1、壓力管道焊接,報(bào)告人：隋永莉 中 國(guó) 石 油 天 然 氣 管 道 科 學(xué) 研 究 院,壓力管道焊接,1、國(guó)內(nèi)外壓力管道的發(fā)展過(guò)程2、壓力管道用鋼及制管3、壓力管道焊接施工4、焊接應(yīng)力和變形5、焊接工藝評(píng)定6、焊接質(zhì)量控制,,1、國(guó)內(nèi)外壓力管道的發(fā)展過(guò)程,1.1 國(guó)外壓力管道的發(fā)展歷史1.2 我國(guó)早期的輸油管道和輸氣管道1.3 我國(guó)已經(jīng)建成和將要建設(shè)的管道工程,1.1 國(guó)外壓力管道的發(fā)展歷史,1865年在美國(guó)賓夕法尼亞州建

2、立了第一條輸油管道，直徑50mm，全長(zhǎng)9km，材質(zhì)是絲扣連接的鑄鐵管。1874年該州又建立了一條直徑100mm，長(zhǎng)度96km的管道，開(kāi)始了與鐵路的競(jìng)爭(zhēng)。在第一次世界大戰(zhàn)前，開(kāi)始出現(xiàn)了能承受較大壓力的鋼管，機(jī)械接頭也由焊接取代。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)系，美國(guó)政府資助建立了一條直徑630mm，全長(zhǎng)2240km的成品油管道，顯示了大型管道在經(jīng)濟(jì)和效率方面的優(yōu)越性。,美國(guó)1977年建成投產(chǎn)的橫貫阿拉斯加的原油管道，全長(zhǎng)1276.8k

3、m，管徑1220mm，是世界上第一條進(jìn)入北極地區(qū)的原油管道。經(jīng)過(guò)的地方氣候惡劣，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工困難，其中615km采用高架鋪設(shè)?？偣餐顿Y達(dá)77億美元。原蘇聯(lián)1964年建設(shè)的第一條“友誼”輸油管道，第一次采用1020mm管徑的鋼管，全長(zhǎng)5500km。1977年又修建了第二條“友誼”輸油管道，全長(zhǎng)4412km，管徑1220mm。,1983年烏連戈伊-波馬雷-烏連戈羅德干線投入使用，這條管道第一次把蘇聯(lián)的天然氣送到了西歐。該管道長(zhǎng)達(dá)44

4、50km，直徑1420mm，工作壓力7.5MPa。經(jīng)過(guò)水域、河流、森林、永凍土區(qū)，施工難度，管徑，里程，泵站數(shù)量，輸量均堪稱(chēng)世界之最。這條管道充分顯示了原蘇聯(lián)在管道設(shè)計(jì)和建造方面的實(shí)力。在西伯利亞、北極區(qū)的管道鋪設(shè)得益于閃光對(duì)焊技術(shù)的應(yīng)用。,1983年投產(chǎn)的沙特阿拉伯的東西原油管道，引起各國(guó)注意。這條管道自東向西橫貫沙特阿拉伯中部地區(qū)，全長(zhǎng)1202km，管徑1220mm，穿越了浩瀚的沙漠地區(qū)。隨著英國(guó)北海油田的開(kāi)發(fā)，興建了一批海洋原油

5、管道，總長(zhǎng)度達(dá)4000余公里，在深100多米的海底鋪設(shè)。 這些管道的成功建設(shè)，標(biāo)志著管道已可以通過(guò)極為復(fù)雜的地質(zhì)、地理?xiàng)l件與氣候惡劣的地區(qū)。,1.2 我國(guó)早期的輸油管道,我國(guó)的第一條長(zhǎng)輸管道是1957年建設(shè)的克拉瑪依到獨(dú)山子的輸油管道，管徑150mm，全長(zhǎng)147km。1965年勝利油田開(kāi)始建設(shè)由東營(yíng)至辛店煉油廠的輸油管道，管徑426mm，全長(zhǎng)約80km，是我國(guó)第一次在鹽堿腐蝕地帶建設(shè)的原油管道。1970年8月3日，國(guó)家批準(zhǔn)在東北地

