GB∕T 27866-2023 钢制管道和设备防止焊缝硫化物应力开裂的硬度控制技术规范（正式版）

钢制管道和设备防止焊缝硫化物应力开裂的硬度控制技术规范Specificationofcontrollingweldhardnessofsteelpipeand2023-11-27发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T27866—2023前言 l2规范性引用文件 13术语和定义 14基本规定 25焊缝硬度控制 25.1一般规定 25.2母材化学成分控制 35.3焊接材料选择 35.4焊接工艺参数控制 35.5焊后热处理 35.6特殊情况下焊缝硬度控制 36焊缝硬度的检测和结果评定 46.1硬度检测方法 46.2现场硬度检测和结果评定 46.3实验室硬度检测和结果评定 47焊缝修复及硬度检测评定 7附录A(规范性)控制焊缝硬度防止硫化物应力开裂的工作内容及流程图 8参考文献 9Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替GB/T27866—2011《控制钢制管道和设备焊缝硬度防止硫化物应力开裂技术规范》,与GB/T27866—2011相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)更改了适用范围，本文件适用于规定最小抗拉强度不大于490MPa的碳钢、低合金钢管道和设备制造焊缝、施工焊缝(见第1章，2011年版的第1章、4.5);b)增加了无法进行硬度检测的评定要求(见4.3);c)更改了母材、焊接材料、焊接工艺参数控制及焊后热处理技术要求，删除了焊接材料标准(见第5章，2011年版的5.3、5.4和5.5);d)更改了里氏硬度和布氏硬度检测要求(见6.2.2、6.2.8,2011年版的6.2.1);e)更改了图1(见6.3.3,2011年版的6.3.2);f)更改了焊缝修复及硬度检测评定(见第7章，2011年版的6.2.6,6.2.7);g)增加了控制焊缝硬度防止硫化物应力开裂的工作内容及流程图(见附录A)。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC355)提出并归口。本文件起草单位：中国石油工程建设有限公司西南分公司、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司、中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司、四川石油天然气建设工程有限责任公司。本文件于2011年首次发布，本次为第一次修订。1钢制管道和设备防止焊缝硫化物应力开裂的硬度控制技术规范1范围本文件描述了用于接触酸性环境的管道和设备焊缝防止硫化物应力开裂(SSC)的硬度控制方法，并规定了硬度控制的要求。本文件适用于规定最小抗拉强度不大于490MPa的碳钢、低合金钢管道和设备制造焊缝、施工焊缝。本文件不包括防止硫化氢环境引起的应力导向氢致开裂(SOHIC)和软区开裂(SZC)其他类型的环境开裂。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T150.1压力容器第1部分：通用要求GB/T2654焊接接头硬度试验方法GB/T3965熔敷金属中扩散氢测定方法GB/T4340.1金属材料维氏硬度试验第1部分：试验方法GB50251输气管道工程设计规范SY/T0599天然气地面设施抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂金属材料技术规范SY/T7024含硫化氢油气田金属材料现场硬度检测技术规范3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。焊缝weld焊缝金属、熔合线和热影响区三部分的总称。酸性环境sourservice含有硫化氢并能够引起金属材料发生硫化物应力开裂、应力腐蚀开裂、氢致开裂等开裂形式的油气硫化物应力开裂sulfidestresscracking;SSC在有水和硫化氢存在的情况下，与腐蚀和拉应力[残留的和(或)施加的]有关的一种金属开裂。24基本规定4.1防止油气酸性环境中硫化物应力开裂的措施，应包括采用符合SY/T0599母材、控制焊缝硬度以及残余应力。