汽机四大管道焊接施工工法

汽机四大管道焊接施工工法前言近年来，我国电力工业飞速发展，电厂锅炉向大容量、高参数发展。汽机四大管道中有代表性的主蒸汽管道材质P91以其优良的高温性能，在电站中得到了越来越广泛的应用。但由于其焊接性较差，焊接时很容易出现问题，因此，对焊接人员及焊接工艺要求十分严格。我公司在以往工程中累积了丰富的汽机四大管道焊接经验，总结出一整套成熟的施工方法，并且在多年的施工实践中，不断发展完善，形成了汽机四大管道焊接施工工法（本工法主要针对主蒸汽管道进行阐述）。工法特点焊接时充氩焊口采用水溶性充氩纸封堵焊口内壁两侧，形成充氩气室，节约氩气用量，同时对焊口形成有效的气体保护，避免焊口根部氧化或过烧，焊接结束后不用取出充氩纸，减少焊接时间。采用热处理控温设备对温度全程监控，除以热电偶进行自动测控外，现场辅以远红外测温仪进行监控，以保证控温准确，及时反馈温度变化信息。热处理记录仪自动记录热处理过程温度变化曲线，能及时、真实反应现场施工情况，确保焊接质量及施工安全。由于整套工法先进、合理，保证焊口质量，减少返修次数，缩短施工工期，降低焊接材料及热处理材料的消耗，节约了成本，为机组今后稳定运行奠定坚实的基础，适用范围适用于150MW～600MW机组的火力发电厂汽机四大管道焊接。工艺原理焊接材料选用与母材成分基本相当的焊丝和焊条，焊条在使用前必须按说明书的要求进行烘焙处理，现场焊接时，焊条要放入专用焊条保温桶中，并接通电源，随用随取。严格控制焊前预热、焊后后热和热处理的各项参数。大、中口焊接采用多层多道焊，焊接过程中要有退火焊道，收弧处使用高频开关衰减熄弧。P91钢焊接时，熔池粘度较大，流动性差，且由于焊接规范较小，容易出现夹渣、层间未熔等缺陷，这就要求焊接时必须操作到位。为避免产生大的缺陷，焊层厚度要尽量薄；摆动焊接时，受线能量和焊层厚度限制，焊条摆幅不宜超过其直径的3倍，每层厚度不宜超过3mm；各层之间必须清理干净。对吊口焊接还应注意，当焊条摆动到坡口边缘时，电弧停留熔化的时间要长一些，尽量不留夹沟。根层及近根层焊接时，管内必须充氩进行背部保护。对返修焊口，采取的预热及热处理工艺与整口焊接时相同。施工工艺流程及操作要点施工工艺流程如下图所示:焊口定位焊口定位返修不合格焊口组对不合格焊前准备坡口打磨返修合格合格返修专检不合格合格焊接自检合格不合格合格不合格返修合格返修无损检验工序结束预热不预热充氩充氩不热处理不热处理热处理图5.1图5.1焊接工艺流程图操作要点焊前预热：根据焊口的规格，按照有关技术文件、规程规范确定预热温度、升温速度。采用远红外电加热器进行预热。从点固、打底、填充到盖面整个焊接过程焊口的温度均应维持在预热温度的下限至层间温度的上限（P91为300℃，其他400℃）之间。焊前预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍。预热工作由热处理专业人员负责。特殊情况下的焊前预热要求：采用氩弧打底时，可按下限温度降低50℃。在0℃及以下的低温下焊接时预热温度可按规定值提高30℃～50℃。焊接方法：小径管（壁厚6mm以下）采用全氩弧焊接；大径管选用氩电联焊，两人对称焊接。P91/T91管道对接焊接时内壁必须充氩气保护，并确认保护有效，防止根层氧化或过烧。充氩办法如图所示：图焊口充氩示意图图焊口充氩示意图点固焊:严禁在管道外壁引燃电弧、试验电流或随意焊接临时支撑物，不得焊接对口用卡具。点固焊时，人员、技术要求均与正式施焊相同。点焊焊缝长10-15mm。点焊一点，检查一点，如有缺陷及时清除，重新点焊。点焊缝均匀分布在整个圆周上。管道内不允许有穿膛风。焊口对口点固时，可采用楔形卡块（δ=16～25mm）3至4块点焊固定。楔形卡块必须采用同种材料，打底后去除卡块不应损伤母材，将点固焊残留部分磨平。