焊接材料烘烤发放通知单的要求发放焊材，每次发放量不超过4小时工作的用量。6.4.8应填写焊材烘烤、发放记录。6.4.9手弧焊时，每名施焊焊工应配备一只焊条保温筒，焊工领用的焊条应及时放在保温筒内随用随取。一只保温筒内禁止混装两种以上牌号的焊条。6.4.10焊接工作结束后（或下班前），应对剩余的焊材进行回收入库。回收的焊条应核对标记并检查药皮是否损坏，同时在焊条尾部作出回收标记。在4小时内回收的焊条应按不同的牌号、规格堆放在恒温箱内指

11、定的地方，不得混淆。现场使用超过4小时或低于规定温度的焊条回收后应放在烘烤箱内指定的位置重新进行烘烤。6.4.11低氢型焊条的烘干次数不应超过两次，对回收时有疑问的焊材不应用于管道焊接。6.4.12焊丝使用前应用砂布彻底清除其表面铁锈，并用丙酮、酒精等易挥发溶剂擦洗油污。7、焊接及热处理设备7.1焊接及热处理设备使用前应进行检查、评定、认可，确保设备性能稳定、可靠，电流表、电压表和温度测量仪表、仪器计量准确，在检定周期内。7.2对焊接及热处理设备的使用环境进行监控，保证焊接及热处理过程中设备的技术性能和使用特性完全满足对焊接和热处理质量的要求。8、施焊环境控制施工现场受海洋气候的影响很大，应做

12、好对天气情况的监测工作，制定现场焊接和热处理作业的防风、防雨、防潮湿措施并严格实施，保证焊接环境条件符合焊接要求，防止由于风速和湿度过大引起焊接缺陷。焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和焊工技能不受影响。9、焊前准备9.1焊接材料的选用：国外牌号的焊接材料由外商提供。当设计文件对焊材未作规定或采用国内材质而由施工单位自选焊接材料时，应按以下原则选用焊材，并报设计或业主认可：9.1.1应保证焊接材料的工艺性能良好，以防止焊接缺陷的产生。9.1.2应考虑焊材与母材的相匹配性，保证焊接接头的使用性能。即按照母材的化学成分、力学性能、焊接接头的抗裂性、焊前预热、焊后热处理等因素确定。(1)同

13、种钢材焊接时，首先要保证焊缝金属的使用性能（包括力学性能、耐热、耐腐蚀及低温性能等）与母材相当。碳素钢和低合金结构钢根据其强度级别选择相应强度级别的焊材，低温钢所用的焊材还应保证接头的低温韧性要求，即选用与母材的使用温度相适应的焊材；铬钼钢和奥氏体不锈钢材质应按焊缝金属与母材主要化学成分相近的原则选用焊材。超低碳不锈钢的焊接应选用超低碳不锈钢焊材。(2)异种钢材焊接时，碳钢与铬钼钢（低温钢、低合金钢）之间的焊接应按铬钼钢（低温钢、低合金钢）侧材质选用焊材；铬钼钢之间的焊接应根据合金含量较低一侧或介于两者之间的钢材选用焊材；奥氏体钢与珠光体钢焊接一般选用Cr25Ni13、Cr25Ni20或镍基焊

14、材。9.2焊接坡口加工、组对、清理、定位焊和工卡具焊接要求以及焊接方法的确定：详见本标书第7章相关施工技术方案的内容。10、焊前预热措施10.1预热条件（什么情况下要进行预热以及预热温度）应按焊件厚度、结构刚性、施焊环境和使用条件等因素综合考虑，并通过焊接工艺评定或验证性试验确定。10.2异种钢焊接时，按焊接性较差的一侧钢材选定预热温度。奥氏体不锈钢与铬钼耐热钢焊接时，为防止冷裂纹，焊接时也应采取必要的预热措施，此时奥氏体不锈钢一侧不宜预热，或加热热源宜偏向于铬钼钢一侧。10.3加热及测量方法：采用电加热或火焰加热方法，测温笔或触点式温度计在距对口中心50-100mm处测量。10.4预热区域范