6、區(qū)興建著名的“八三管道工程”，干線全長(zhǎng)593km，管徑720mm。,解放后鋪設(shè)的第一條輸氣管道，是1958年建成的四川省永川黃瓜山氣田至永川化工廠的原料天然氣管道，全長(zhǎng)20km，管徑159mm。隨著四川天然氣工業(yè)的迅速發(fā)展，從1963年至1984年陸續(xù)建設(shè)形成了四川地區(qū)輸氣干、支線延展總長(zhǎng)度達(dá)3525km，可與54個(gè)氣田相連接，承擔(dān)著向川、滇、黔3省13個(gè)地區(qū)600多個(gè)用戶的供氣任務(wù)。70年代后，隨著油田天然氣的開(kāi)發(fā)，大慶、遼河、華北

7、、勝利、大港、中原等油田，都相應(yīng)建成了一批向城市供氣的長(zhǎng)距離輸氣管道。,我國(guó)早期的輸氣管道,西氣東輸工程，近3900公里。澀寧蘭輸氣管道工程，全長(zhǎng)950公里。忠縣至武漢輸氣管道工程，全長(zhǎng)760公里。邯鄲至石家莊至涿州輸氣管道工程，全長(zhǎng)362公里。陜京輸氣工程復(fù)線，全長(zhǎng)近900公里濟(jì)寧聯(lián)絡(luò)線，全長(zhǎng)1000多公里,1.3 我國(guó)近幾年建設(shè)和將要建設(shè)的輸氣管道,蘭成渝成品油管道工程中哈輸油管道工程，中國(guó)境內(nèi)長(zhǎng)800公里茂名至貴陽(yáng)至

8、昆明成品油管線，約2000公里鎮(zhèn)海至上海、南京的原油管線中俄輸油管道工程，中國(guó)境內(nèi)雙蘭線管道工程,我國(guó)近幾年建設(shè)和將要建設(shè)的輸油管道,,2 壓力管道用鋼及制管,2.1 鋼材的力學(xué)性能2.2 管線鋼的發(fā)展歷史2.3 管線鋼按組織分類(lèi)2.4 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中鋼號(hào)的含義2.5 管道工業(yè)的發(fā)展方向2.6 焊管的生產(chǎn)2.7 西氣東輸工程用鋼管情況2.8 壓力管道用其它鋼管,2.1 鋼材的力學(xué)性能,鋼材在一定的溫度條件和外力作用下抵抗

9、變形和斷裂的能力，稱(chēng)為力學(xué)性能。常規(guī)力學(xué)性能，如強(qiáng)度、塑性、硬度和韌性等。高溫性能，如抗蠕變性能、持久強(qiáng)度、瞬時(shí)強(qiáng)度和熱疲勞性等。低溫性能，如低溫沖擊韌性、脆性轉(zhuǎn)變溫度等。,常規(guī)力學(xué)性能指標(biāo),屈服強(qiáng)度：σs N/mm2或KN/mm2抗拉強(qiáng)度：σb N/mm2或KN/mm2延伸率：δ5或δ10 %斷面收縮率：φ %硬度：HB HR HV HS沖擊韌性：ak J,2.2 管線鋼的發(fā)展歷史,C、Mn

10、、Si型普通碳素鋼 早期的管線鋼一直采用C、Mn、Si型的普通碳素鋼，在冶金上側(cè)重于性能，對(duì)化學(xué)成分沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定，鋼的屈服強(qiáng)度一般為295～360MPa。,低合金高強(qiáng)鋼（HSLA） 自60年代開(kāi)始，隨著輸油、氣管道輸送壓力和管徑的增大，開(kāi)始采用低合金高強(qiáng)鋼（HSLA），主要以熱軋及正火狀態(tài)供貨。這類(lèi)鋼的化學(xué)成分：C≤0.2%，合金元素≤3～5%。,API 5L X56、X60、X65微合金控軋鋼 隨著

11、管線鋼的進(jìn)一步發(fā)展，到60年代末70年代初，美國(guó)石油組織在API 5LX和API 5LS標(biāo)準(zhǔn)中提出了微合金控軋鋼X56、X60、X65三種鋼，屈服強(qiáng)度提高到392～457MPa。這種鋼突破了傳統(tǒng)鋼的觀念，碳含量為0.1-0.14%，在鋼中加入≤0.2%的Nb、V、Ti等合金元素，并通過(guò)控軋工藝使鋼的力學(xué)性能得到顯著改善。,多元微合金化控軋控冷鋼 到1973年和1985年，API標(biāo)準(zhǔn)又相繼增加了X70（屈服強(qiáng)度達(dá)482MPa）和