点焊示意图如图所示：δδ≥20D≥400δ＝16-25mm点固点图楔形卡块点焊示意图图楔形卡块点焊示意图打底焊：打底层焊接采用氩弧焊，采取两人对称焊或单人施焊。要搭设牢固的且有足够施焊空间的操作平台，并有挡风设施。两人对称焊时，采用相同的焊接规范，焊接过程中要注意起弧、收弧和接头的质量。氩弧焊打底的焊层厚度不小于3mm。氩弧打底时，调节器放在便于操作位置，灵活调节电流。氩弧打底焊焊接工艺：打底时建议仰焊采用“内填丝”，立焊和平焊采用“外填丝”。起弧时电流应当调大，待形成熔池后，再将电流调节到正常电流，可避免因起弧时熔池温度较低，液体凝固较快，液态金属中气体难以析出。焊接时要力求送丝均匀，等坡口两侧熔化后才填丝，以免造成“未熔合”，可以连续填丝、断续填丝，快慢合适，过快焊缝余高大；过慢则容易产生下凹和咬边。焊丝与焊件表面夹角为15度左右。瓷嘴横向摆动，不要抬得过高，摆动幅度不要过大，以免失去氩气保护。施焊中，应特别注意接头和收弧的质量，接头处要有斜坡，不能有死角；收弧时应将熔池填满，改变瓷嘴角度，向后回焊20～40mm，再按高频开关熄弧。重新引弧的位置在原弧坑的后面，使焊缝重叠20～30mm，重叠处根部要充分焊透，一般不填丝或少填丝。施焊过程中钨极与焊丝或焊缝相碰造成夹钨，应立即停止焊接，用角向打磨，直至露出金属光泽。氩弧焊易产生的主要缺陷及防止措施见下表：表氩弧焊易产生的主要缺陷及防止措施缺陷产生原因防止措施气孔母材清理不净、操操作不当、气气体保护不好好等。采用化学或机械方方法清理焊口口；喷嘴不要要抬得过高，焊焊速不要太快快，检查气体体纯度。夹钨接触引弧、钨极熔熔化、操作不不当焊丝触及及钨极等。采用高频引弧；采采用小电流、粗粗钨极；熟练练操作。未焊透操作不良、坡口小小、间隙小、钝钝边大。控制坡口尺寸、对对口间隙、钝钝边等。塌腰操作不良、对口间间隙大。采用合适的焊接工工艺参数，焊焊接速度与填填丝协调。打底层焊接完成后，立即自检，合格后及时进行填充盖面。填充盖面：采用多层多道焊接时，应逐层进行检查，次层焊接前，用砂轮清理焊缝，仔细检查，确认无缺陷后，再进行次层的焊接直至完成。P91管道焊接时其单层焊道厚度不大于所用焊条直径，宽度不能超过焊条直径的4倍。电弧焊易产生是气孔、夹渣、咬边等缺陷，预防措施：焊条在使用前按规定温度预热，使用时放在保温筒里，随用随取；采用合适的焊接工艺参数；每层焊道要清理干净；要充分保证焊条在坡口两侧停留的时间。焊口应连续完成，若被迫中断时，应采取后热处理、保温等措施，再焊接时检查无裂纹后，方可按工艺焊接。多层多道焊将接头错开，要求见图：≤Φ≤Φ+2㎜≮3㎜≤5Φ图多层多道焊示意图图多层多道焊示意图焊接顺序：图-2垂直焊缝图-2垂直焊缝焊接示意图图-1水平焊缝焊接示意图运条要领：保持一定的焊条角度，保证熔合良好；采用正确的运条方式，控制熔池形状和温度；注意熔池前端的清理情况。焊口焊完后应进行清理，表面光洁，焊缝要美观，不得有超标缺陷，经自检合格后做好标记，填写自检记录。焊后热处理需要焊后热处理的管道，热处理时应力求内外壁和焊缝两侧温度均匀,恒温时在加热范围内任意两测点温差应低于50℃。加热宽度从焊缝中心算起，每侧不少于焊缝宽度的3倍，且不少于60mm。保温宽度,从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的5倍，以减少温度梯度。加热方法采用远红外电加热法。进行热处理时，测温点应对称布置在焊缝中心两侧，且不得少于两点，水平管道的测点应上下对称布置。热处理过程中升、降温速度，一般可按6250/壁厚℃/h计算,P91/T91不大于150℃/h，降温过程中300℃以下不控制。热处理后，应做好记录和标记。材料与设备材料要求：供货及时，进入现场严格检查质量合格证书及出厂日期，经外观及光谱复查合格后方可进入库存。