4.2焊接方法宜采用焊条电弧焊(SMAW)、熔化极气体保护电弧焊(GMAW)、药芯焊丝气体保护电弧焊(FCAW-G)、钨极惰性气体保护电弧焊(GTAW)、等离子弧焊(PAW)和埋弧焊(SAW)。4.3现场无法进行硬度检测时，采用下列方法之一进行现场焊缝硬度评定。a)采用模拟焊缝的硬度进行评定，模拟焊缝应使用与现场焊接相同的焊接工艺及工艺条件。b)采用焊接工艺评定的硬度进行评定，对焊接工艺及工艺条件进行评审，通过评审同时满足下列要求：1)管道和设备所用母材金属的标准、钢级、生产方法、制造商应与焊接工艺评定所用母材金属相同；2)管道和设备所用母材金属的最大碳当量(CEV)不应超过焊接工艺评定所用母材金属的相应值的0.03%,化学成分应采用熔炼分析结果；3)管道和设备所用母材金属的微合金元素中的Nb、V、Ti和B等微合金元素最大量不应超过焊接工艺评定所用母材金属的相应值；4)管道和设备所用焊接材料的标准、类型、牌号、制造商、规格尺寸都应与焊接工艺评定所用的相同；5)管道和设备焊接需要预热的方法和温度都应与焊接工艺评定相同；6)管道和设备焊接的接头形式、坡口形式、焊接层数、道数和焊接顺序等均应与焊接工艺评定的相同；7)管道和设备焊接采用的焊接方法、层间温度、焊后热处理，以及不同焊道所用的焊材规格、电流范围、电压范围、焊接速度等焊接工艺参数均应与焊接工艺评定相同。4.4控制焊缝硬度防止硫化物应力开裂的工作内容及流程应按照附录A执行。5焊缝硬度控制5.1一般规定5.1.1应根据以下影响碳钢、低合金钢管道和设备焊缝在酸性环境中发生硫化物应力开裂的主要因素，合理选择母材、焊接材料，并采用适当的焊接工艺和(或)焊后热处理，防止硫化物应力开裂：——环境腐蚀性的苛刻程度；——焊缝的显微组织和硬度；——母材金属和焊缝熔敷金属的化学成分；——总拉伸应力值(外加应力和残余应力)。5.1.2焊缝硬度控制区域应包括焊缝金属、热影响区2个组成部分。应通过选择焊接材料、控制焊接工艺参数控制焊缝金属硬度；应通过控制母材化学成分、控制焊接工艺参数，或焊后热处理控制热影响区的硬度。5.1.3下列焊缝应进行焊后热处理：a)GB50251中规定的三级、四级地区的碳钢、低合金钢集输管道以及场站管道和设备焊缝；b)GB50251中规定的一级、二级地区，且母材标准规定最小屈服强度(SMYS)大于或等于290MPa的碳钢、低合金钢集输管道以及场站管道和设备焊缝；c)采用热轧态金属材料的碳钢、低合金钢集输管道焊缝；3GB/T27866—2023d)厂、站内的碳钢、低合金钢管道焊缝。5.2母材化学成分控制5.2.1母材金属的化学成分控制应包括控制碳当量(CEV)、总合金元素含量。5.2.2在碳当量相同情况下，宜降低母材金属的C含量。5.2.3C含量大于0.18%时，碳当量不应超过0.43%,碳当量按照公式(1)计算：式中：CEiw——碳当量，%;Wc——碳元素的质量分数，%;WMn——锰元素的质量分数，%;Wcr——铬元素的质量分数，%;WM。——钼元素的质量分数，%;Wy——钒元素的质量分数，%;Wca——铜元素的质量分数，%;Wy——镍元素的质量分数，%。5.2.4管道和设备所用母材金属的最大碳当量(CEV)不应超过焊接工艺评定所用母材金属的相应值的0.03%,化学成分应采用熔炼分析结果。5.2.5在焊接工艺评定中，母材中Nb和V含量之和超过0.03%(质量分数),或残余元素总含量大于0.5%(质量分数)时，热处理后应对冲击韧性进行确认。5.3焊接材料选择5.3.1焊接材料选择宜采用等强匹配原则，宜选用低氢型焊接材料，低氢焊条、药芯焊丝熔敷金属扩散氢含量不超过5mL/100g,扩散氢含量应按照GB/T3965进行检测。5.3.2焊条和埋弧焊应选用碱性焊条及碱性焊剂。5.3.3药芯焊丝应选用碱性渣系。5.3.4焊条和焊丝含镍量不应高于1%。5.3.5埋弧焊的含锰焊丝不宜采用活性焊剂。5.3.6制造过程中变更了焊接材料的牌号、型号或者生产厂商时应重新进行焊接工艺评定。5.4焊接工艺参数控制5.4.1预热温度和技术要求应符合焊接工艺规程的规定。5.4.2控制焊接热输入时，应降低焊接热循环中的最高加热温度，并应减少高温停留时间。5.4.3冷却时应延长800℃到500℃的冷却时间(ts/s),以降低焊缝的冷却速度。5.5焊后热处理5.5.1焊后热处理应依据焊接工艺评定结果进行。5.5.2消除焊接残余应力热处理的温度，宜不小于595℃。