炼油化工焊接工艺基础知识

1、炼油化工焊接工艺基础知识一、常用钢材常用材料主要有碳钢、低合金钢、耐热钢、不锈钢，国内常用材料钢号见下表1：类别国内典型钢号示例碳素钢Q235 10 20 Q245R L210 L175 S205 HP245 低合金钢Q345R Q370R 15MnVR 12MnNiVR 09MnD 09MnNiDR 16MnDR 15MnNiDRHP325 L415 L450 S315 铬钼钢12CrMo 15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr1MoVG1Cr5Mo 08Cr2AlMo 1Cr9Mo1 10Cr9MoVNb铁素体不锈钢06Cr13Al 10Cr17 06Cr13(S11306、GB245

2、11)马氏体不锈钢06Cr13(S41008GB3280) 12Cr13 奥氏体不锈钢06Cr19Ni10 06Cr18Ni11Ti 022Cr19Ni10022Cr17Ni12Mo2 06Cr19Ni13Mo3 06Cr17Ni12Mo2Ti12Cr18Ni9 （18-8型）06Cr25Ni20（25-20型） 06Cr23Ni13 （25-13型）双相不锈钢022Cr25Ni5Mo3N(S22053)随着材料标准的修订，部分材料的牌号表示发生了变化，下面对常用钢材的牌号列表表示。 碳钢类、低合金钢类材料主要用国内材料，部分材料的牌号更新见下表2，为GB713-2008的牌号与GB713-1

3、997、GB6654-1996（含第1号和第2号修改单）的牌号对照。 表 2GB713-2014GB713-1997GB6654-1996Q245R20g20RQ345R16Mng、19Mng16MnRQ370R15MnNbR18MnMoNbR18MnMoNbR13MnNiMoR13MnNiCrMoNbg13MnNiMoNbR15CrMoR15CrMog15CrMoR12Cr1MoVR12Cr1MoVg14Cr1MoR12Cr2Mo1R由于耐热钢与不锈钢材料采用国外的标准制造或采购国外材料的情况较多，钢号表示方法不同，化学成分、力学性能相似，表3列出了国内、国外常用铬钼耐热钢钢号对照；表4列出

4、了国内、国外常用不锈钢牌号对照，并根据国内标准的变化，列出了新、旧国标牌号的对照。表3 国内、外常用铬钼耐热钢钢号对照公称成分国内ASTM(美国)JIS（日本）钢管钢板钢管钢板钢管钢板C-0.5Mo15Mo-A335-P1 A209-T1A250-T1A204 Gr.AA204 Gr.BA204 Gr.CSTBA12 STFA12 SB46M SB49M0.5Cr-0.5Mo12CrMo-A335-P2 A213-T2A387 Gr.2STBA20 STFA20SCMV11Cr-0.5Mo15CrMo15CrMoRA335-P12 A213-T12A387 Gr.12STBA22 STFA22

5、 STPA22SCMV21.25Cr-0.5Mo-14Cr1MoRA335-P11 A199-T11A387 Gr.11STBA23 STFA23 STPA23SCMV31Cr-0.5MoV-12Cr1MoV-2.25Cr-1Mo12Cr2Mo12Cr2Mo1A335-P22 A199-T22A213-T22 A200-T22A387 Gr.22 A387 Gr.22LSTBA24 STFA24 STPA24SCMV45Cr-0.5Mo1Cr5Mo1Cr5MoA335-P5 A199-T5A213-T5 A200-T5A387 Gr.5STBA25 STFA25 STPA25SCMV69Cr-

6、1Mo-1Cr9Mo1A335-P9 A199-T9A213-T9 A387 Gr.9STBA26 STFA26-序号中国统一数字代号GB/T20878-2007国内美国日本新国标GB/T20878-2007旧国标GB/T4237-1992GB/T3280-1992标准ASTM A240/240M-08标准JIS G4304:2005JIS G4305:20051S3040806Cr19Ni100Cr18Ni9S30400, 304SUS3042S30403022Cr19Ni1000Cr19Ni10S30403, 304LSUS304L3S3040907Cr19Ni10-S30409, 304