焊接材料选用与母材成分基本相当的焊丝和焊条，焊条在使用前必须按说明书的要求进行烘焙处理，现场焊接时，焊条要放入温度保持在80～110℃的专用焊条保温桶中，并接通电源，随用随取；焊丝在使用前必须清除表面的油污和锈斑。钨极氩弧焊应尽量使用铈钨极；氩气纯度要在99.99%以上。焊接材料存放在温度大于5℃，相对湿度不超过60%的专用库房内，并设专人统一管理、烘焙和发放。焊材的领用及发放严格执行焊条库管理制度，做好使用跟踪记录。作业工机具见下表：表6.2作业工机具序号名称规格单位用途1焊机ZX7—400SSTG台焊接使用2电焊钳350A把电焊使用3电焊面罩个电焊使用4焊接电缆35m2米焊接使用5保温筒5kg个保温焊条6角向砂轮台打磨焊口7钢丝刷把清理表面8扁铲个清理飞溅9手锤1.5磅把清理表面10氩弧把套氩弧使用11氩气表个控制氩气流速12氩气皮带米氩弧及充氩使用13锋钢锯条个清理表面14小手电筒个氩弧打底使用15电流调节器个调节电流16高频开关个收弧衰减17焊条烘干箱ZYHC-2000台烘干焊条18安全帽顶安全防护19安全带条安全防护20工具袋个盛装工器具质量控制质量执行标准：《火力发电厂焊接技术规程》（DL/T869—2004）《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》（技术监督局）《火力发电厂焊接热处理技术规程》（DL/T819-2002）《火电施工质量检验及评定标准》（焊接篇）《焊接工艺评定规程》（DL/T868-2004）《焊工考核规程》及相关工艺评定质量要求：外观检验：焊工的自检工作贯穿整个焊接过程，如打底、层间、盖面的检查。检查内容包括：焊缝表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边、弧坑等缺陷，接头是否良好，填充金属与母材融合是否良好等。如有问题，采用机械加工法清除缺陷后，再进行补焊。焊工自检合格后，将填写好自检记录交给班组长，班组长汇总后交给工地质检员。工地质检员对焊工当日所焊焊口进行100%复检，重点检查焊缝外观工艺，对于不符合要求的焊口通知焊工进行处理直至合格。检查完毕后及时填写分项工程焊接接头表面质量检验评定表，并上报项目部质量科。项目部焊接质检员根据工地上报的检验评定表按比例进行抽检，发现不合格焊口通知工地进行处理，直至合格。无损检验：根据〈〈电力建设施工及验收技术规范*火力发电厂焊接篇〉〉及设计的要求100%无损检验。对于P91及其他合金焊口焊后应进行100%光谱复查。热处理后的焊口100%硬度检验。质量目标：系统焊口无损检验一次合格率≥98%；杜绝错发错用焊接材料；原始记录不丢失，受监焊口记录齐全；所有焊口外观成型美观；系统水压一次成功，无渗漏。质量保证措施：作业前由技术员组织作业人员认真学习图纸、资料，了解作业技术要求，掌握作业方法和作业要领。开展质量教育，提高职工质量意识，抓好各类焊工的技术教育和技术培训。贯彻以经济责任制为中心的质量责任制，设立焊口质量奖，奖优罚劣，把焊口的质量和个人的收入挂钩，实施质量否决权。合格焊工在管道焊接前，进行和实际条件相适应的模拟练习，经检验合格后方可正式焊接。技术管理、质量管理系统化、标准化、程序化。加强焊接材料管理。及时进行设备、机具、工装的配置、改进和检定。对作业中容易发生的质量问题，作业前做出预测，并采取有效的、可操作的预防措施，消除质量缺陷。作业中发现设备缺陷或施工质量问题，及时向技术员提出并采取措施后进行处理。重大质量问题必须停工，待提出处理意见或制定整改措施后方可进行整改。焊口焊接接头有超过标准的缺陷时，可采取挖补方式返修。但同一位置上的挖补次数一般不超过两次，并应遵守下列规定：挖补时不可以采用火焰清除缺陷，应采用机械方法清除缺陷。彻底清除缺陷，不得用二次熔化的方法处理缺陷。