降低硬度的焊后热处理温度不应小于620℃,热处理温度应根据焊接工艺规程确定，焊后热处理保温时间不应少于1h。5.5.3焊后热处理后，焊接接头不应再进行矫直、焊接等产生高残余应力的加工，否则应再次热处理。5.6特殊情况下焊缝硬度控制5.6.1大部件上的小焊道焊缝热影响区的高硬度宜按5.4控制。45.6.2对难以采用焊后热处理方法减小焊缝热影响区硬度的阀门、泵、压缩机壳体焊缝热影响区，应按5.2和5.4或其他评定合格的方法降低硬度。6焊缝硬度的检测和结果评定6.1硬度检测方法6.1.1现场焊缝硬度的检测宜采用便携式布氏硬度、里氏硬度等试验方法；采用间接硬度检测技术时，应加工模拟试块，并应对检测体系进行对比修正。6.1.2焊接工艺评定中的实验室内硬度检测，应采用维氏硬度试验方法。6.2现场硬度检测和结果评定6.2.1硬度检测的部位应包括焊缝金属和热影响区，每个部位应至少检测1次，每次检测不应少于3个硬度检测压痕，硬度值应为3个检测数据的平均值。6.2.2管道对接环焊缝的表面硬度检测宜符合SY/T7024中焊缝检测规定，检测前应制定表面硬度检测规程。6.2.3设备制造焊缝硬度最低检测次数应满足下列要求：a)容器或储罐的纵向焊缝，每3m检测1次，每节筒体上的每条纵向焊缝至少检测1次；b)容器或储罐的环向焊缝，每3m检测1次，每条环向焊缝至少检测1次；c)开口接管上的所有焊缝，每条检测1次；d)除a)、b)、c)已要求检测硬度的焊缝外，属GB/T150.1规定的A类和B类焊缝，每条焊缝至少检测1次；e)管道和配管对接焊缝，每条对接焊缝至少检测1次。6.2.4应检测与酸性环境相接触侧的设备和管道焊缝硬度，因条件限制不能检测与酸性环境相接触侧的设备焊缝硬度时，可采用同一焊缝另一侧的硬度代替。6.2.5按下列规定对铸件补焊焊缝进行硬度检测：a)铸件修补焊的焊接工艺评定应进行硬度检测；b)宜在修补焊缝上进行硬度检测；c)不能对实际的修补焊缝进行硬度检测时，应在铸件上按照4.3a)进行模拟的试验性补焊，并进行焊缝硬度检测；d)铸件补焊焊缝硬度检测的其余要求及硬度检测结果应符合第6章的规定。6.2.6焊缝金属和热影响区的硬度值不应大于200HBW。对高硬度管道和设备制造焊缝已在现场正常使用的情况下，才允许硬度最大值为225HBW。6.2.7单个焊缝硬度检测结果不超过规定值10HBW时，应在此焊缝检测的部位附近增测3个硬度检测压痕，这3个检测结果的算术平均值不应大于6.2.6规定值。6.2.8不宜采用直读里氏硬度计自带的转换硬度值。在里氏硬度检验结束后，对非垂直向下冲击方向的HLD值应按SY/T7024的要求进行修正和转换。6.3实验室硬度检测和结果评定6.3.1按GB/T2654制备维氏硬度试样。6.3.2按GB/T4340.1进行维氏硬度HV10或HV5检测。6.3.3对接焊缝、角焊缝和补焊焊缝检测位置见图1～图4。5标引序号说明：A——焊缝热影响区(浸蚀后可见);B——虚线为测量线；l₁——1.5mm±0.5mm;l₂——1mm;l₃——2mm;1～33——硬度检测压痕位置编号。位置2,位置3,位置9,位置10,位置13,位置19,位置21,位置24～位置27,位置29和位置32硬度检测压痕应完全在热影响区内，并且靠近焊缝金属与热影响区之间的熔合线。图1典型双面焊对接焊缝硬度检测位置标引序号说明：A——焊缝热影响区(浸蚀后可见);B——虚线为测量线；l₁——1mm;l₂——1.5mm±0.5mm;1～19——硬度检测压痕位置编号。位置2,位置3,位置6,位置7,位置10,位置11,位置14,位置15,位置17和位置19硬度检测压痕应完全在热影响区内，并且靠近焊缝金属与热影响区之间的熔合线。上部的测量线应位于适当位置使得位置2和位置6硬度检测压痕与最后焊道的热影响区或与最后焊道的熔合线的变化轮廓一致。图2典型单面焊对接焊缝硬度检测位置6GB/T27866—2023标引序号说明：A——焊缝热影响区(浸蚀后可见);B——虚线为测量线；C——虚线为测量线，平行于测量线B并穿过焊接金属和焊后热影响区之间的熔合边界；l——1.5mm±0.5mm;1～13——硬度检测压痕位置编号。位置3,位置6,位置10和位置12硬度检测压痕应完全在热影响区内，并且靠近焊接金属与热影响区之间的熔合线。图3典型角焊缝硬度检测位置7标引序号说明：A——初始焊缝热影响区；B——补焊热影响区；C——虚线为测量线的平行线；l₁——1.5mm±0.5mm;l₄——2mm;1～13——硬度检测压痕位置编号