7、HSUS304H4S3100806Cr25Ni200Cr25Ni20S31008, 310SSUS310S5S3160806Cr17Ni12Mo20Cr17Ni12Mo2S31600, 316SUS3166S31603022Cr17Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2S31603, 316LSUS316L7S3216806Cr18Ni11Ti0Cr18Ni10TiS32100, 321SUS3218S3216907Cr19Ni11Ti1Cr18Ni11TiS32109, 321HSUS321H9S22053022Cr23Ni5Mo3N-S32205, 2205-10S1134806Cr13

8、Al0Cr13AlS40500, 405SUS40511S1130606Cr130Cr13S41008, 410SSUS410S12S3170806Cr19Ni13Mo30Cr19Ni13Mo3S31700, 317SUS31713S31708022Cr19Ni13Mo300Cr19Ni13Mo3S31703, 317LSUS317L14S39042015Cr21Ni26Mo5Cu2-N08904, 904L-说明GB/T24511-2009以数字代号表示GB/T4237、GB3280-2007以新牌号表示不锈钢无缝钢管以旧牌号表示，如GB14976GB12459钢管TP、弯头WP表示，如TP

9、321表4 国内、外常用不锈钢牌号对照表1、常用钢号推荐选用的焊接材料 焊条牌号是根据焊条的主要用途、性能特点对焊条产品的具体命名。我国焊条牌号是按照国家标准GB980焊条分类及型号编制方法制订的。焊条型号编制本应按照新的焊条国家标准执行，由于目前国内焊条国标尚不全，而国内各行各业对原有的焊条牌号及编制方法沿用已久，已成习惯，故新编制的焊接材料产品样本中仍保留了原焊条牌号，将新国标中的焊条型号与原牌号对照并加以标注，对照关系见表5。每种焊条只有一个牌号，但多种牌号的焊条可以同时对应于一种型号。目前各焊接材料生产厂家都有各自的牌号，在焊接材料计划料单中，除了特殊焊材需指定厂家牌号外，常规焊材提出

10、焊材牌号或型号、规格、焊材执行标准即可。常用焊材型号、牌号对照表二、常用钢材的焊接材料选用表5 国家标准焊条大类与机械工业部焊条分类对应关系焊接材料标准： GB/T5117碳钢焊条、GB/T5118低合金钢焊条、GB/T983不锈钢焊条、GB984堆焊焊条；GB/T5293埋弧焊用碳钢丝和焊剂、GB/T12470低合金钢埋弧焊用焊剂、GB/T17854埋弧焊用不锈钢丝和焊剂、GB/T14957熔化焊用钢丝；GB/T14958气体保护焊用钢丝、GB/T8110气体保护焊用碳钢、低合金钢钢丝等的规定执行，进口焊材订货执行生产国标准或按合同要求。焊接用钢焊丝的牌号及化学成分是根据国家标准GB/T14

11、957熔化焊用钢丝和GB/T 14958气体保护焊用钢丝、YB/T5092焊接用不锈钢丝的规定编制。型号按 GB/T8110编制。压力容器、压力管道等承压设备用焊接材料，执行NB/T47018-2011，是在各焊材标准的基础上提高了要求，如S、P含量、冲击韧性，以进一步保证焊接质量。常用钢号推荐选用的焊接材料见表6。钢 号焊条电弧焊TIG、MIG、MAG焊备注焊条型号焊条牌号焊丝牌号GB/T8110Q235 10 20 Q245RE4303E4316E4315J422J426J427H08Mn2SiAER49-1Q345R、16MnE5016E5015J506J507H08Mn2SiAER50

12、-616MnDR、16MnDE5016-GE5015-GJ506RHJ507RH09MnDE5015-GW60709MnNiDR 09MnNiDE5015-C1LW707 H06Ni3.5AQ370RE5516-GE5515-GJ556RHJ55713MnNiMoR18MnMoNbRE6016-D1E6015-D1J606J607H08Mn2MoAH08Mn2MoVA表6 常用钢号推荐选用的焊接材料 钢 号焊条电弧焊TIG、MIG、MAG焊备注焊条型号焊条牌号焊丝牌号GB/T811012CrMo 12CrMoGE5515-B1R207H08CrMoAER55-B215CrMo 15CrMoR

