化肥厂管道焊接施工方案

一、工程概况

1.1工程名称：

河南心连心化肥有限公司采用洁净煤气化技术进行原料结构调整

项目（简称河南心连心化肥结构调整项目）

1.2工程地点：河南・新乡•郎公庙

1.3建设规模：

新建年产45万吨合成氨、两套年产40万吨尿素装置

1.4设计单位：华陆工程科技有限责任公司

1.5监理单位：河南中大工程监理公司

1.6工程范围：

161储运与包装：213破碎楼207备煤筒仓211A1#带式输送

机栈桥211B2#带式输送机栈桥211c3#带式输送机栈桥211D4#

带式输送机栈桥211E5#带式输送机栈桥214A1#转运站214B2#

转运站214c3#转运站214D4#转运站839A1#尿素转运站

839B2#尿素转运站839C3#尿素转运站840A1#尿素输送栈桥

840B2#尿素输送栈桥840c3#尿素输送栈桥840D4#尿素输送栈桥

840F5#尿素输送栈桥842尿素包装楼168袋装库及装车站台。

162净化：706低温甲醇洗707液氮洗

163压缩：672B氨合成压缩机房802C02压缩、氨合成循环机

主机、低温甲醇洗循环气压缩机。

164尿素：801尿素装置（含高压管道的安装，高压管道实行工

厂预制化）838尿素造粒塔。

165氨冷冻：709氨冷冻（离心式冰机）。

1.6.6外管:083全厂工艺及供热管道083A气化界区主管廊

083B氨合成界区主管廊。

1.6.7供电及中控：302A第一循环水变电所302B装置变电所

307c中央控制室变电所307煤运变电所、厂区公用桥架及电缆152

中央控制室。

168其它：307A第二循环水变电所222脱盐水变电所，化水与

变换标段的电气和仪表及全厂遗漏部分。

1.7工程特点：

本工程采用先进的生产工艺，多为高中压系统，涉及介质种类多，

管道材质多，低温系统多，管道施工及焊接工艺要求较高，所以应制

定科学的管道施工和焊接工艺文件，合格焊工施焊，加强无损检测等

质量控制，确保工程质量。本工程管道的设计压力从真空到22Mpa

不等，温度从零下192度到零上300度不等。材质方面所有化肥厂使

用的碳钢管，合金钢管，低温钢及不锈钢材质均有涉及。多数管道材

质为碳钢、合金钢、不锈钢，材质种类多。管道口径不等，整体管径

偏中、偏大的数量较多，管壁较厚。碳钢Q235-B、20、20G、奥氏体

不锈钢304(0Crl8Ni9)、304L(00Crl9Nil0)、316L(00Crl7Nil4Mo2)、

316Lmod(00Crl7Nil4Mo3N)sA333Gr.6等。主要工作介质有：液氨、

甲铁液、尿液、尿素熔融液、液氨、二氧化碳、蒸汽、冷凝液、甲醇

高中低压氮气、火炬气等。对整个工程而言，316Lmod尿素级超低碳

不锈钢管线焊接和低温甲醇洗低温管道A333Gr.6的焊接是关键，一

方面要求具有先进合理的焊接工艺、优秀的焊工素质，另一方面要求

必备良好的管理、全方位的过程控制。

二、编制依据

2.1建设单位提供的招标文件(XLX-FP-GY-AZ-()1〜13);

2.2《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》(GB50236-2011);

2.3《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011;

2.4《碳素钢及合金钢管道焊接工艺标准》(QB/12JG6.05-2005);

2.5《低温用钢的焊接》机械工业出版社2009.9

2.6《低温压力容器用低合金钢钢板》(GB3531-2008)

2.7《石油化工低温钢焊接规程》(SH/T3525-2004);

2.8《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》(GB50683-2011);

2.9《工业金属管道工程施工规范》(GB50235-2010);

2.10《工业金属管道工程施工质量验收规范》(GB50184-2011);

2.11《化工金属管道工程施工及验收规范》HG20225-95;

2.12《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》

SH3501-2011

2.13《承压设备无损检测》JB/T4730.1-6-2005;