15、围：一般应以焊缝中心为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。 10.5要求焊前预热的焊缝其层间温度应不低于预热温度，其层间温度的加热保持和测量方法与预热相同。低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢及镍基合金材质的焊缝其层间温度应控制在100以下。 11、焊接工艺要求焊接工艺及操作除执行本标书第7章相关施工技术方案的内容和经审批的焊接工艺指导书外，还应满足下列要求：11.1严禁在坡口之外的母材表面引弧和试验电流，并应防止电弧擦伤母材。11.2焊接时应采取合理的施焊方法和施焊顺序。现场组焊的贮罐和H型钢组焊时应采取相应的防止焊接变形的措施。11.3焊接时应防止管内穿堂风。11.4除

16、工艺或检验要求需分次焊接外，每条焊缝宜一次连续焊完，当因故中断焊接时，应根据工艺要求采取保温缓冷或后热等防止产生裂纹的措施。再次焊接前应检查焊层表面，确认无裂纹后方可按原工艺要求继续施焊。11.5低温钢、奥氏体不锈钢、耐热耐蚀高合金钢及镍基合金材质焊接时应在保证焊透和熔合良好的条件下，采用小的焊接线能量，即小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺。11.6奥氏体不锈钢焊接时，应采取措施防止焊接接头在敏化温度范围内（450-850）的停留时间过长，以免降低抗晶间腐蚀性能或产生热裂纹。必要时对焊缝采取冷却措施（如用湿布擦拭焊缝两侧、吹压缩空气等）。11.7与腐蚀介质接触的焊道（如钢板卷管的封底焊、法

17、兰的里口焊等）应最后焊接。否则这层焊道应采用氩弧焊。11.8低温钢焊接时应注意避免焊接缺陷（如弧坑、未焊透、咬边和焊缝成形不良等）产生应力集中源，并应及时修补缺陷，以防止在长期低温操作条件下产生裂纹倾向。焊缝表面应打磨圆滑过渡，不能留有尖角。焊后宜对焊缝进行表面焊道退火处理。11.9对含铬量大于等于3%或合金元素总含量大于5%的铬钼钢、不锈钢、高温合金钢和镍基合金材质，氩弧焊打底焊接时，焊缝内侧应充氩保护，或采取其他防止管道内侧焊缝金属被氧化的措施（如采用背面自保护焊丝或涂保护剂等）。对直径大于等于600mm的奥氏体不锈钢管道和奥氏体不锈钢设备采用双面同步氩弧焊工艺实现内保护。11.10奥氏体

18、不锈钢与其他材质焊接时，所选择的焊接工艺应尽量降低熔合比以减少焊缝的稀释，应选用直径较小的焊丝和焊条，采用多层多道焊，较小的焊接电流，快的焊接速度，焊条不作横向摆动。11.11对壁厚较大的铬钼钢与奥氏体不锈钢管口焊接，可采用隔离层堆焊法，即在铬钼钢一侧的坡口上用Cr25-Ni20型以上的奥氏体钢焊条堆焊5-6mm 厚的隔离层，然后用与奥氏体不锈钢相对应的填充金属焊接。12、焊接返修12.1缺陷返修前应采用无损检测方法进行缺陷准确定位。缺陷消除采用砂轮打磨方法，磨槽需修整成适合补焊的形状，并经检查或无损检测确认缺陷已被清除后方可补焊。12.2返修补焊应严格执行焊接工艺指导书，对特殊情况下的返修应

19、根据要求编制返修方案（含焊补工艺）。12.3补焊方法采用钨极氩弧焊或手工电弧焊，且与正式焊接相同的焊接工艺，预热温度比正式焊接时的预热温度高30-50，预热范围也应适当扩大。12.4对有焊后热处理要求的焊缝，返修工作应在热处理前完成，否则返修后应重新进行热处理。12.5返修部位应按原探伤方法进行检验。同一部位的返修次数不宜超过两次。若超次返修应分析原因、制定超次返修措施，并经项目技术负责人批准后方可实施。12.6应在设备排版图或管道单线图上和返修记录中标注焊缝返修位置、返修次数和返修结果。13、焊后热处理13.1管道的焊后热处理应按设计、业主提供的焊接工艺文件和现场焊接工艺指导书的要求进行。当