12、X80鋼，而后又開(kāi)發(fā)了X100管線鋼，碳含量降到0.01-0.04%，碳當(dāng)量相應(yīng)地降到0.35以下，屈服強(qiáng)度達(dá)551.2～689MPa，真正出現(xiàn)了現(xiàn)代意義上的多元微合金化控軋控冷鋼。,2.3 管線鋼按組織分類(lèi),鐵素體—珠光體鋼：基本成分是C-Mn，采用熱軋正火生產(chǎn)工藝。少珠光體鋼：基本成分是Mn-Nb、Mn-V、Mn-Nb-V等。為微合金控軋鋼，通過(guò)晶粒細(xì)化和Nb、V第二相的沉淀強(qiáng)化可獲得較好的強(qiáng)韌配合。針狀鐵素體鋼：典型成分為C-

13、Mn-Nb-Mo。通過(guò)微合金化和控制軋制，綜合利用晶粒細(xì)化、微合金化元素的析出相和位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化效應(yīng)來(lái)提高屈服強(qiáng)度和沖擊韌性。,超低碳貝氏體鋼：典型成分為Mn-Nb-Mo-B-Ti。在保證優(yōu)良的低溫韌性和焊接性的前提下，通過(guò)適當(dāng)提高合金元素的含量和進(jìn)一步控軋與控冷工藝顯著提高屈服強(qiáng)度（700-800MPa）。代表鋼種X80鋼。低碳索氏體鋼是未來(lái)管線鋼的發(fā)展方向，具有更高的強(qiáng)韌性，通過(guò)淬火+回火的熱處理工藝形成低碳索氏體，以滿足厚壁、

14、高強(qiáng)度和足夠韌性的綜合要求。,2.4 API 5L標(biāo)準(zhǔn)中鋼號(hào)的含義,美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)API Spec 5L《管線管規(guī)范》 X70：強(qiáng)度等級(jí)為70,000磅/平方英寸,GB9711.2標(biāo)準(zhǔn)中鋼號(hào)的含義,石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第2部分：B級(jí)鋼管GB9711與ISO3183等效采用。 L485：屈服強(qiáng)度等級(jí)為485MPa。 L360NB,A:相當(dāng)于API 5L（1）規(guī)定的基本的質(zhì)量要求。B:不

15、同于基本質(zhì)量要求或除基本質(zhì)量要求之外的其他要求，如韌性、無(wú)損檢測(cè)方面的內(nèi)容。C:某些特殊用途，對(duì)鋼管的質(zhì)量和試驗(yàn)有著非常嚴(yán)格的要求。,N:交貨狀態(tài)為形變正火狀態(tài)。即最終形變?cè)谝欢囟确秶鷥?nèi)完成，使材料狀態(tài)與正火處理后的性能相當(dāng)。即使再經(jīng)正火處理，力學(xué)性能的規(guī)定值保持不變。M:交貨狀態(tài)為形變熱處理。即最終形變?cè)谝欢囟确秶鷥?nèi)完成，使材料具有單獨(dú)采用熱處理無(wú)法達(dá)到或重復(fù)的某些性能。若隨后加熱至580℃以上會(huì)降低強(qiáng)度值。Q:交貨狀態(tài)為淬

16、火加回火。即先奧氏體化，然后進(jìn)行冷卻，得到馬氏體或貝氏體，再進(jìn)行一次或多次加熱、保溫，適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以達(dá)到規(guī)定的性能。,GB9711與API 5L（1）部分鋼級(jí)對(duì)照表,2.5 管道工業(yè)的發(fā)展方向,在一定條件下提高輸送壓力、擴(kuò)大管道直徑可以增加經(jīng)濟(jì)效益。管徑的增加和輸送壓力的提高，均要求管材有較高的強(qiáng)度。近年來(lái)，在保證可焊性和沖擊韌性的前提下，管材的強(qiáng)度有了很大提高。,目前國(guó)外建設(shè)的一些大口徑管道多采用高強(qiáng)鋼，如阿拉斯加輸油、輸氣管