2.14设计文件及图纸要求和本公司编写的有关技术要求等。

三、施工计划安排和保证措施

3.1施工安排和进度计划

焊接虽然属于重要的特殊过程，但在施工中却属配合工种，具体

施工计划安排是随管道专业的工作面展开情况而定的，每个施焊焊工

必须积极的配合管道班组施工，在高质量前提下高速度焊好每一个焊

口是完成施工计划的保证。

3.2施工计划的保证措施

3.2.1管理措施

3.2.1.1充分发挥公司的统一协调职责，根据施工进度，协调安排,

确保工程有足够的合格焊工配合管道施工。

321.2为加快工程进度，在时间安排上，适量加班加点，节假日

不休息，有效地缩短施工工期。

321.3加大焊接设备投入，推广先进的焊接新工艺，提高机械化

施工程度，加快施工进度。

321.4建立协调制度，每周召开一次现场会，每日召开施工协调

会。加强信息反馈，及时调整计划。

3.2.1.5积极主动和监理公司、业主配合，提高效率。

3.2.2技术措施

本工程将列为公司科技推广示范工程，大力推广新设备、新技术、

新材料、新工艺，在以先进的施工技术和过硬的施工队伍为技术保障

的基础上，本公司内部的技术标准和关键施工工艺也将用于该工程项

目。

四、劳动力与机具投入计划

4.1劳动力配备计划

项目部对焊接专业施工人员实行动态管理模式，将根据工程进度

计划需要，随时调动施工人员。及时从集团公司组织合格焊工进场。

密切配合管道专业施工，以保证工程进度的顺利完成。

劳动力配备计划表表1

20122013

专业

7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月

焊工

探伤33346788543

合计79888654938

4.2计划投入的主要施工机械设备表（见下表）

表2

序号机械设备名称型号规格数量（台）能力备注

1砂轮锯管机中400、中3506完好状态

2磨光机(pl00100完好状态

3交流电焊机BX1300〜50050完好状态

4硅整流电焊机40完好状态

ZX7-400

5等离子切割机500℃4完好状态

PPAWM—24A

6焊条烘干箱2完好状态

4

7预制管道自动焊机(p400>(p3501完好状态

备注：根据工程需要，随时投入所需施工机械设备。

五、管道焊接的一般要求

5.1对焊接技术文件的要求

压力管道施焊前，应按规定进行焊接工艺评定，并依据焊接工艺

评定编制焊接工艺技术文件，用以指导焊接施工。焊工按指定的焊接

工艺卡（焊接作业指导书）施焊。焊接工艺卡应与相对应钢材的焊接

工艺评定进行编制，并按程序进行审批。

5.2对焊工的要求

5.2.1从事压力管道焊接的焊工应持有相应项目的焊工合格证书，

方可参加相应项目的施焊。

5.2.2焊工应在合格的焊接项目内从事管道的焊接，且在有效期

内。

523焊工应具备一定的焊接经验，和熟练的焊接技艺，能够胜任

所焊接的项目。

5.3对焊接材料的要求

5.3.1焊材的选购应选国家定点厂家出产的产品，所有焊材必

须有合格的“材质证明”，焊材的入库、堆放、保管、烘干、领

用等必须按公司有关的管理制度严格执行。

5.3.2焊条使用前应按焊条说明书或焊接作业指导书的要求进行

烘焙干燥，并认真填写焊材烘干、领用记录，以杜绝用错焊条（丝）

的事故发生。

5.3.3当班所剩焊条和焊条头应退回烘干室，按规定做好标识

重新烘干，焊条领出后应在规定时间内焊完，超过4个小时应再

次烘干，经二次烘干仍未用完的焊条不得用于正式工程。

534在施焊过程中，应使用保温筒盛装焊条，在使用过程中保持

干燥。

5.3.5焊材贮存库内应有良好的通风条件。

536焊丝在使用前必须进行清理，直至全部露出金属光泽（有

锈坑的严禁使用）。

5.4对焊接环境的要求

5.4.1手工电弧焊时，风速不得大于8m/s,氢弧焊时，风速不得

大于2m/s；

5.4.2相对环境湿度不得大于90%;

5.4.3下雨或下雪天气不得露天施焊及防止管内穿堂风;