13、15CrMoGE5515-B2R307H13CrMoAH08CrMoATIG-R30ER55-B2 AWS:ER80SB212Cr1MoVR 2Cr1MoVGE5515-B2-VR317H08CrMoVATIG-R31ER55-B2-MnV14Cr1MoR 14Cr1MoE5515-B2R307H12Cr2Mo 12Cr2Mo1R 12Cr2MoGE6015-B3R407H08Cr2Mo1AWS:ER90SB31Cr5MoE5MoV-15R507H1Cr5MoAWS:ER80SB61Cr9Mo1（9Cr-1Mo）E9Mo-15AWS:E8015-B8R707-AWS:ER80SB8续表6 常用

14、钢号推荐选用的焊接材料 钢 号焊条电弧焊TIG、MIG、MAG焊备注焊条型号焊条牌号焊丝牌号GB/T811006Cr19Ni10（304）E308-16E308-15A102A107H08Cr21Ni10H08Cr21Ni10SiER30806Cr18Ni11Ti（321）06Cr18Ni11Nb（347）E347A132A137H08Cr19Ni10TiH08Cr20Ni10NbER321ER34706Cr17Ni12Mo2（316）E316A202A207H06Cr19Ni12Mo2ER31606Cr19Ni13Mo3（317）E317-16A242H08Cr19Ni14Mo3ER3170

15、22Cr19Ni10 （304L）E308L-16A002H03Cr21Ni10ER308L022Cr17Ni12Mo2（316L）E316L-16A022H03Cr19Ni12Mo2ER316L022Cr19Ni13Mo3（317L）E317L-16-H03Cr19Ni14Mo3AWS:ER317L06Cr13Al 06Cr13E410-16G202E308-16A102022Cr25Ni5Mo3N(S22053)E2209-ER2209续表6 常用钢号推荐选用的焊接材料 2、异种钢相焊推荐选用的焊接材料对于异种钢焊接接头可分为两种情况，第一类为同类异种钢组成的接头，这类接头的两侧母材虽然化

16、学成分不同，但都属于铁素体类钢或都属于奥氏体类钢；第二类接头为异类异种钢组成，即接头两侧的母材不属于同一类钢，例如一侧为铁素体类钢，另一侧为奥氏体类钢(如奥氏体不锈钢)。对于母材都属于铁素体类钢，其焊缝采用奥氏体不锈钢焊条或镍基焊条焊接的接头，也属于第二类接头。由于异种钢接头两侧的母材无论从化学成分上还是物理、化学性能上都存在着差异，因此，焊接时要比同一种钢自身之间的焊接要复杂得多。 正确地选用焊材是焊接异种钢的关键，焊接接头的质量和使用性能与所选用的焊材密切相关。异种钢接头的焊缝和熔合区，由于合金元素被稀释及碳的迁移等原因存在一个过渡区，过渡区中不但化学成分、金相组织不均匀，而且物理性能、力

17、学性能等通常也有很大差异，可能会引起焊接缺陷(如裂纹等)或严重降低性能。为此必须按照母材的成分、性能、接头形式和使用要求等来正确选用焊材。 常见异种钢焊接推荐选用的焊接材料见下表7、表8、表9。 具体可参考NB/T47015-2011中表3、SH/T3526-2004石油化工异种钢焊接规程。表7 异种钢焊材选用被焊钢材类别焊接方法焊接材料预热焊后热处理低碳钢与强度型低合金钢焊接焊条电弧焊J426 J427氩弧焊H08Mn2SiA低碳钢与铬钼耐热钢焊接焊条电弧焊J427预热焊后热处理A302 A307不预热不热处理氩弧焊H08Mn2SiA预热焊后热处理H1Cr24Ni13不预热不热处理铬钼耐热钢