17、道，北海油田的輸油管道均采用X65級(jí)鋼。原蘇聯(lián)及加拿大的輸氣管道均采用X70級(jí)鋼。我國(guó)管線鋼的應(yīng)用和起步較晚，過(guò)去已鋪設(shè)的油、氣管線大部分采用Q235和16Mn鋼?！傲濉逼陂g，我國(guó)開(kāi)始按照API標(biāo)準(zhǔn)研制X60、X65管線鋼，并成功地與進(jìn)口鋼管一起用于管線敷設(shè)。90年代初寶鋼、武鋼又相繼開(kāi)發(fā)了高強(qiáng)高韌性的X70管線鋼，并在西氣東輸工程、陜京二線工程中得到成功應(yīng)用。國(guó)外已經(jīng)有X80鋼試驗(yàn)段。目前應(yīng)用到的最高強(qiáng)度級(jí)別為X120,在加拿大

18、北部有2公里試驗(yàn)段。,2.6 焊管的生產(chǎn),a.螺旋縫埋弧焊（SSAW）b.直縫埋弧焊（LSAW）c.高頻直縫電阻焊（ERW）d.直縫雙面埋弧焊管（UOE）,焊管生產(chǎn)過(guò)程,2.7 西氣東輸線路工程用鋼管,西氣東輸管道工程用鋼管為X70等級(jí)管線鋼，規(guī)格為Φ1016mm×14.6～26.2mm。 X70管線鋼除了含Nb、V、Ti外，還加入了少量的Ni、Cr、Cu和Mo，其本質(zhì)為針狀鐵素體型的高強(qiáng)、高韌性管線鋼。,西氣東輸工

19、程X70管線鋼化學(xué)成分,西氣東輸工程X70管線鋼力學(xué)性能,2.8 其它鋼材,碳鋼及低合金鋼：20#,16Mn，15MnNbR, A105，Gr.B調(diào)質(zhì)鋼：WHPY70，WHPY65，WHPY60,A694 F65 熱強(qiáng)鋼：16MnR, 12CrMo，P355NH,P460NH低溫鋼：16MnD，16MnDR，15MnNiDR A350 LF2, A333 Gr.6不銹鋼：

20、0Cr18Ni9Ti AISI 316,,3 壓力管道焊接施工,3.1 壓力管道焊接施工的特點(diǎn)和發(fā)展3.2 主要應(yīng)用的焊接工藝和焊接材料3.3 常用的焊接設(shè)備3.4 焊接施工工序,3.1 壓力管道焊接施工的特點(diǎn),復(fù)雜的氣候條件；不穩(wěn)定的固定條件；全位置的操作條件；焊接工藝的多樣化和適應(yīng)性。,我國(guó)鋼質(zhì)管道環(huán)縫焊接技術(shù)經(jīng)歷了幾次大的變革：七十年代采用傳統(tǒng)焊接方法，低氫型焊條手工電弧焊上向焊技術(shù)；八十年代推廣手

21、工電弧焊下向焊技術(shù)，為纖維素焊條和低氫型焊條下向焊；九十年代應(yīng)用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊技術(shù)；今天開(kāi)始全面推廣全位置機(jī)械化焊接技術(shù)。,壓力管道焊接施工的發(fā)展,焊條電弧焊上向焊（手工焊）焊條電弧焊下向焊（手工焊）自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊下向焊（半自動(dòng)焊）熔化極氣體保護(hù)電弧焊下向焊 （半自動(dòng)焊、機(jī)械化焊接）,3.2 主要應(yīng)用的焊接工藝和焊接材料,這種焊接方法是我國(guó)20世紀(jì)70年代以前管道焊接施工中采用的傳統(tǒng)的方法（即低氫型焊條上向焊技術(shù)

22、）。目前，這種焊接方法主要用于返修焊接、連頭焊接，站場(chǎng)焊接以及特殊地段、特殊焊縫的焊接。 這種焊接工藝方法使用的焊接材料主要為國(guó)產(chǎn)的低氫型焊條，如E5015，E5016等。,焊條電弧焊下向焊是八十年代從美歐引進(jìn)的焊接技術(shù)，其特點(diǎn)為采用薄層、多道、快速焊的方法完成操作，合格率高，特別適合于大機(jī)組流水作業(yè)主要使用的焊接材料為纖維素型和低氫型下向焊條。目前壓力管道建設(shè)中，下向焊工藝使用的焊條主要依靠進(jìn)口。如奧地利BOHLER，