当出现以上情况之一时应采取防护措施，或停止焊接工作。

5.5对焊缝的布置要求

5.5.1钢板卷管或设备的筒节与筒节、筒节与封头组对时，相邻

两节间纵向焊缝间距应大于壁厚的3倍，且不应小于100mm;同一

筒节上两相邻纵缝间的距离不应小于200mm。

5.5.2管道同一直管段上两对接焊缝中心间的距离，当公称尺寸

大于或等于150mm时，不应小于150mm;当公称尺寸小于150mm

时，不应小于管子外径，且不应小于l()0mm。

5.5.3卷管的纵向焊缝应置于易检修的位置，且不宜在底部。

5.5.4有加固环、板的卷管，加固环、板的对接焊缝应与管子纵

向焊缝错开，其间距不应小于100mm。加固环、板距卷管的环焊缝不

应小于50mmo

5.5.5加热炉受热面管子的焊缝与管子起弯点、联箱外壁及支、

吊架边缘的距离不应小于70mm；同一直管段上两对接焊缝中心间的

距离不应小于150mm。

5.5.6除采用定型弯头外，管道对接环焊缝中心与弯管起弯点的距

离不应小于管子外径，并且不应小于100mm。管道对接环焊缝距支、

吊架边缘之间的距离不应小于50mm；需进行热处理的焊缝距支、吊

架边缘之间的距离不应小于焊缝宽度的5倍，且不应小于100mm。

5.5.7不宜在焊缝及其边缘上开孔。当必须在焊缝上开孔或开孔

补强时，应对开孔直径L5倍或开孔补强板直径范围内的焊缝进行

100%射线或超声波检测，确认焊缝合格后，方可进行开孔。被补强

板覆盖的焊缝应磨平，管孔边缘不应存在焊接缺陷。

5.6对焊缝坡口加工要求

5.6.1当厚度小于3mm时，采用I型坡口，对壁厚3-40mm的管道

宜采用V型坡口形式坡口。

562对一般的碳钢管道的坡口加工，可采用氯乙烘焰加工，但

必须用磨光机磨去影响焊接质量的表面层。坡口加工完毕，要检查坡

口表面质量，以保证焊接质量。

对合金钢、不锈钢管道的坡口加工宜采用机械加工。

5.7对管口接头组对的要求

571壁厚相同的管道组成件对接时，应使内壁平齐，其错边量不

大于1mm。

572壁厚不同的管道组成件对接，应按图1的要求进行加工、组

对。

u三冬

1.内壁尺寸不相等2.外壁尺寸不相等

图1.不同壁厚管子坡口加工、组对要求

573焊接接头组对前应用手工或机械方法进行清理，使管子内外

表面在坡口两侧20mm范围内不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其

它对焊接有害的物质。

5.8对接缝定位点焊的要求

定位焊要求与正式焊接工艺相同，定位焊长度一般为10〜15mm,

高度为2〜4mm,且不超过管壁厚的2/3,焊肉不应有裂纹等缺陷，

在施焊第一层前要用磨光机将定位焊焊肉两侧磨成缓坡形。

5.9焊接方法的选择

5.9.1公称尺寸小于600mm,且设计压力大于或等于lOMpa,或

设计温度低于-20℃的管道应采用氢弧焊打底或者能保证底部焊接质

量的其他焊接方法或工艺。

5.9.2工艺物料管道和要求清洁度高的公用工程管道采用氢弧焊

或氢电联焊，对于管内清洁度要求一般的管道采用电弧焊。

5.9.3中、高压管道采用氢弧焊或氢电联焊，低压管道采用电弧焊。

5.9.4公用工程管道低压介质或管内要求清洁度一般的介质管道

焊接方式可采用电弧焊。如低压冷凝液、循环冷却水等。

5.9.5伴热管道焊接，碳钢伴热管采用氧乙烘焊或电焊，不锈钢伴

热管采用电弧焊或氢弧焊。

5.9.6对含辂量＞3%或合金元素总量＞5%的焊件，采用鸨极惰性

气体保护电弧焊或熔化极气体保护电弧焊进行根部焊接时，焊缝内侧

应冲氨气或者其它保护气体，或采用其它防止内侧焊缝金属被氧化的

措施。

5.9.7低温钢单面焊底层焊道应采用鸨极氮弧焊，必要时在背面冲

氮保护或采用其他背面保护措施。

5.10焊前预热及焊后热处理

5.10.1焊前预热

5.10.1.1当焊件温度低于0℃或者焊口被冰霜雪覆盖润湿时，焊

接前首先将焊口外表面清扫干净，并预热到15℃以上，预热范围在坡

口中心两侧各50mm左右，且预热要在破口两侧均匀进行，内外热透

并防止局部过热。加热区以外100mm范围内予以保温，当被迫中断

时，要用石棉布或者其他保温材料对焊缝及热影响区保温，使之缓冷,

在恢复施焊前仍需按上述要求进行预热。焊接完成后，用石棉布或者

其他保温材料对焊缝及热影响区保温，使之缓冷。

5.10.1.2焊前预热的加热范围，应以焊缝中心为基准，每侧不应

小于焊件厚度的3倍，且不应小于100mm。

5.10.1.3要求焊前预热的焊件，其道间温度应在规定的预热温度

范围内。碳钢和低合金钢的最高预热温度和道间温度不宜大于250℃,

奥氏体不锈钢的道间温度不宜大于150℃o

5.10.1.4焊前预热应符合设计文件的规定，常用钢种的最低预热

温度应符合下表所示。

常用钢种的最低预热温度表4

焊前预热

钢种