18、之间焊接焊条电弧焊R307 R317预热焊后热处理A302 A307不预热不热处理氩弧焊H13CrMo预热焊后热处理H1Cr24Ni13不预热不热处理碳锰低合金钢与铬钼耐热钢焊接焊条电弧焊J507 J557预热焊后热处理A302 A307A402 A407不预热不热处理表8 铁素体、马氏体不锈钢与奥氏体不锈钢相焊母材1母材2焊接材料预热温度()焊后热处理()06Cr13,12Cr1312Cr18Ni9, 06Cr19Ni10, 022Cr17Ni12Mo2,06Cr17Ni12Mo2A307,A302不预热或10520572076010Cr17,10Cr2812Cr18Ni9, 06Cr19N

19、i10, 022Cr17Ni12Mo2,06Cr17Ni12Mo2A307,A302150200750-800表9 低合金钢与奥氏体不锈钢相焊母材1母材2焊条电弧焊氩弧焊Q245RQ345R15MnVR12Cr18Ni9 06Cr19Ni10 022Cr19Ni10A307、A302H1Cr24Ni1315MnVNMb18MnNiMoNbR20MnMoNb12Cr18Ni906Cr19Ni100022Cr19Ni10A407、A402H1Cr26Ni2112CrMo15CrMoR12Cr18Ni9，06Cr19Ni10 022Cr19Ni10A302、A402H1Cr24Ni1312CrMo1

20、5CrMoR1Cr5Mo16MnDR09MnNiDR022Cr17Ni12Mo2,06Cr17Ni12Mo2A042、A062H00Cr19Ni12Mo2H0Cr20Ni14Mo3三、预热、后热、焊后热处理1、预热应根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑是否预热。压力容器常用钢号的预热温度见NB/T47015-2011（JB/T4709）表4；压力管道最低预热温度要求按GB50236-2011表、SH3501-2011表9; 球形储罐按 GB50094-2010球形储罐施工规范 表要求。注意：不同钢号相焊时，预热温度按预热温度较高的钢号选取，但对于

21、异类异种钢接头，可以适当降低预热温度，必要时经试验后确定。另外，要求预热的焊件，在整个焊接过程中层间温度应不低于预热温度。在此要说明一下，如选用的焊接工艺评定没有采取预热，而按焊件厚度需要预热或按产品设计图样要求预热，按照NB/T47014-2011（JB4708）表6，增加预热措施不需重新评定，在焊接工艺卡中增加预热温度范围就可以了。但如果工评已采取预热，那预热温度范围则按工评选取或按产品要求在工评的基础上提高温度，如选取的预热温度比已评定合格值降低50以上时须焊接工艺重新评定。2、后热对于冷裂纹敏感性较大的低合金钢（如CrMo钢）和拘束度较大的焊件应采取后热措施。后热应在焊后立即执行，如焊

22、后立即进行热处理可不做后热，后热温度范围一般为200-350，一般不少于0.5h。同样，如选用的工评没有采取后热，按实际情况需采取后热时，编制焊接工艺时在焊接工艺卡中增加后热温度范围、保温时间即可。如果选用的工评已采取后热，那后热温度范围按工评选取或按产品要求重新编制焊接工艺确定后热温度范围、保温时间。3、 焊后热处理此处的焊后热处理是指改善焊接区域的性能，消除焊接残余应力等有害影响，加热到足够的温度，并保持一定的时间，而后均匀冷却的热过程。压力容器常见钢材焊后热处理规范推荐见NB/T47015-2011；压力管道的焊后热处理基本要求按GB50235-2010和GB/T20801-2006、S

23、H3501-2011执行。不锈钢类焊接接头不推荐进行焊后热处理。异种钢的焊后热处理温度，一般是按照热处理温度要求高的一侧母材来选定异种钢接头的PWHT温度，此时一定要事先做焊接工艺评定，以防使强度低的一侧母材强度严重下降，出现强度不合格。焊后热处理的工艺，加热速度和冷却速度应按不同的标准要求执行，如压力容器、压力管道执行的标准不同。焊接工艺评定的选用是编制焊接工艺的重要环节，目前公司有几百项工艺评定，都是根据不同的技术要求制作，需要施工、工艺人员正确选择。一般是根据现场条件、母材类别确定焊接方法，焊接方法确定后，需根据设备的材质类别、规格以及热处理要求，审查现有的焊接工艺评定能否覆盖该产品的焊