23、美國(guó)LINCOLN等。國(guó)內(nèi)對(duì)于纖維素型焊條的開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，初步具備了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的條件。如洛陽(yáng)725所，四川大西洋等的產(chǎn)品。而低氫型下向焊條基本上還是空白。,E6010纖維素型焊條電弧吹力大，操作性能好，特別適合于單面焊雙面成型的根部焊接，是目前管道焊接施工中主要的根焊方法。低氫型焊條下向填充、蓋面焊接技術(shù)操作靈活，適應(yīng)性好。但對(duì)于大口徑、厚壁鋼管來(lái)說(shuō)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，焊接效率低，另外對(duì)焊工的操作水平要求較高，目前只應(yīng)用在部分

24、連頭焊接和返修焊接中。,焊條電弧焊的應(yīng)用特點(diǎn),焊條電弧焊靈活簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)由于焊條工藝性能的不斷改進(jìn)，其熔敷效率、力學(xué)性能仍能滿足當(dāng)今管道建設(shè)的需要。焊條電弧焊包括纖維素和低氫焊條的應(yīng)用。其下向焊和上向焊兩種方法的有機(jī)結(jié)合及纖維素焊條良好的根焊適應(yīng)性在很多場(chǎng)合下是其它焊接方法所不能代替的。,自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝是90年代初從美國(guó)引進(jìn)的一種下向焊的焊接方法。最早應(yīng)用于庫(kù)鄯線管道工程中。經(jīng)蘇丹管道、蘭成渝管道和澀寧蘭管道等工程

25、的應(yīng)用，現(xiàn)已成為管道焊接施工中主要焊接方法。操作靈活，全位置成型好，熔敷效率高，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，焊工易于掌握，是目前管道施工的一種重要的填充、蓋面焊方法。,主要使用的焊接材料為自保護(hù)藥芯焊絲。目前主要依靠進(jìn)口。如美國(guó)HOBART、LINCOLN，瑞典ELGA等。國(guó)內(nèi)對(duì)于自保護(hù)藥芯焊絲的開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，初步具備了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的條件。如天津金橋的產(chǎn)品。,應(yīng)用特點(diǎn),自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊主要用來(lái)填充和蓋面。其特點(diǎn)為熔敷效率高，全

26、位置成型好，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，焊工易于掌握，是目前管道施工的一種重要焊接工藝方法。一般根焊采用纖維素焊條手工根焊或STT半自動(dòng)焊根焊。,熔化極氣體保護(hù)電弧焊有利于實(shí)現(xiàn)全位置焊接操作，易于進(jìn)行管道機(jī)械化焊接。目前壓力管道焊接施工中應(yīng)用的有半自動(dòng)焊方法和機(jī)械化焊接方法。采用的保護(hù)氣體有氬氣、二氧化碳?xì)?，以及氬氣與二氧化碳的混合氣。,主要使用的焊接材料為實(shí)心焊絲。目前主要有錦州錦泰JM68、JM58，四川大西洋CHW60C、CHW50C8。

27、國(guó)外的產(chǎn)品有美國(guó)LINCOLN、奧地利BOHLER、法國(guó)SAF、日本神鋼等的AWS A5.28 ER80S-G系列和AWS A5.18 ER70S-G、 ER70S-6系列。,機(jī)械化焊接方法的應(yīng)用特點(diǎn),熔化極氣體保護(hù)焊時(shí)對(duì)焊接區(qū)保護(hù)簡(jiǎn)單、方便，焊接區(qū)便于觀察，生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)全位置焊，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化焊接，因而在長(zhǎng)輸管道焊接中被廣泛采用為自動(dòng)化焊接方法。機(jī)械化程度高；焊接效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。焊接過(guò)程穩(wěn)定，焊接質(zhì)量好。適

28、合于平坦地段的大機(jī)組、流水作業(yè)，在惡劣的環(huán)境條件下尤其具有潛力。,西氣東輸線路工程用焊材情況,3.3 常用的焊接設(shè)備,纖維素型焊條焊接，在小電流時(shí)易出現(xiàn)斷弧、粘條、電弧不穩(wěn)等問(wèn)題。因此纖維素焊條下向焊對(duì)焊機(jī)靜特性的要求主要體現(xiàn)在：①要求靜特性曲線自然特性段至少達(dá)到50V以上。②外拖電流數(shù)值要足夠大，防止發(fā)生熔池邊界不清及焊條與鐵水粘連熄弧現(xiàn)象。③適當(dāng)提高靜特性曲線的外拖拐點(diǎn)（15-20A），同時(shí)希望外拖曲線以斜率可調(diào)線性變化，保證熔滴小