壁厚3(mm)温度（℃）

2020G>26100~200

Q345>15150~200

15CrMoG全部150~200

12CrlMoVG全部150~200

09MnNiD>3050~100

A333Gr.6>3050~100

5.10.2焊后热处理

5.10.2.1工业金属管道及管道组成件的焊后热处理应符合设计文

件的规定，当设计文件无规定时，应按表5的规定执行，焊后热处理

的厚度应为焊接接头处较厚组成件的壁厚。

管道热处理基本要求表5

焊后热处理

钢种

壁厚3(mm)温度(℃)

2020G>30600〜650

Q345>30600~650

15CrMoG>13700~750

12CrlMoVG>13700~750

09MnNiD>16540〜580

A333Gr.6>16600~640

5.10.2.2热处理的加热速率和冷却速率应符合下列规定：

5.10.2.2.1当加热温度升至400℃时，加热速率不应超过205X

25/t℃/h,且不得大于205℃/h。

5.1022.2恒温后的冷却速率不应超过260X25/t℃/h,且不得大

于260℃/h,400℃以下可自然冷却。

5.10.2.2.3恒温时间最高与最低温度差应小于65℃o

5.1023焊后热处理注意事项

5.10.231采用局部加热热处理时，加热带应包括焊缝、热影响区

及其相邻母材。焊缝每侧加热范围不应小于焊缝宽度的3倍，加热

带以外100mm的范围应进行保温。

5.10.2.3.1焊前预热及焊后热处理过程中，焊件内外壁温度应均

匀。管道预热亦可用氧乙烘加热，焊后热处理宜采用电加热法。

5.10.231焊后热处理时，应测量和记录其温度，测温点的部位和

数量应合理。

5.10.2.3.1经焊后热处理合格的部位，不得再进行焊接作业，否则

应重新进行热处理。

六、压力管道及特殊材质管道焊接

6.1中低压碳钢管道焊接

本工程中设计有部分中低压碳钢管道，中低压碳钢管道的焊接应

遵循以下施工原则进行施焊。

6.1.1进行氧弧焊时焊丝可采用TIG-J50,手工电弧焊条用E4303

或E4315o

6.1.2焊件组装对口应将焊件垫置牢固，防止焊接和热处理过程中

产生变形和附加应力。对口的局部间隙过大时，应设法修整到规定尺

寸，严禁在间隙内加填塞物。

6.1.3除设计规定的冷拉口外，其余焊口应禁止强力对口，不允许

利用热膨胀法对口。

6.1.4对管径＞219mm的管道，氮弧打底的推荐焊接顺序下图所

示：

注：InTnN%怛拄畸序表示：

A水平固定B垂直固定

6.1.5氮弧焊打底焊健检查合格后应及时进行次层焊健的焊接。多

层多道焊缝焊接时，应进行逐层检查，经自检合格后应及时进行次层

焊缝的焊接。

6.1.6为减少焊接应力变形和接头缺陷，对直径大于194mm的管

子对接接头宜采取两人对称焊。

6.1.7施焊过程中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔

池填满，多层多道焊的焊接接头应错开。施焊过程中除工艺和检验上

的要求分次焊接外，应该连续焊接完成。若由于客观环境的影响被迫

中断时，应采取防止裂纹等缺陷产生的措施（如后热、缓冷、保温，

防雨等），再次焊接时应仔细检查并确认无缺陷后，方可按焊接工艺

的要求继续施焊。

6.1.8对需作检验的隐蔽焊缝，应经检验合格后，方可进行其他工

序。

6.2高压管道焊接

6.2.1本工程中的高压管道主要是体现在尿素合成工序高压圈，该

工序的管段采用工厂化预制，现场组对焊接。高压管道的材质为20G、

316LMOD,为了确保焊接质量和管内的清洁度，高压管道的焊接均

采用氮电联焊焊接工艺。

6.2.2焊机采用硅整流焊机或逆变焊机。

6.2.3焊条的选用根据焊缝金属与母材等强度原则，20G材质的管

道焊条牌号选择J506或J507,规格0324.0mm;焊丝牌号选用TIG-J50

焊丝，规格02.5mm。

6.2.4鸨棒型号选用WCe-20,规格02.5mm。氨气要求纯度达到

99.96%o

6.2.5管子、管件对口时应采用砂轮机清理坡口附近内外表面工

20mm的水、油、锈、漆、等松散氧化物，清理合格后应及时施焊。

626在焊接前对较厚的管壁应进行预热。预热时的加热范围，以

对口中心线为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍，热处理的加热范

围每侧不应小于焊缝宽度的3倍。

6.2.7当管道施焊环境温度低于0℃时，所有钢种在施焊处100mm

范围内应预热到15℃以上。

628组对时除设计文件有特殊要求的冷拉伸或冷压缩焊口外，为

防止焊接裂纹和减少应力，不得强行组对，与设备连接的焊口更应防

止强行组对。

629管子、管件对接焊口的组对应做到内壁平齐，内壁错边量允

许偏差见下表:

管道组对内壁错边量允许偏差表表6

焊接形式内壁错边量允许偏差（mm）

单面焊不超过壁厚的10%,且

双面焊不超过壁厚的20%,且《2

6210定位焊接时，先用卡管器将待焊的两管头固定，校正调直,

使两管同心一致，然后用氢弧焊电焊固定。定位点焊时，应在时钟的

3点、6点、9点、12点的位置点焊，焊点长度为10〜15mm，焊点厚2〜

3mmo定位焊缝是正式焊缝的一部分，要与正式焊缝同等对待。同时

由于点固时工件温度低，点固也不是特别牢，所以更容易产生缺陷，

因而更应该引起注意，发现缺陷要及时打磨掉重新焊接。

6.2.11氮弧焊打底焊接：

6.2.11.1工艺参数：鸽极伸出长度6〜8mm,氧气流量8〜9L/min,

焊接电流9。〜110A,电压20V左右。

6211.2引弧：在坡口处将鸽极与母材划擦引弧,。水平管一般分

左右两半圆圈进行焊接，先左半圈后右半圈。

6211.3熔化、加丝：引弧后控制弧长在2〜3mm之间，对坡口

根部两侧加热，待钝边熔化形成熔池后，即可填丝焊接。为保证背面

成型良好，焊丝熔化金属应送到坡口根部。为防止始焊处产生裂纹，

始焊速度要慢些，并多填些焊丝使焊缝加厚。

6.2.11.4焊接过程中，焊枪与管子、焊丝的夹角应保持不变。焊

枪喷嘴与管子轴线呈90°,与管子切线呈85°〜105°,与焊丝呈

90°o

6.2.11.5焊接时电弧应交替加热坡口根部和焊丝端头，控制坡口

两侧熔透均匀，保证管内壁焊缝成型均匀。

6.2.11.6接头及熄弧：右半圈焊到平焊位置时，应减少焊丝填充

量，并使焊缝减薄，便于左半圈接头。在距平焊位置约8mm的2点

位置时熄弧，熄弧前应连送几滴填充金属，以防缩孔，并将氮弧移至

坡口一侧，然后熄弧，待熔池颜色完全变暗后，停止送气。

6.2.11.7焊接过程中，鸽极不得与焊丝、工件相接触，防止夹鸨

和鸽极烧坏。

6.2.11.8焊丝端部应始终处于氧气保护之中，送丝动作要轻，不

得扰动氧气保护层，以防止空气侵入。更不能够像气焊那样在熔池中

搅拌，而是用左手拇指、食指和中指捏紧焊丝，靠手臂和手腕的上、

下反复动作，将焊丝端部的熔滴送入熔池。

6.2.11.9左半圈与右半圈的焊接基本相同，每半圈应尽量连续施

焊，若被迫中断，其接头处应焊成或磨成斜坡，不能有死角。重新引

弧的位置应在原弧坑后面，使接头重叠20〜30mm,重叠处一般不加

或少加焊丝。熔池要贯穿到接头的根部，以确保接头处熔透。

6211.10打底层焊缝需经自检合格后方能进行填充盖面。

6.2.12电焊填充、盖面：

6.2.12.1打底之后趁着自身的温度，应立即进行电焊填充、盖面

焊接。

6.2.12.2由于高压管道的管壁较厚，填充、盖面焊接宜用03.2mm

或04.0mm的焊条，电流80〜120A左右，电流23V左右。

6.2.12.3盖面焊接的操作手法以小摆副的月牙形或横向锯齿形连

弧法，或以快速断弧法施焊。

6212.4前半圈收弧时，要向弧坑少填些铁水，使弧坑呈斜坡状,

为后半圈收边创造条件。后半圈引弧时，应在前半圈施焊处前10mm

左右，并熔掉前半圈焊缝10mm左右。后半圈收弧时应向熔池多填几

滴铁水，以防止出现弧坑裂纹。

6.2.12.5盖面焊接时，焊条摆幅和前进速度都要均匀，从而使焊

缝平滑、整齐、美观。焊缝表面不得有气孔、裂纹、加渣等缺陷。

6.3合金钢管道焊接

6.3.1部分管道材质为15GrMoG、12CrlMoVG合金钢，合金钢管

道焊接应遵循以下要求进行施焊。

6.3.2为保证焊缝单面施焊双面良好的成型，所有15CrMoG管道

均采用WS/DS即手工氨弧焊打底，手工电弧焊盖面的焊接方法。

6.3.315CrMoG管道焊接全部采用先进的电弧焊/氮弧焊两用直

流逆变焊机。

6.3.4施焊前,对到货的15CrMoG、12CrlMoVG管道及管件,对

质量证明文件和外观进行验收，确认材质无误和其热处理状态符合退

火状态供货的要求。

635管子的切割、坡口加工，可采用气割的方法进行，然后将氧

化膜打除干净，坡口边缘不得有重皮、毛刺等缺陷。

6.3.6电焊条使用R317焊条。使用前须在350℃烘干1小时，烘

好的焊条要及时放入100℃保温箱内。现场焊接时，焊工要将领用的

焊条装在100℃的保温筒内带到现场。

637焊丝在使用前必须进行清理，直到全部露出金属光泽(有锈

坑的严禁使用)。焊丝牌号规格可选用TIGR30圈5(H13GrMoA)o

638氨气使用必须确认其纯度，应满足使用要求，方可焊接。

周极氢弧焊采用钟鸽极棒。

639焊接坡口有影响焊接质量的局部凹凸不平处应予以修整，坡

口形式V型，角度60,±5,,间隙2.5±0.5mm,钝边0.5〜1mm。

6.3.10管子组对点固后，施焊前应再次检查清除坡口内的污物，

焊道坡口两侧里外10〜15mm范围内都要彻底去除锈蚀、油污、结垢

等杂物，直到呈现出金属光泽。并把点固焊肉两端部用角向磨光机磨

出缓坡，以保证焊缝根部熔合良好。

6.3.11预热后立即进行手工鸽极氨弧焊打底，打底焊应一次连续

焊完。底层焊道要求焊透、成型好、焊肉厚度约3mm。

6312管口一旦施焊，应连续焊完，氮弧焊打底焊后必须及时盖

面，多层焊道的焊缝各层的接头部位要错开，注意层间的清理和层间

缺陷的清除。层间温度以预热温度为宜。如中断焊接，须采取后热、

缓冷等措施。再次焊接前需进行检查，确认无裂纹后按原工艺要求继

续焊接。

6.3.13氨弧焊焊接时采用直流正极性接法，手弧焊焊接使用低氢

碱性焊条时，采用直流反接法，且应短孤操作。

6.3.14对于大口径的管道焊接应由两名焊工同时对称施焊，以利

于受热均匀，可消除焊接过程产生的应力。

6.4不锈钢管道焊接

本工程中很大部分为不锈钢管道，为保障焊接质量，不锈钢管道

焊接要严格执行GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规

范》的要求进行施焊。

6.4.1手工鸽极氢弧焊工艺参数，采用直流正接，鸨极直径2.5mm,

喷嘴直径8mm,焊接电流70-110A,氨气流量7/0L/min。其它详细焊

接工艺参数见焊接工艺卡。

6.4.2本工程涉及到的不锈钢材质为304、304L和316L316LMOD

几种，各材质的管道焊接使用焊丝、焊条牌号见下表，焊丝规格中2.5

(1.6),焊条规格中3.2。其它详细焊接工艺参数见焊接工艺卡。

焊材选用表表7

管道材料焊条焊丝

304/0Crl8Ni9E308-15/A107HoCr21NilO

304L/00Crl9Nil0E308L-16/A002H00Gr21Nil0

316/0Crl7Nil2Mo2E316-16/A202H0Grl9Nil2Mo2

316L/00Crl7Nil4Mo2E316L-16/A022H0Crl9Nil4Mo3

316LMODE25-22-2LMnBR25-22-2LMn

6.4.3鸨极选用钟鸽棒，氮气纯度应在99.96%以上。焊丝在使用

前必须用丙酮擦拭去除油污。

644管口坡口角度为60°±5°,对接坡口间隙L5-2mm,坡口

形式为V型。

6.4.5手工电弧焊盖面前，要在焊缝两侧坡口边线外200mm范围

内，涂上防飞溅剂，手瓠焊必须采用短弧操作，除盖面层焊条可轻微

横向摆动外，一般不宜横向摆动。

6.4.6不锈钢焊后要对焊缝及其附近表面进行认真清理清除所有

焊渣及飞溅物。

647焊缝应采用化学清洗溶剂进行酸洗处理，使焊缝表面露出金

属光泽，增加不锈钢抗晶间腐蚀能力。

6.5316Lmod尿素级超低碳不锈钢管道焊接

316Lmod尿素级超低碳不锈钢管道焊接是本装置中焊接工程中

的关键，针对316Lmod不锈钢管道的焊接我单位组织了焊工的专业

培训，并进行了焊接工艺评定，特编制以下施工方案，以供实际焊接

作业指导。

6.5.1管材及焊材的技术要求

651.1尿素生产中的液氨、尿液溶液、甲锭溶液等均为腐蚀性介

质，其中腐蚀性最强的介质为高温高压下的甲锭溶液，对不锈钢具有

很强的晶间腐蚀能力。当含碳量低于0.03%的超低碳不锈钢由于碳含

量极低，使不锈钢在敏化状态时（奥氏体不锈钢敏化温度范围为

450〜850℃）在晶间析出的碳化辂Cr23c6明显减少，而具有良好的抗

晶间腐蚀能力。另外，采用含铝量较高的母材和焊接材料，能使不锈

钢钢体表面生成组织致密的氧化膜，从而提高耐蚀性，如用25Cr-22Ni

-2M。型材料，可取得比较理想的耐腐蚀效果。

651.2在尿素装置工段用于甲核液等强腐蚀介质的管道及管道组

成件材质为316Lmod,主要规格有甲273.1X25.4、（p219.1X20.62>中168.3

X15.88、中114.3X11.13、啖9XI1.13、平60.3X8.74、（p33.3X4.55等。焊

接材料焊丝为R25-22-2LMn«1.6*1000）、焊条为E25-22-21LMnB（（p

2.5*350、g.2*350、94.0*350）。管道及管道组成件和焊接材料的化学

成分要求见表8、表9:

管道及管道组成件的化学成分表8

化学成分CMnSiSPCrNiMoN

含量%<0C2<20<040015<QQ24〜2621〜231.9〜23

焊接材料的化学成分表9

化学成分cMnSspCrNMoN

含量%OOI>30<15<0C2QOS*1.9-27<002

651.3管道及管道组成件和焊接材料的奥氏体形成元素（Ni、C、

N、Mn等）和铁素体形成元素（Cr、Mo>Si等）的平衡应使得在焊后能

获得完全奥氏体组织，最大铁素体含量为0.6%。铁素体含量用铁素

体测量仪检测。铁素体含量不合格的管道及管道组成件和焊接材料严

禁投入施工。

6.5.2焊接工艺评定

6.5.2.1为了保证尿素装置316Lmod尿素级超低碳不锈钢管线的焊

接质量，在施工前对316Lmod尿素级超低碳不锈钢进行了焊接工艺

评定。评定项目见表3。

焊接工艺评定项目表表10

有效厚度范围

序号管子规格（mm）焊丝焊条焊接方法

（mm）

1(pll4.3Xll.13R25.22.2LMNE25.22.2LMNB氢电联焊5〜22.16

注：在实际施工过程中，可以根据现场实际情况，增加焊接工艺评定项目。

6.522316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接工艺评定焊接时记录所

有焊接参数（包括电流、电压、极性、焊材牌号规格、保护气和背面

保护气种类流量等内容）。评定进行了拉伸试验、面弯试验、背弯试

验、金相试验和铁素体检测。

653焊工操作技能评定

6.5.3.1鉴于316Lmod尿素级超低碳不锈钢施工难度大、技术含量

高，在现场施工准备阶段按照焊接工艺评定编制了焊接作业指导书，

并抽调焊工模拟现场实际工况进行焊工操作技能评定。焊接试件完成

后进行外观检验、％射线检测、渗透检测、铁素体检测、焊缝横截面

宏观金相检查，要求全部合格。否则不得上岗施焊。

654焊接工艺

6.5.4.1环境控制

对316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接进行严格的环境控制。制

作2m*2m的防风防雨篷，并设专人对焊接环境进行监测，保证焊接

时风速手工电弧焊控制在3m/s以下，氢弧焊控制在0.5m/s以下。

6.5.4.2焊材管理

焊材的正确使用是保证316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接质量

的前提。对此建立严格的保管、烘干、发放和回收制度，使焊材从保

管、烘干、发放到回收的全过程均能进行追踪。焊材按牌号、规格分

架摆放，用标识牌对牌号、规格、数量作出明显标识。焊材领用必须

由施焊焊工填写焊材领用申请单，标明施焊部位，由焊接技术员审核、

焊接检查员确认后保管员按单发放。领用焊条时必须使用贴有焊材牌

号标识的便携式保温筒，同一保温筒内不能混装有两种焊条，在整个

施工过程中发放与使用始终处于受控状态。

6.5.4.3管线下料和坡口加工

6.5.4.3.1管线下料按单线图进行，同种规格的管道统一排料。管

线下料时充分考虑管道坡度以及焊道组对的要求，并进行统一编号，

保证对号入座，不错、不漏、不浪费。

6.5.4.3.2316Lmod尿素级超低碳不锈钢管道的切割必须采用机械

方法，不允许用等离子弧、气割、碳弧气刨加工。在加工坡口时，考

虑到316Lmod尿素级超低碳不锈钢导热系数小、线膨胀系数大等特

性，为了减少焊接变形，坡口倾角和底部R相应减小。坡口表面应平

整光滑，不得有裂纹、毛刺、分层等缺陷。316Lmod尿素级超低碳不

锈钢管道坡口型式主要采用以下两种，如图2、图3。

6.543.3加工时考虑到316Lmod尿素级超低碳不锈钢的特性，为

了防止渗碳，设置了专用预制区，与碳钢、合金钢管等充分隔离。预

制平台采用木质或不锈钢板搭置。搬运时采用尼龙或纤维吊带。不锈

钢加工工具为专用，禁止与碳钢、合金钢管加工工具混用。打磨用的

砂轮片采用胶质尼龙专用砂轮片。这样避免了污染渗碳。

6.5.4.3.4另外要求，打磨时要平缓，避免母材发蓝。坡口加工后

包裹，避免碰撞污染渗碳。焊接前用丙酮清洁坡口及其附近区域，去

除油脂，并用石棉板包扎坡口两侧，以防止焊接时渗碳和飞溅熔粘母

材发生选择性腐蚀。

6.5.4.4焊接组对和定位焊接

6.5.4.4.1组对前，对坡口尺寸进行核查，并进行铁素体含量检查。

8>12mm的坡口进行渗透检查。

6.5.4.4.2由于316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接时液态金属流动

性、浸润性较差，熔深较小，为防止未焊透等缺陷，组对时应内壁齐

平，内壁错边量不大于0.5mm。为防止焊缝内凹，要采取措施严格控

制组对间隙。

6.5.4.4.3316Lmod尿素级超低碳不锈钢定位焊采用氮弧焊焊接,

焊接工艺与正式焊接工艺相同。作为正式焊缝组成部分的定位焊缝必

须完全焊透，且熔合良好，无气孔等缺陷。为保证底层焊道成型良好、

减少应力集中，焊缝应平滑过渡到母材，并将焊缝两端打磨成斜坡状。

正式焊接时，起焊点在两定位焊缝之间。

6.5.4.4.4组对时尽可能不使用直接焊接在母材上的卡具，以免损

伤母材。焊接在母材上的卡具必须用316Lmod尿素级超低碳不锈钢

材料，不允许使用碳钢、合金钢管，严防渗碳。卡具的拆除需使用不

锈钢专用砂轮打磨，不得采用敲打、掰扭等方法。拆除后修磨平整，

如有凹陷必须补焊，并作渗透检查。组对过程中严禁强力组对，以免

造成应力集中。

654.5焊接方法

6.5.4.5.1316Lmod尿素级超低碳不锈钢焊接应尽可能减小线能

量输入，减轻焊接接头的敏化程度，从而提高耐蚀性。因此要求采用

多层多道窄焊道焊接工艺，采用小线能量、短电弧、不摆动或小摆动

的焊接方法。

6.5.4.5.2对于DNW50的管线采用全氮弧焊焊接。对于DN>50

的管线，焊接分两部分进行。自根部厚度为8mm的部分为第一部分,

采用氢弧焊焊接，剩余部分为第二部分，采用手工电弧焊焊接。焊缝

