尾支钢管焊接工艺评定实施方案

广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工措施方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部1尾水钢支管焊接工艺评定实施方案1概述清远抽水蓄能电站尾水压力钢管制安工程由中国水利水电第十四工程局承制，钢管板厚为20mm、26mm、30mm，钢管材质为Q345D低合金钢板。根据本项目工程招标文件技术条款的要求及DL5017-2007《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》的规定，由我方对钢板进行焊接工艺评定，其目的是通过焊接工艺评定确认所采取的焊接工艺措施、焊接规范及焊接工艺参数的合理性，在完成焊接工艺评定后，再结合焊接实践经验制订出能够满足清远抽水蓄能电站尾水压力钢管制造、安装工程需要的焊接工艺规程，用以指导压力钢管制造、安装焊接，以确保压力钢管焊接质量。用于制作清远抽水蓄能电站尾水压力钢管的Q345D板材厚度共有20mm、26mm、30mm三种，我方选用厚度为20mm的钢板作焊接工艺评定。根据DL5017-2007《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》中之“已进行过‘评定’的对接接头工艺试件厚度δ，适用于焊件母材厚度范围为下限值0.75δ（15mm），上限值1.5δ（30mm）的规定，20mm的钢板已将26mm、30mm的钢板覆盖，因此不做单独评定。本次焊接工艺评定使用与Q345D钢板相匹配的H08MnA焊丝和E5015焊条。焊接方法采用埋弧自动焊、CO2半自动气保焊（埋弧焊时打底）、手工电弧焊。2编制依据和执行标准（1）《广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程施工招标文件技术条款》；（2）《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（DL/T5017-2007）；（3）《焊接工艺评定规程》（DL/T868-2004）；（4）《管道焊接接头超声波检验技术规程》（DL/T820-2002）；（5）《钢制压力容器焊接评定》（JB4708-2000）；（6）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB/T11345-1989）；（7）《金属熔化焊焊接接头射线照相》（GB/T3323-2005）；（8）《焊接接头机械性能试验取样方法》（GB/T2649-1989）；广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工措施方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部2（9）《焊接接头冲击试验方法》（GB/T2650-2008）；（10）《焊接接头拉伸试验方法》（GB/T2651-2008）；（11）《焊接接头弯曲试验方法》（GB/T2653-2008）；（12）《焊接接头硬度试验方法》（GB/T2654-2008）。3焊接工艺评定的准备工作3.1焊工资格和焊接工艺评定的组织（1）参加本项目焊接工艺评定焊接的焊工必须是持有劳动人事部门发给的锅炉、压力容器焊工考试合格证书或者通过国家电力部门颁发的适用于水利水电工程压力钢管制造、安装的焊工考试规则规定的考试，并持有有效合格证书的焊工。（2）焊接工艺评定的技术工作由我方焊接工程师负责；项目总工程师主持焊接工艺评定工作；项目部技术、质检部门参与焊接工艺评定工作。3.2焊接工艺评定用试板的准备3.2.1试板的规格及数量（1）按照招标文件技术条款中的相关要求，确定试板尺寸为20×150×500mm的4对共8块，焊接后为300×500mm的4块，焊缝在试板宽度方向的中部。用于埋弧自动焊平焊试板1块，手工电弧焊平焊、立焊、仰焊三种位置各1块。（2）根据DL5017-2007《水电水利工程压力钢管制造安装及验收规》的规定，做板厚为20mm的Q345D进行焊接工艺评定后，它适用于焊件母材厚度范围应是0.75×20～1.5×20=15～30mm，覆盖了本项目工程钢管壁厚为20mm，26mm和30mm钢板对接接头的焊接。