20、无规定时，焊后热处理条件应根据钢材的淬硬倾向、焊件厚度、结构刚性、焊接方法和使用条件等因素综合考虑，并通过焊接工艺评定或验证性试验确定。13.2异种钢焊接时应按焊接性较差的一侧钢材选定热处理温度。但焊后热处理温度不超过另一侧钢材的临界点Ac1。13.3特殊结构、特殊位置以及特定条件下的焊口在热处理前应编制热处理方案，按规定程序审批后实施。13.4热处理方法：管道采用电阻丝加热或电感应加热。13.5热处理加热区域宽度每测不小于焊缝宽度的3倍，加热带以外100mm范围的部分应保温 。13.6热处理前应将管道两端的管口封闭，以防管内气体流动。13.7热处理过程中应准确控制加热温度、恒温时间、升温和降

21、温速度，且使焊件温度分布均匀。测温采用热电偶，并用自动记录仪记录热处理曲线。当发现温度异常波动时，应及时处理，保证温度升降平稳。当意外发生断电或温度控制失控时，应采取紧急措施保证降温过程符合要求。13.8对容易产生焊接延迟裂纹的大壁厚高压低碳钢管道和铬钼耐热钢，焊后应及时进行焊后热处理，当不能及时进行焊后热处理时，应在焊后立即均匀加热至250-300、30分钟，并进行保温缓冷。13.9通过检测焊缝及热影响区的硬度来检查热处理效果。对硬度检查超过规定要求的焊缝和热处理后进行返修的焊缝应重新进行热处理。14、不锈钢焊缝的酸洗、钝化处理14.1应根据设计规定对奥氏不锈钢焊缝及其附近表面进行酸洗、钝化

22、处理。有焊后热处理要求的管道其焊后表面的酸洗、钝化处理应在热处理之后进行。酸洗、钝化前应进行工艺试验，制定出适宜的配方和操作工艺。14.2焊口的酸洗、钝化处理用酸洗钝化膏剂涂刷法进行，酸洗前必须用汽油、碱液或净洗剂除去油污，并用水冲洗干净，不允许用碳钢丝刷洗管道表面。14.3酸洗后的不锈钢表面不应有明显的腐蚀液迹和颜色不均匀的斑纹，焊缝及热加工表面不得有氧化色。酸洗后须用水冲洗干净，不得有残留酸洗液。钝化后的不锈钢表面应用水冲洗，呈中性后擦干水迹。15、焊接质量控制与检查为提高焊接质量，保证焊接工艺的正确执行，保证焊接过程 自始至终处于质量受控状态，应做好焊前、焊中、焊后的检查工作。15.1焊

23、接前检查内容：审查焊工资格；检查焊接工艺评定和焊接工艺指导书；检查焊接和热处理设备的性能；母材和焊材使用前进行检查验收；检查焊材的干燥与清理情况；检查坡口形式和尺寸、坡口表面质量、坡口组对质量、定位焊缝及工卡具焊接质量与焊接工艺；确认施焊环境及所采取的防风、防湿等措施；对有预热要求的焊缝，检查预热温度及预热范围。15.2焊接中间检查内容：焊接线能量测量和记录；多层焊的层间清理和检查；层间温度检查；中断焊接的焊缝继续焊接前的清理和检查；层间无损检测（RT、PT或MT）；检查焊接工艺执行情况；检查后热和热处理工艺执行情况，并保存热处理记录；检查焊缝返修工艺措施及执行情况。对于多层焊缝，应按设计规定

24、进行层间无损检验。层间无损检测合格后方可进行填充层焊接。中、高压厚壁管道至少在打底层焊完后进行射线检验。15.3焊接后检查内容：15.3.1焊接完毕后，应及时将焊缝表面的熔渣及附近的飞溅物清理干净，并打上焊工钢印。低温钢、奥氏体不锈钢和镍基合金材质表面严禁打钢印，而用无污染的记号笔或其它方式进行标记。 15.3.2对有预热要求的焊缝宜趋热进行外观检查，对检查发现的外观缺陷趋热进行消除补焊，直至合格。 15.3.3焊缝全部焊完后应按规定进行表面无损检测（MT或PT）和内部质量无损检测（RT或UT）。检验方法、检验数量和焊缝质量等级应符合设计文件和相关标准的规定。 15.3.4对容易产生焊接延迟裂