填充高度超过10mm时，进行多道焊，不允许任意摆动堆宽焊道。多

层焊时，每焊完一层焊缝，彻底打磨清渣，并经质量检查合格后方可

进行下一层的焊接。多层焊的层间接头应错开。严格控制层间温度，

层间温度不得超过100℃。层间温度采用红外线测温仪测量。DNW50

的管子焊接时，因加热集中，散热缓慢，易造成晶粒长大严重，热裂

纹倾向加大，可采用在焊缝两侧加装冷却铜块或用湿布擦拭焊缝两侧

等强迫冷却的措施，但注意不可直接在焊缝上进行。

65453过程中应注意清洁保护。焊接前，用丙酮对焊丝、鸽极

进行清洗擦拭，去除油脂和其它杂质，防止渗碳。焊接过程中一次未

用完的焊丝端部氧化烧损部位禁止熔入焊缝，必须先剪切或打磨去

除，方可用于焊接。鸨极打磨后要用丙酮重新清洗。焊接期间不允许

在工作区内进行喷漆工作，防止油脂进入，造成渗碳。预制和焊接过

程中，施工人员的手套、衣服等用品要保持清洁，以免过程中发生污

染，影响焊接质量。

654.6氮弧焊的氮气保护

6.5.4.6.1氢弧焊的氨气保护至关重要。氮弧焊始焊时应提前送气,

停焊时滞后停气。氨弧焊焊接保护气流量一般为7〜10L/min。管道内

部进行充氧保护，可采用整体或局部充氨两种方法，见图4、图5。

管内充氨时，应在封头处留有吹除孔@5〜10mm）。充氮开始时流量可

适当加大，确保管内空气完全排除。焊接时氮气流量应适当降低，保

持平稳，以免造成焊缝背面因氨气吹托在成形时出现凹陷。背面保护

气流量可根据实际情况调整，一般为15〜25L/min。充氮时，尽可能采

用局部充氢，以免造成浪费。为此，可制作了内充氨气垫，形式见图

6O

图4整体充氮形式示意图图5部分充氮形式示意图

图6内充氮气垫形式示意图

6.5.4.6.2氨气保护效果可根据焊缝颜色变化进行判断。焊接过程

中，焊工可根据颜色调整保护气，使焊缝达到最好的保护效果。焊缝

颜色和保护效果对照见表11。

焊缝颜色和保护效果对照表表11

银白、金

焊缝颜色蓝色红灰色灰色黑色

保护效果最好良好较好不良最差

6.5.4.7焊接检验

65471焊工在焊完自检后，应在焊缝侧100mm以内，作代号标

识。标识采用防水墨水书写，墨水不应含氯。禁止在不锈钢管上打钢

印。

6.547.2管径40mm壁厚W5mm的管线，最终焊接后作外观检

查、铁素体含量检查、液体渗透检查。管径？>40mm、壁厚>5mm

的管线，打底焊和第一层填充焊后进行外观检查、铁素体含量检查、

渗透检查，如无缺陷，应用丙酮清洗坡口表面，清洗后进行第二层的

焊接。第二层焊接后进行渗透检查，如无缺陷，进行射线探伤。最终

焊接后进行外观检查、渗透检查和射线检查。

6.5.4.7.3外观检查要求焊缝圆滑过渡到母材，不允许有裂纹、气

孔、夹渣等缺陷。咬边深度3<0.5mm,累积长度不超过焊缝总长的

10%o焊缝余高要求：母材6Ml2.5mm时，余高31<1.5mm；母材6为

12.5~25时余高31<2.0mm；母材3>25时余高61W3.0mmmm。

渗透检查采用水洗型着色渗透法，并用湿式显示剂。工件的表面温度

在15〜50℃之间，渗透时间最少为15分钟。

6.5.4.7.4铁素体的含量使用探头式铁素体测量仪检测，最大铁素

体含量应低于0.6%o检验前，用丙酮清洗校验试件、检验探头及焊

缝，使其无锈浮物、油脂等杂质，确保检验精度。检验过程中，要常

清洗探头，确保不受污染，保证检测值的准确性。当检测点铁素体含

量超标，采用砂轮打磨的方法，修整成适合补焊的形状。严禁使用碳

弧气刨清除缺陷，以防止渗碳。补焊前应采用渗透检测确认缺陷是否

清除。返修焊缝的焊接难度较高，氮弧焊比较容易保证质量，且线能

量小，因此，返修采用氨弧焊进行。同一部位的返修次数不应超过二

次，若超次返修，应分析原因，制定措施，并经技术负责人批准后进

行。

6.6低温钢管道的焊接

本工程用到的低温钢有09MnNiD及16MnDR,A333.Cr6和

不锈钢，其焊接主要考虑保证焊缝金属的低温冲击韧性。

6.6.1低温钢09MnNiD焊接

6.6.1.1概况

6.6.1.1.109MnNiD的化学成分及力学性能

09MnNiD为铁素体+珠光体型低温用钢，可用于-70℃。其化

学成分如下表：

表12

牌号化学成分（质量分数）Wt%

Ps

CSiMnNiVNbAlt

不大于

0.15-1.20-0.30〜

09MnNiDR<0.12——<0.04>0.0150.0250.020

0.501.600.80

其力学性能如下表：表13

钢板厚度obos35180°

牌号AKV/J

mmMPaMPa%冷弯

6~16440〜570>300

>16〜36430〜560>280-70℃

09MnNiDR>23d=2a

>36〜60430〜560>260>27

>60-120420〜550>260

注：以正火或正火加回火状态交货。

6.6.1.2焊接材料的规定

6.6.1.2.109MnNiDR的焊接采用E5515-C1L焊条，氨弧焊丝

牌号为ER55-Ni3o

6.6.1.2.2焊条应符合现行国家标准《低温钢焊条》JB2385的

规定。

6.6.1.2.3施工现场的焊接材料贮存场所及烘干、去污设施，

应符合国家现行标准《焊条质量管理规程》JB3223的规定，并应

建立保管、烘干、清洗、发放制度。

6.6.1.3焊接工艺评定

6.6.1.3.1焊接施工前要认真查对公司现有焊接工艺评定项

目，并结合本工程所涉及的材质、焊接方法、焊接材料等要素，

不能覆盖现有工况的，要进行焊接工艺评定。其焊接工艺评定的

程序、方法及原则可参照相关规定。

6.6.1.4焊接工艺参数

6.6.141焊接方法：手工电弧焊。

661.4.2焊条：型号E5515-C1L,焊条直径①3.2mm、4.0mmo

6.6.1.4.3焊接电流：直流反接，焊条直径为①3.2mm时使用

90~120A电流，焊条直径为①4.0mm时使用140〜180A电流，电

弧电压为2()〜22V。