符合规范及招标文件的要求。3.2.2试板的加工坡口采用半自动切割机加工而成，坡口角度、坡口尺寸按设计图纸上钢管制作的要求及钢管制造时实际加工尺寸。拟焊面及坡口两侧各50～100mm范围内的铁锈、油污及其它杂物应清除干净，每道焊完后也应及时清理，检查合格后再焊。3.3焊条、焊剂的烘烤及保管（1）焊接材料选用四川自贡大西洋焊接材料厂生产的焊剂CHF301，焊丝H08MnA，焊条E5015。焊剂使用前按照厂家要求进行烘干（烘烤温度一般为300～350℃，烘焙1～1.5小时，保温1小时），焊条使用前按照厂家要求进行烘干（烘烤温度一般为320-350℃，广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工措施方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部3烘焙1小时，保温1小时）。（2）烘干的焊条放置于焊条保温箱内，保温温度为100～150℃，随用随取。（3）焊条在保温筒内的时间不应超过4h，超过后应重新烘焙，重复烘焙次数不宜超过2次。3.4试块焊接用的设备、工器具准备施焊所需设备及工器具主要包括：埋弧自动焊焊机、直流逆变焊机、焊条烤箱、焊剂烘烤箱、焊条保温筒、直流嵌形电流表、电压表、测量焊接线能量用的秒表、钢板尺或卷尺、除渣尖锤、钢丝刷、角向磨光机、焊缝外观尺寸检测器、超声波探伤仪、Ｘ射线探伤仪等。3.5准备焊接过程中要记录填写如下各项表格（1）焊接条件记录表（包括焊工姓名、试板材质及规格、坡口加工形成尺寸、焊材种类、试件编号、施焊时间、试板焊接位置等）。（2）焊接参数记录表（包括各层、道所用的焊条规格、电源极性、焊接电流、电弧电压、焊接速度、层间温度、焊接线能量等）。4焊接工艺4.1一般注意事项（1）焊接时自动焊的引弧和断弧应在引弧板上进行，严禁在引弧板以外的母材表面任意引弧或收弧。手工电弧焊的引弧和断弧应在坡口内进行，严禁在坡口以外的母材表面任意引弧或收弧。（2）正常情况下，每条焊缝应连续完成，不得中断焊接。当因故中断焊接时，应采取防裂措施。在重新焊接前，应将表面清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺继续施焊。（3）每层、每道焊缝在焊接过程中发现缺陷时，应及时用角磨光机对缺陷进行打磨处理，确认缺陷消除后方可继续进行焊接。（4）焊缝中部有接头时，无论何种焊接位置均要求在焊接接头处前方15～25mm处采用划擦法引燃电弧后，再立即把电弧拉回到接头处开始正常的焊接。各层、各道焊中部的焊接接头应相互错开。（5）手工焊电弧焊正面焊道打底焊及背缝清根后的第一层道用φ3.2mm的焊条焊广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工措施方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部4接，其余焊道均采用φ4.0mm的焊条焊接。为了提高打底焊道的焊接质量并保证应有熔池深度，碱性低氢型焊条在正面焊道打底焊接过程中，宜采用月牙型运条或锯齿型运条的连弧法焊接，而不采用灭弧法焊接。埋弧自动焊在焊接开始前，用CO2气体保护焊进行打底。（6）为确保焊接接头具有良好的综合性能，在进行多层、多道焊接时，要求横向摆动宽度应严格控制在不大于4倍的焊芯直径，每层、每道的焊缝厚度应不大于焊芯直径。以此为原则掌握并控制如下，采用φ4.0mm焊条时，当焊道宽度b≤16mm时，可用单焊道焊接，当焊道宽度b＞16mm时，各层道焊缝应采用2道以上的多焊道进行焊接。（7）背面焊缝根部用碳弧气刨清根，清根时间可以是在正面焊缝全部施焊完成后进行，也可以是在正面焊缝施焊到一定程度后进行，清根的时间以能有效控制试块的角变形而由施焊者及焊接技术人员现场灵活确定。（8）用碳弧气刨进行清根，清根过程中应将打底焊道中的缺陷及未焊透母材金属全部清楚干净，接着用角向磨光机将渗碳层、氧化物及其它污物清除干净后，才可进行背面焊缝的焊接。4.2试板焊接规范选用试板焊接过程中埋弧自动焊拟选用表1，手工电弧焊拟选用表2、表3中的焊接规范作为参考值，根据实际情况对表中数据作适当增减，但焊接电流原则上不得突破表中上限值。