24、缝，如确定焊件厚度是否在工艺评定覆盖厚度范围，焊后热处理保温温度、时间是否覆盖。现在的很多装置或设备往往有附加的技术条件要求，因此在选择工评时，不仅仅需满足焊接方法，母材类别、规格以及热处理工艺要求，还要审核有无特殊的技术、检验要求，决定是否选用或重新评定、或在原有的评定上增加试样。GB50128-2005 立式圆筒形储罐 T形角焊缝试件的制备和试验，应符合规范附录A的规定。 四、焊接工艺评定的选用目前压力容器焊接工艺评定的有效版本是NB/T47014-2011。工艺评定的重要因素、补加因素和次要因素见NB/T47014-2011。如重要因素改变时必须重新评定；补加因素是指影响焊接接头冲击韧性

25、的工艺因素，如焊接线能量，当规定进行冲击试验时，补加因素变更或增加则需增加冲击韧性试验才可使用。所谓冲击韧性试验要求有以下三种情况：1）固定式压力容器安全技术监察规程、GB150、压力容器产品专项标准规定要做冲击韧性试验的；2) 产品设计图样规定要做冲击韧性试验的；3）产品所选用的材料，其材料标准规定要做冲击韧性试验的。当不规定冲击试验时，补加因素作为次要因素对待。当变更次因素时不需重新评定，但需重新编制焊接工艺指导书。 焊接工艺评定检索表、汇总表的应用材料的分类按NB/T47014-2011施焊方法、母材类别、规格、焊接位置、焊接材料决定了焊工所需持证的项目即焊工资格。焊工是焊接工艺是否得到

26、有效执行的关键，需要熟悉考规、了解焊接施工，就可以确定最合适的焊工资格项目，有效安排焊工，指导焊工取证方向。焊工考试试件钢号分类及代号（表11），其钢号分类与NB/T47014焊接工艺评定中的钢材分类不同。五、焊工资格1、焊接顺序、焊接位置、焊工资格焊接位置是焊工施焊时所处的位置，与焊接顺序相关。为了保证一次合格率，我们应尽量使焊工处在容易施焊的位置如平焊、水平转动、垂直俯位，尽量减少施焊难度较大的焊接位置。 施焊方法、母材类别、规格、焊接位置、焊接材料决定了焊工所需持证的项目即焊工资格。焊工是焊接工艺是否得到有效执行的关键，为了加强焊工的管理，提高焊工的焊接水平，保证焊接质量，国家质检总局制

27、定了TSGZ6002-2010特种设备焊接操作人员考核细则。在焊接工艺卡中的焊工资格应是符合该工艺条件下最低资格要求，如管板角接头试件，根据现场实际要求及适用范围，焊工考试位置常选2FG、5FG、6FG，其中2FG是最普遍的。在行业检查项目中，有焊工持证项目的检查、超项上岗率的统计，因此需要了解我公司焊工考试情况、持证项目情况，以便给出最恰当的焊工资格。表11 焊工考试试件钢号分类及代号钢类别代号国内典型钢号示例碳素钢Fe IQ235 10 20 Q245R L210 L175 S205 HP245 低合金钢Fe IIQ345R Q370R 15MnVR 20MnMo 12CrMo 15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr1MoV 09MnD 09MnNiDR 16MnDR 15MnNiDRHP325 L415 L450 S315 Cr5%铬钼钢、马氏体钢、铁素体不锈钢Fe III1Cr5Mo 06Cr13 12Cr13 10Cr17 06Cr13Al 1Cr9Mo1 10Cr9MoVNb奥氏体不锈钢、双相不锈钢Fe IV06Cr19Ni10 06Cr19Ni11Ti 022Cr19Ni10022Cr17Ni12Mo2 06Cr19Ni13Mo3 06Cr17Ni12Mo2Ti06Cr23Ni13 06Cr25Ni20 12Cr18Ni9 HP表示气瓶用钢 L表示管