66144焊条烘干温度：350℃烘干，保温1小时，使用时放

入100℃焊条保温筒内，随用随取。

6.6.1.4.5焊接速度：240mm/mino

6.6.146焊接热输入：不大于2.5KJ/mm。

6.6.147层间温度：不大于150℃。

6.6.1.5焊接工艺要求

6.6.1.5.1低温钢09MnNiD管道的焊接工艺应严格按照焊接作

业指导书及焊接工艺卡的规定执行，根据管子规格采用氮弧焊或

氢电联焊的焊接方法。一般要求管径①W60mm，宜采用全氨弧焊,

①>6()mm时，宜采用氢弧焊打底、手工电弧焊盖面。

6.6.1.5.2低温钢09MnNiDR管道焊接时，管内应充氨气保护。

施工过程中，如管内充氨不便时，也可采用药芯焊丝焊接。采用

充氧保护时，先在管头两端每侧各250-300mm堵上水溶纸，待接

头符合组对要求后充氮气保护，焊接前用石绵绳或高温胶带缠在

坡口间隙内，形成密闭气室。焊接时要有专人配合。

6.6.1.5.3在保证焊透及熔合良好的条件下，应选用较小的焊接工

艺参数，采用短电弧和多层多道焊接工艺，层间温度应控制在

150℃以下。

6.6.1.5.4低温钢加工时应使用专用的砂轮切割机、坡口机及砂轮

磨光机，不得和切割过其它材质的砂轮片混用。

6.6.1.5.5焊接完成后清理药皮和焊道时，应使用专用铜刷。6.6.2

A336C6管道的焊接。

6.6.2.1A333.Gr6钢属于低温钢，最低使用温度为-70℃,

通常以正火或正火加回火状态供货。A333.Gr6钢无缝钢管的化学

成分及力学性能如表14、表15所示。

A333.GM无缝钢管的化学成分/%表14

CMnSiSPVNbNi

4M2029-1.06力1制058^1048———

A333.Gr6无缝钢管的力学性能表15

冲击功(-46℃)Akv/J

拉伸强度屈服强度延伸率

10X10X555X10X50

ab/MPaos/MPa8s/%

(mm)(mm)

414241>16.5>17.6>9.5

由表1和表2可知，A333.Gr6钢含碳量较低，因此淬硬

倾向和冷裂倾向都比较小，材质韧性和塑性较好，一般不易产生

硬化和裂纹缺陷，可焊性好。

6.6.2.2焊接工艺

6.6.2.2.1焊材的选用

按照与母材相容的原理，以保证其良好的可焊性和焊接接头良

好的韧性，选用W707Ni焊条。焊材的选用及成分见表16、表17。

焊材的选用与烘干表16

直径

焊材牌号烘干温度及时间恒温温度/℃

/mm

焊条W707Ni3.2350〜400℃,1h100〜150

焊材的化学成分/%表17

焊材CMnSiSPMoNi

焊条<0.10————<0.030<0.030——2.0〜4.0

焊接中，对直径小于76.2mm壁厚小于3mm的管道采用I

型口对接间隙2±lmm,全氨弧焊接；对于直径大于76.2mm的

管道开V型坡口，采用氮弧打底多层填充的氮电联焊的方法。

6.6.2.2.2焊前预热

当环境温度低于5℃时需对焊件进行预热，预热温度为100〜

150℃；预热范围是焊缝两侧各100mm;用氧乙烘焰（中性焰）加热,

测温笔在距焊缝中心50〜100mm处测量温度，测温点均匀分布，以

更好地控制温度。

6.6.223焊后热处理

焊后热处理的加热速率、恒温时间及冷却速率按以下规定执

行：

(1)当温度升至400℃以上时，加热速率不应大205X25/8℃

/h,且不得大于330℃/ho

(2)恒温时间应为每25mm壁厚恒lh,且不得小于15min,

在恒温期间最高与最低温差应低于65℃o

(3)恒温后冷却速率不应大于65X25/§℃/h,且不得大于

260℃/h,400℃以下可自然冷却。

6.6.2.3注意事项

6.6.2.3.1按规定严格预热，控制层间温度，层间温度控制在

100~200℃o每条焊缝应一次焊完，若中断，应采取缓冷措施。

6.6.2.3.1焊件表面严禁电弧擦伤，收弧应将弧坑填满并用砂

轮磨去缺陷。多层焊的各层间接头要错开。

6.6.2.3.1严格控制线能量，采用小电流、低电压、快速焊。

直径3.2mm的W707Ni焊条每根焊接长度必须大于8cm。

66231必须采用短弧、不摆动的操作方式。

6.6.2.3.1必须采用全焊透工艺，并严格按照焊接工艺说明书

和焊接工艺卡的要求进行。

6.6.2.3.1焊缝余高。〜2mm,焊缝每侧增宽02mm。

6.6.2.3.1焊缝外观检测合格后，至少24h后方可进行无损检

测。管道对接焊缝执行JB4730-2005《承压设备无损检测》标准。

6.6.2.3.1焊缝返修应在焊后热处理前进行，若热处理后须返

修，则返修后，焊缝要重新进行热处理。

6.6.2.3.1若焊缝表面成形几何尺寸超标，允许修磨，且修磨

后其厚度不得小于设计要求。

6.6.2.3.1对于一般的焊接缺陷最多允许两次返修，若两次返

修仍不合格，则需切除这道焊缝，按照完整的焊接工艺重新施焊。

6.7冬季焊接施工措施

671焊接作业不得在6级以上大风；当焊接温度低于0℃时，焊

缝应在施焊处100mm范围内予热到15℃以上，所有焊前预热、焊后

热处理的工作必须在风雪侵袭不到的环境中进行。如果焊件上如有

冰、雪应在焊接前用氧乙烘焰烘烤干，并保持干燥。

672在露天中焊接，如遇雨、霜、雪、露突袭，一定要将焊缝和

周围用塑料布覆盖，以免造成金属组织冷淬、焊缝强度下降形成裂纹。

6.7.3在四围无墙挡风焊接时，要设防风屏和焊前预热两方面着

手，用塑料布防风屏把焊缝围裹起来，避免寒风吹散氨弧破坏氨气对

焊接熔池的保护；超过零下温度时必须用氧气-乙焕火焰进行焊前预

热。

6.7.4应加强对焊条烘干的管理，按照焊条质量证明书要求进行烘

干。拿到现场使用的焊条应有焊条保温桶，防止焊条受潮，严禁随便

乱放受潮，影响焊条质量。

6.7.5每道焊缝应连续焊完，必要时焊后可用硅酸铝岩棉进行保温

缓冷。

七、焊接质量检验

焊后应检查焊缝表面质量、角变形，及时做出质量评定，并按要

求进行无损检测。

7.1焊接前检查

组对前应对焊件的主要结构尺寸与形状、坡口形式和尺寸、

坡