25、纹的大壁厚中、高压低碳钢管道和铬钼耐热钢，焊缝无损检测应在焊完24小时后进行。 15.3.5中高压厚壁管焊缝作RT，当X射线机的能量达不到透照要求时，可采用铱-192r射线进行透照或超声波检测（UT）。 15.3.6按规定进行热处理后的效果检查和效果分析，用HLD便携式里氏硬度计测定焊缝、热影响区硬度。热处理后返修或硬度检查超过规定要求的焊缝应重新进行热处理。 15.3.7保存焊接检查和检验记录：外观检查记录；无损检测报告；硬度试验报告；标明有焊缝编号、探伤方法、局部探伤位置、底片编号、热处理焊缝位置、焊缝返修位置、焊工代号的管道单线图；焊接日工作量统计和焊接质量统计。16、无损检测16.1基

26、本要求： 16.1.1无损检测人员的资格确认: 无损检测人员应由按国家无损检测考核机构考核合格并持有相应资格证书的人员担任。必要时根据业主的要求按相关标准、规范和合同技术文件的规定重新进行资格认可。 16.1.2应根据相关规程、标准、规范和设计文件的要求，结合现场工作条件，编制各种检测方法的无损检测工艺卡，作为无损检测操作人员进行无损检测工作的指导性文件。 16.1.3应按设计文件规定的检测方法、检测比例以及无损检测工艺卡规定的工艺参数进行无损检测工作。 16.1.4检测部位应有永久性标志，对能打钢印的焊缝应在距焊缝边缘不少于10mm处打上部位号和中心标记；对不能打钢印的焊缝可用油漆或记号笔标

27、注，并书面记录焊缝检测部位号和中心搭接标记。 16.1.5管道检测结束后，应在管道单线图上标明检测方法、检测比例、检测部位、返修扩探情况等。 16.1.6射线底片上必须有管线号、焊缝号、焊工号、检测部位号、搭接标记、象质计，这些标记（象质计除外）距焊缝边缘至少5mm。 16.1.7射线防护应符合国家有关安全防护标准的规定，我公司已取得国家有关部门颁发的射线装置安全许可证和放射性同位素工作许可证。射线透照现场应采取设警戒线、夜晚应设置警戒红灯等警戒措施，操作人员应远离射线源，或采取有效的屏蔽措施。 16.1.8暗室处理应有切实可行的暗室操作规程，以保证射线底片质量。暗室工作结束后，操作人员应将底

28、片按编号顺序整理后交评片人员进行评定，对于不合格的底片要及时通知重新拍片。 16.1.9超声波、磁粉和渗透检测前，应分别进行灵敏度校验。当检测方法要求对检测部位作必要的处理时，应按标准要求给予满足。 16.1.10磁粉、渗透检测完成后，应按要求对检测工件或焊缝分别进行退磁处理和清除残余显像剂处理。 16.1.11应按设计规定采用一种检测方法对另一种检测方法进行复验。 16.1.12对缺陷返修部位的检测和扩大检验，应按原检测方法和检测工艺进行。16.2高压厚壁管道无损检测：高压厚壁管道的无损检测程序和要求应符合设计文件、业主提供的焊接检验程序规定。当无规定时，我公司根据以往类似工程的检测经验，提

29、出以下检测工艺措施： 16.2.1检测时机： （1）打底焊缝至68mm时，对打底焊缝进行一次100%射线检测。通过对打底焊缝的100%射线检测，能及时发现打底层的超标缺陷，并及时返修，可以避免焊缝成型后根部返修，造成的刨槽过深，焊接难度大，局部返修造成应力集中的问题，保证焊接质量。当壁厚很大时，还可根据需要进行分层（中间焊接层）的射线检测。 （2）焊缝焊完后，（有裂纹倾向的材料在焊完24h后）进行一次100%超声波检测或100%射线检测。（3） 焊缝焊完24h后，如规范或设计文件有要求时，则进行100%磁粉检测或渗透检测。16.2.2打底层焊缝和/或分层（中间焊接层）焊缝的射线检测： （1）检测器材：日本理学射线机：300-EGS3 胶片：采用业主提供的胶片。对业主不提供胶片的检测，我公司将采用利维那胶片（柯达胶片国内分装）。 增感屏：Pb前屏厚度0.03mm，后屏厚度0.10mm。（2） 采用双壁单影透照法对打底焊缝进行100%检测