补焊时，应采用与正式焊接相同的焊接工艺。需要热处理的焊接接头补焊后重新进行热处理。安全措施认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成各级安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。安全防护：为保证现场施工安全，维护正常生产、生活秩序，工地将制定并实施一切必要的安全措施，包括防洪、防火、救护、警报、治安管理等，安全措施的制定将遵守国家、公司颁布的有关安全规程，遵守项目经理部文明施工创优规划的要求。安全防护措施：开工前，协同甲方和项目部对工地周围建筑物或其他环境条件进行详细调查，做到心中有数，施工时注意观察，发现问题及时处理。新进企业工人须进行公司、施工工地、班组的三级安全教育，考试、体检合格后方可上岗工作。遇有沙尘天气注意躲避，遇大风、大雨天不得施工，如确实需要时采取遮蔽等措施。冬季施工通道、脚手架、跳板等上的积水、霜雪应及时清除并采取防滑措施。参加作业人员必须严格执行安全操作规程和技术要求，服从指挥，集中精力，认真操作，严禁违章指挥，违章作业。遵章守纪，佩戴标记，施工人员进入现场必须正确佩戴安全帽。现场交叉作业时注意相互配合，听从指挥，发现问题及时解决。工伤事故处理，建立事故档案，按调查分析规则，规定进行处理报告，认真做好“四不放过”工作。焊接工地应设有安全生产宣传牌。在主要施工部位、作业点、危险区，主要通道口挂有安全宣传标语或安全警告牌。班组每天下班前清点人数，组织清扫现场，确保施工现场整洁。劳动保护：对于参与施工的全体工作人员，工地将根据焊工特点，按照国家劳动保护法，为每一位施工人员配备其所相应的劳保用品。对现场施工管理人员和操作人员进行消防培训，增强消防意识。现场休息室、材料库等一律配备符合消防规定数量的环保型灭火器。焊接及热处理危险点分析及控制措施：8.5-1焊接危险点分析及控制措施：序号工作内容危险点控制措施一焊接焊接时烫伤、触电电焊工应衣着整齐，穿穿绝缘鞋；按要求使用劳动保保护用品；破损的电焊把线应应及时包扎；；清理焊缝时，带好好防护镜，注注意飞溅伤人人。二焊接挖补焊口时受机械械伤害用砂轮机打磨焊缝缝时，带好防防护镜；身体必须侧对砂轮轮机；打磨时，严防用力力过猛，砂轮轮片破碎；保护接地线应连接接正确，牢固固。三焊接焊接时引起火灾严禁在储存或加工工易燃、易爆爆品的场所10米范围内作作业，必要时时要采取隔离离措施；清除焊接地点5米米以内的易燃燃物，无法清清除时应采取取可靠的防护护措施；焊接工作结束后，必必须切断电源源、确认无起起火危险后，方方可离开。四焊接金属容器内进行焊焊接在金属容器内作业业，须有可靠靠的接地；容器内应有通风装装置；焊工所穿衣服、鞋鞋、帽等须干干燥，脚下垫垫好绝缘垫；；金属容器内不得同同时进行电焊焊、气割工作作；任何情况下不得用用氧气吹扫衣衣物。五焊接不正确使用、保管管钨极打磨钨极时应使用用专用的砂轮轮机；钨极应放在铅盒内内储存、携带带，使用时放放在专用的盒盒内；报废的钨极不能随随意乱扔，应应集中深埋处处理。六焊接不正确使用电焊机机电焊机外壳必须可可靠接地，不不得多台串联联接地；电焊机在倒换接头头、转移工作作地点或发生生故障时必须须切断电源；；露天装设的电焊机机应设在干燥燥的场所，并并设遮蔽棚；；刀闸型开关在闭、合合时，须侧脸脸，戴好手套套，防止起弧弧伤人。七焊接高处焊接作业所有焊接工具须使使用工具袋；；作业时更换下来的的焊条头不得得乱扔；施工结束后，将药药皮等清理干干净。检查脚手架搭设的的是否牢固，安安全带挂点应应牢固并在腰腰部以上；交叉作业作好防护护，吊车吊物物时严禁在下下工作或行走走。8.5-2热处理理危险点分析析及控制措施施：序号工作内容危险点控制措施一热处理不按要求作业，易易触电热处理人员必须穿穿绝缘鞋，热热处理线接头头必须有绝缘缘措施；经常检查热处理回回路是否绝缘缘良好，若有有破损应及时时包扎；禁止一人作业，须须设监护人。