【山西久安達電力工程】分享:長輸管道施工之焊接過程控制
1 焊前技術要求
(1)技術交底 施焊前由焊接技術人員向焊工進行技術交底。
(2)監督內容 設專職質量管理員監督施焊的全過程,監督的主要內容有:鋼管質量、坡口質量、清理情況、監測環境溫度和濕度及風速、焊工資格、預熱、后熱、焊接設備、焊接材料、焊接工藝參數、層間清理、層間溫度、焊接順序、表面清理、焊縫標記等。
(3)坡口加工 當采用管道全位置自動焊時,要求坡口現場加工;其他焊接方法所用坡口可由管廠加工也可以現場加工。當現場加工坡口時,要求采用專用的坡口機加工。坡口加工后應采用專用的坡口測量工具,測量坡口的加工質量。每一道坡口至少測量4個點,且4個點應均布于整個圓周上,每一個點的所有尺寸均應滿足要求。如發現有超差現象,應及時調整刀具或更換刀具,確保坡口尺寸的正確性和一致性。
(4)坡口質量及組裝質量 坡口表面質量、坡口形式、坡口尺寸、組裝間隙、錯邊尺寸等。
(5)坡口及兩側的清理情況 坡口及兩側易采用電動鋼絲刷、手工鋼絲刷和砂紙進行清理;當采用砂輪機進行清理時,應特別注意防止將坡口及鋼管的內外表面損傷。
當天清理的坡口應當天焊接。清理后,坡口及坡口的內外兩側20mm范圍內應見金屬光澤,坡口的內外兩側100mm范圍內應無污物。
2 環境監測
應設專人對焊接環境實施監測,監測點應距施焊點1m左右;當采用防風防雨篷時,應在篷內距焊接點約0.5m處測量。當天氣變化不大時,一天內測量3次(施焊前、施焊過程中、施焊結束時);當天氣變化較大時,應在天氣變化時隨時增加測量次數;測量內容包括溫度、濕度和風速,每次測量后均應做好記錄。
對焊接環境的要求,應根據標準、規范和工藝評定來確定。
(1)一般要求 雨、雪、霧等天氣無有效的防護措施,不得施焊。
(2)對環境溫度的要求 對環境溫度的要求,標準中一般無明確的規定。低碳鋼和較低強度的低合金鋼通常對焊接環境溫度無規定;高強鋼一般規定施焊環境溫度不低于0℃。當在特別寒冷的地區施工時,應在焊接試驗和焊接工藝評定時模擬施工現場溫度進行焊接試驗,以確定施焊溫度和施焊措施。
(3)對環境濕度的要求 標準對環境濕度的一般規定為環境的相對濕度不應大于90%,當環境濕度大于90%時應停止焊接。如果管道施工所用的焊接方法和焊接材料對空氣的濕度比較敏感,通過焊接試驗應限定更低的環境濕度;如果在濕度較大的地區,又必須在濕度較大的季節施工。自然環境濕度時常超過90%,應采用封閉性能較好的防護篷,采取有效的**措施,使防護篷內的濕度控制在90%以內。
(4)對風速的要求 當風速超過如下規定時,無有效防護措施不得施焊。
①纖維素焊條、自保護藥芯焊絲焊接時,風速≤10m/s。
②除纖維素焊條外的其他焊條電弧焊焊接時,風速≤8m/s。
③氣體保護焊時,風速≤2m/s。
3 預熱、后熱和焊后保溫緩冷
預熱、后熱和焊后保溫與鋼管材質、管壁厚度、焊接方法、環境溫度和焊后的使用條件等因素有關。
(1)預熱
①預熱溫度 應按焊接工藝規程要求的預熱溫度加熱,預熱時的加熱溫度要比預熱規定的**溫度高10~30℃,以保證焊接開始時的預熱溫度。但也不是預熱溫度越高越好,預熱溫度過高除消耗能源多,預熱時間長影響焊接效率外,還會導致管材的性能發生變化和影響鋼管防腐層的質量。
當施焊的環境溫度過低,鋼管的壁厚又較大時,在保證鋼管性能和防腐層性能的情況下,可適當提高預熱溫度,但不宜超過預熱上限溫度50℃。
②預熱寬度 管端的預熱寬度為3倍的管壁厚度,且不小于100mm。預熱寬度過窄,會造成管端軸向的溫度梯度過大,降溫速度過快。預熱寬度過大會影響防腐層的性能。