29、顆粒過(guò)渡，減少飛濺。④提高小電流（60-90A）焊接時(shí)的穩(wěn)定性。低氫型焊條對(duì)弧焊設(shè)備的要求較低，一般的直流弧焊設(shè)備即可滿足要求。,自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊時(shí)，要求焊接電源與送絲機(jī)具有良好的匹配特性，保證焊接過(guò)程穩(wěn)定，飛濺率低。目前較多使用的是美國(guó)LINCOLN公司的DC-400匹配LN-23P送絲機(jī)。熔化極氣體保護(hù)焊設(shè)備有國(guó)內(nèi)和國(guó)外設(shè)備供選擇。,焊接工藝評(píng)定,,管端坡口加工,3.4 焊接施工工序,,管口組對(duì),,,預(yù)熱,根焊,,熱焊、

30、填充蓋面,,無(wú)損檢測(cè),,填寫(xiě)施工檢查記錄,3.4.1 準(zhǔn)備工作,清理管口 施工人員熟悉本工序的施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū) 合格焊工方能上崗 檢查設(shè)備，確認(rèn)材料 管子級(jí)配,,3.4.2 對(duì)口組裝,一般地段采用溝上組焊，組對(duì)管口端部應(yīng)設(shè)置穩(wěn)固的支撐。除連頭和彎管處，管道組裝應(yīng)采用內(nèi)對(duì)口器；坡地較長(zhǎng)地段采用溝下組裝；組對(duì)時(shí)要求的項(xiàng)目： 1、焊后錯(cuò)邊量； 2、對(duì)口間隙。,3.4.3 預(yù)熱,預(yù)熱溫度 預(yù)熱寬度：壁厚的

31、4倍，且不小于150mm寬 預(yù)熱方法：火焰加熱，感應(yīng)加熱 測(cè)溫方法：測(cè)溫筆，表面溫度計(jì)等 若管口污染，應(yīng)清除污染后重新預(yù)熱 預(yù)熱完畢應(yīng)立即施焊，保證焊接所需的溫度,內(nèi)焊機(jī)根焊過(guò)程演示,,3.4.4 焊接,外焊機(jī)填、蓋焊接過(guò)程,,內(nèi)焊機(jī)根焊，外焊機(jī)填充、蓋面焊接過(guò)程,,,3.4.5 施工檢查記錄,焊前檢查： 材料檢驗(yàn)，包括管道組成件和管道支承件，焊接 材料驗(yàn)收、儲(chǔ)存和保管，保護(hù)氣體等。 組

32、對(duì)檢查，包括主要結(jié)構(gòu)尺寸、坡口尺寸、坡口表面質(zhì)量等。 施焊環(huán)境及預(yù)熱。,焊接中間檢驗(yàn) 定位焊縫檢查，包括數(shù)量、長(zhǎng)度、高度、形狀等。 焊接熱輸入量檢查，包括焊接電流、焊接電壓、焊接速度、送絲速度、保護(hù)氣體流量、擺動(dòng)寬度等。 層間質(zhì)量檢查，包括層數(shù)、道數(shù)、厚度、清理以及層間無(wú)損檢測(cè)等。,焊后檢驗(yàn) 外觀檢查，包括焊縫寬度、焊縫高度、咬邊、表面未熔合、表面未焊透、氣孔、夾

33、渣等。 無(wú)損檢測(cè)。 壓力及密封性試驗(yàn)。 破壞性試驗(yàn)。,,3.4.6 無(wú)損檢測(cè),壓力管道常用的無(wú)損檢測(cè)方法為：射線探傷RT超聲波探傷UT滲透探傷PT,相控陣超聲波檢測(cè)方法（ AUT ）,AUT檢測(cè)系統(tǒng)由爬行器、控制系統(tǒng)和圖象建立系統(tǒng)組成。 其工作原理為： 建立多振元發(fā)射的動(dòng)態(tài)電子聚焦數(shù)學(xué)模型和反射波接收、處理數(shù)學(xué)模型；根據(jù)幾何光學(xué)和無(wú)損檢測(cè)理論，設(shè)計(jì)幾何和物