二热处理工作时防护不够，烫烫伤或引发火火灾工作人员应衣着整整齐，正确使使用防护用品品；热处理场所应设围围栏，挂警示示牌；无关人员严禁靠近近；热处理场所应有足足够数量的灭灭火器材；每天工作结束后，必必须切断电源源、确认无起起火危险后，方方可离开。三热处理不正确使用热处理理设备热处理设备必须可可靠接地；必须在设备断电的的情况下，才才能进行热处处理操作。四热处理作业环境脏乱热处理作业用完的的岩棉、绑线线严禁乱扔；；所有废料在作业结结束后，要收收集起来，集集中处理。五热处理不正确使用热处理理加热器热处理加热器在使使用时要轻拿拿、轻放，防防止电阻丝折折断或陶瓷片片损坏；对陶瓷片已经损坏坏的加热器应应及时进行修修理，防止使使用时短路或或造成人身触触电。环保措施成立对应的施工环环境卫生管理理机构，在工工程施工过程程中严格遵守守国家和地方方政府下发的的有关环境保保护的法律、法法规和规章，加加强对施工材材料、设备、废废水、粉尘、有有毒气体、生生产生活垃圾圾的控制和治治理，遵守防防火及废弃物物处理的规章章制度，随时时接受相关单单位的监督检检查。在施工场地工程建设设允许的范围围内，合理布布置、规范围围挡，做到标标牌清楚、齐齐全，各种标标识醒目，施施工场地整洁洁文明。施工中做好成品保保护，同时，将将相关方案和和要求向全体体施工人员详详细交底。现场集装箱应按规规定位置摆放放整齐，围墙墙和围栏的搭搭设应稳定、整整洁、美观，达达到美化、绿绿化标准。电焊机采用集装箱箱形式布置，外外接头应有统统一的标牌和和编号。焊接用一、二次线线布设整齐、科科学合理，并并采用固定插插排和快速接接头插座。导导线穿越道路路时将其架高高或穿入防护护罩内埋设地地下。热处理材料摆放有有序，堆放场场地应平坦、不不积水。焊条条头、焊丝头头等不得乱丢丢乱弃，及时时清理，做到到“工完、料净净、场地清”。主要工作场所的湿湿度、噪音、粉粉尘浓度等符符合国家标准准。降耗节能：建立成本控制机构构，统一协调调施工任务，创创新工艺，节节约资源。施工管理、作业人人员应本着降降低损耗、节节约成本、挖挖掘潜力的出出发点，采用用先进的施工工技术和施工工器械，保证证优质、高效效、低耗。加强计划管理，作作好施工准备备，严格按计计划组织物资资供应，确保保焊接材料提提前储备，以以满足连续施施工。优化施工程序，根根据现场具体体情况，制定定周计划，每每周一次生产产布置会，每每天生产协调调会，明确班班组任务目标标，组织均衡衡施工，落实实施工进度。落实焊接材料回收收制度，工作作结束关闭焊焊机，不施工工时要把氩气气阀关闭。环境管理方案：加强环境保护培训训，提高职工工保护环境的的意识，创造造文明施工标标准工地，保保证施工场地地安排有序。减少噪声排放，施施工现场噪声声控制目标：：昼间<70dB；夜间<55dB（22:00～次日6:00）。夜间施工无光污染染：照明灯罩罩使用率100%。照明灯具具高于作业面面，工完断电电，夜间焊接接作业搭设遮遮光棚。化学品控制：氩气气、氧、乙炔炔瓶分开存放放，并有标识识，实行领用用制度。设置置焊条头专用用收集箱。石石棉毡、废钨钨极与普通废废弃物分开收收集，防止二二度污染。垃圾：为保护施工工区和生活区区的环境卫生生，达到环境境保护的要求求，搜集和处处理一切垃圾圾，并将其运运至指定的地地点进行掩埋埋或焚烧处理理。焊接作业场所应采采取措施排除除有害气体、粉粉尘和烟雾等等。焊口、焊焊缝表面清理理干净，物显显本色。在光线不足及夜间间施工应保证证照明良好，主主要通道应装装设路灯。施工现场节约用水水、用电，生生产、生活废废水必须按项项目经理部指指定的区域进进行排放。效益分析采用本工法施工，焊焊口表面工艺艺美观，成型型好，无气孔孔、夹渣、裂裂纹等缺陷。