③升溫速度 加熱時的升溫速度不應過快,過快會造成管壁厚度方向的溫度梯度過大,加熱面的溫度過高。管壁厚度在10mm以下的鋼管,加熱速度應控制在50℃/min以下;管壁厚度超過10mm時,加熱速度應控制在50℃/(min·cm)以下。
④預熱溫差 在整個圓周上預熱溫度應力求一致,**溫差不應超過預熱溫度的15%。
⑤溫度的測量 采用表面溫度儀測量預熱溫度,各測溫點應均布在整個圓周上。管徑小于等于ф200mm時,測溫點應不少于2個;管徑在ф200~1000mm之間時,測溫點應不少于4個;管徑大于ф1000mm時,測溫點應不少于6個。
(2)后熱 對于長輸管道,在通常的情況下不要求進行后熱,只有當焊接環境溫度較低、管壁厚度較大、焊接應力較高、鋼管材質又具有較強的冷裂傾向時,才要求進行后熱。后熱的溫度和后熱時間由焊接工藝評定確定。一般后熱溫度應為200~300℃,后熱時間0.5~1h,并進行保溫緩冷。
(3)焊后保溫緩冷 鋼管材質具有較強的冷裂傾向特別是具有較強的延遲裂紋傾向時,在焊接環境溫度又較低的情況下,應進行焊后保溫緩冷。通常采用保溫被進行保溫,焊接結束時,立即蓋好保溫被,并應將管道的兩端封好。焊縫的溫度降到環境溫度時,才可將保溫被去掉,然后再進行表面清理和外觀檢查。
4 施焊工藝參數
一道環焊縫有時要采用兩種或兩種以上的焊接方法,兩種或兩種以上的焊材型號和焊材規格。保證每一層焊道焊接方法和焊接材料的正確,是保證工藝正確性的基礎。
所有工藝參數(電源極性、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、送絲速度、氣體種類、氣體比例、氣體流量、焊槍擺動幅度、焊槍擺動速度或頻率、焊槍兩側停留時間等)必須在工藝規程限定的范圍內,并且各參數間應有良好的配合。
5 層間清理及層間溫度
(1)層間清理 每一層焊道焊完后,必須對其進行清理。焊條電弧焊應采用鋼絲刷和砂輪機進行清理;非焊條電弧焊采用鋼絲刷清理熔渣或氧化渣,砂輪機打磨焊道接頭。采用砂輪機進行層間清理時,應注意不要損傷坡口和管表面。層間的熔渣和氧化渣必須清理干凈,焊道接頭應磨平。
(2)層間溫度 采用下向焊或焊道厚度較薄的其他焊接方法,根焊道焊接完成后,要求盡快焊接后續焊道。根焊道完成后到后續焊道焊接前的間隔時間,一般規定不應超過10min。鋼材的強度等級越高、管壁越厚、施焊環境溫度越低,此間隔時間應嚴格控制。
當有預熱要求時,層間溫度不應低于預熱溫度的低限值。若管徑較小、管壁厚度較大時,還應注意控制層間溫度的高限值。
(3)焊接順序 直徑小于等于ф300mm的管環焊縫,同一焊層可由一名焊工焊接。每一層焊道焊接完成后,方可焊接后續焊道。
直徑大于ф300~1000mm的管環焊縫,應由兩名焊工同時對稱焊接同一焊道。采用下向焊時,一名焊工從12點開始焊接,另一名焊工同時從3(或9)點開始焊接;當采用上向焊時,一名焊工從6點開始焊接,另一名焊工從3(或9)點開始焊接;兩名焊工的焊接速度和焊接效率應基本一致。
直徑大于等于ф800mm的管環焊縫,可由三名或四名焊工同時對稱焊接同一焊道。各焊工應盡量均布在整個焊口上對稱焊接。幾名焊工的焊接速度和焊接效率應基本一致。
(4)表面清理及外觀自檢 焊縫焊接完成后,必須將焊縫及兩側的熔渣和飛濺清理干凈。通常用鋼絲刷進行清理熔渣和飛濺,當焊道接頭處較高應采用砂輪機將其磨成與其他部位的焊道和母材圓滑過渡;如果飛濺較嚴重用鋼絲刷無法去除時,可采用銼刀、扁鏟、砂輪機等工具,但必須特別注意不應將管表面損傷。
表面清理完成后,焊工應對焊縫進行自檢,如果存在非裂紋、非未熔合的表面缺陷,應對其進行修補;如果存在裂紋和未熔合等缺陷,必須制定返修工藝后,方可返修。
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