表1埋弧自动焊平焊焊接参数焊道/焊层焊接方式填充金属焊接电流电压（V）焊接速度(cm/min)焊丝焊剂极性电流(A)牌号直径（mm）正面焊接打底焊CO2CHW-50C6Φ1.2/直流反接200～35030～3620～35填充焊CMWCHW-S2Φ4.0CHF301直流反接600～70036～4035～40盖面焊CMWCHW-S2Φ4.0CHF301直流反接600～65034～3835～40背打底焊CMWCHW-S2Φ4.0CHF301直流反接600～70036～3935～40广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工措施方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部5面焊接填充焊CMWCHW-S2Φ4.0CHF301直流反接600～70036～3935～40盖面焊CMWCHW-S2Φ4.0CHF301直流反接600～65034～3835～40表2手工电弧焊立焊焊接参数焊道/焊层焊接方式填充金属焊接电流电压（V）备注牌号直径（mm）极性电流(A)正面焊接打底焊手工电弧焊CHE507Φ3.2直流反接80～10022～26填充焊手工电弧焊CHE507Φ4.0直流反接120～16522～26盖面焊手工电弧焊CHE507Φ4.0直流反接115～15022～26背面焊接打底焊手工电弧焊CHE507Φ3.2直流反接80～10022～26填充焊手工电弧焊CHE507Φ4.0直流反接120～16522～26盖面焊手工电弧焊CHE507Φ4.0直流反接115～15022～26表3手工电弧焊平焊、仰焊焊接参数焊道/焊层焊接方式填充金属焊接电流电压（V）备注牌号直径（mm）极性电流(A)平焊打底焊手工电弧焊CHE507Φ3.2直流反接90～11022～26填充焊手工电弧焊CHE507Φ4.0直流反接140～18522～26盖面焊手工电弧焊CHE507Φ4.0直流反接130～17022～26仰焊打底焊手工电弧焊CHE507Φ3.2直流反接80～10022～26填充焊手工电弧焊CHE507Φ4.0直流反接120～16522～26盖面焊手工电弧焊CHE507Φ4.0直流反接115～15022～26广东清远抽水蓄能电站水道及厂房系统土建工程Ⅱ标施工措施方案中国水利水电第十四局有限公司清远抽水蓄能电站项目经理部64.3正面焊缝打底焊道的焊接（1）手工电弧焊打底焊道采用灭弧焊接法时，焊接电弧从熄灭到重新引燃电弧的这一间隔时间应尽量的短，保证整条焊道的熔敷金属均在焊接电弧的有效保护下缓慢冷却，从而保证了焊接质量。埋弧自动焊打底焊道采用CO2半自动气保焊焊接。（2）手工电弧焊打底焊道采用连续焊接法时，不得随意挑弧，以免破坏电弧的保护气腔。为使根部焊透，焊接方法采用击穿法较可靠，一般避免采用渗透法。使用击穿法时，要集中精力注视熔池情况，被击穿熔化的左右侧钝边，要每侧保持熔化1±0.5mm较好。如果熔化缺口过大，仰焊时易出现较大的背面凹坑，其它位置焊接时焊缝背面易出现超高或焊瘤；如果熔化缺口过小，易出现未焊透或未熔合。（3）手工电弧焊打底焊道中间灭弧。当施焊焊条只剩40～60mm长时，准备做灭弧动作，适当降低焊接速度，使弧坑和焊道背面饱满，然后前拉（或后接）7～10mm灭弧。（4）手工电弧焊打底焊道中间接头处较易产生缺陷，为防止接头处产生缺陷，可采用两种方法中的一种。一种是热接法；迅速换上焊条，在接头处还没有充分冷却前即在熔池前15～25mm坡口内划擦引弧，点燃后回拉电弧至弧坑里侧，使弧坑里侧熔化后，立即把电弧移到弧坑中心，并将电弧压低正常向前移动，保证击穿根部；另一种是冷接法：在换焊条灭弧后，除盖面焊道之外，接头部位允许修磨，接头部位修磨之后的操作同热接法。（5）手工电弧焊焊道末尾逆接头焊法及灭弧。当焊条运至接近焊缝末端点固焊处，应注意在电弧距离点固焊处2～4mm时，应将焊条摆到垂直试件表面，增加电弧穿透力，并把电弧前移，将定位焊点边缘熔化后拉回熔池中心。在填满熔池、穿孔消失后，再将电弧向封口处熔池中心轻轻按一下，后将电弧引向坡口边沿，待弧坑填满后熄弧。4.4中间填充层焊道及盖面焊道的焊接（1）手工电弧焊其它中间层焊道易出现夹渣，未熔合和焊道高低不平等问题，为了防止这些缺陷的出现，除了选用合适的焊接规范参数外，