34、理參數(shù)設(shè)置值，生成檢測(cè)方案。根據(jù)管道環(huán)焊縫無(wú)損檢測(cè)的工藝流程，控制每個(gè)方案的發(fā)射和接收?？刂葡嗫仃嚦曁筋^爬行器和整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動(dòng)作；接收數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)卡傳送圖象處理機(jī)處理。,相控陣超聲波檢測(cè)（ AUT ）過(guò)程示意,,4 焊接應(yīng)力和變形,4.1 壓力管道中焊接應(yīng)力和變形的產(chǎn)生4.2焊接殘余應(yīng)力和變形的預(yù)防措施,4.1 壓力管道中焊接應(yīng)力和變形的產(chǎn)生,焊接時(shí)由于熱過(guò)程，以及焊件本身厚度、剛度和組對(duì)等拘束條件的影響，在焊件內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力。

35、管子或容器的環(huán)焊縫，在結(jié)構(gòu)中是對(duì)稱(chēng)布置的，焊接順序也是對(duì)稱(chēng)的，故一般產(chǎn)生直線變形，即橫向和縱向縮短，以及圓周長(zhǎng)度的縮短。,4.2 焊接殘余應(yīng)力和變形的預(yù)防措施,采用合理的焊接順序嚴(yán)禁強(qiáng)力組裝預(yù)留出保證焊縫自由收縮的余量整體預(yù)熱法錘擊焊縫法壓力試驗(yàn)法,,5 焊接工藝評(píng)定,5.1 參考標(biāo)準(zhǔn)5.2 術(shù)語(yǔ)5.3 焊接工藝評(píng)定的目的及要求5.4 焊接工藝評(píng)定規(guī)則5.5 焊接工藝評(píng)定的程序5.6 評(píng)定報(bào)告,5.1 參

36、考標(biāo)準(zhǔn),美國(guó)石油協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) API 1104(19版)鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收 SY/T 4103-95輸油輸氣管道線路工程施工與驗(yàn)收規(guī)范 SY/T 0401-98石油天然氣金屬管道焊接工藝評(píng)定 SY 0452-2002焊接和釬焊評(píng)定 ASME Ⅸ卷 液態(tài)烴和其他液體管線輸送系統(tǒng) ASME B31.4輸氣和配氣管道系統(tǒng) ASME B31.8,5.2 術(shù)語(yǔ),焊接工藝指導(dǎo)書(shū) 根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求和工程經(jīng)驗(yàn)編制

37、的用于焊接工藝評(píng)定的指導(dǎo)性文件。焊接工藝評(píng)定 工程焊接之前對(duì)焊接工藝進(jìn)行的鑒定性試驗(yàn)。焊接工藝規(guī)程 根據(jù)評(píng)定合格的焊接工藝編制的用于工程施工的焊接技術(shù)規(guī)定和程序。,自動(dòng)化焊接：在焊接過(guò)程中焊絲自動(dòng)送進(jìn)，焊接小車(chē)自動(dòng)行走，工件自動(dòng)移動(dòng)。機(jī)械化焊接：在焊接過(guò)程中焊絲自動(dòng)送進(jìn)，焊接小車(chē)自動(dòng)行走，人工操作工件的移動(dòng)。半自動(dòng)焊：在焊接過(guò)程中焊絲自動(dòng)送進(jìn)，人工操作電弧沿焊縫的行走和工件的移動(dòng)。手工焊：在焊接過(guò)程完全

38、由人工操作完成。,根焊：第一層焊道。熱焊：根焊完成后立即進(jìn)行的第二層焊道。填充焊：根焊、熱焊后，蓋面焊道前的焊道。立填焊：下向焊時(shí)，在立焊位置補(bǔ)填的焊道。蓋面焊：最外面的一層成型焊道。多道焊：同一層中焊接一道以上的焊道。,,缺欠:焊縫的不連續(xù)性、不完整性。缺陷:達(dá)到拒絕驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的缺欠。修補(bǔ):對(duì)表面非裂紋缺陷進(jìn)行的修復(fù)。返修：對(duì)不符合無(wú)損檢測(cè)要求的焊縫缺陷進(jìn)行的 修復(fù)焊接。,5.3 焊接工藝評(píng)定目的,焊接工藝評(píng)定是以金屬

39、材料的焊接性為基礎(chǔ)，并在工程焊接前完成的。應(yīng)制定詳細(xì)的焊接工藝指導(dǎo)書(shū)，并對(duì)此焊接工藝進(jìn)行評(píng)定，以驗(yàn)證用此工藝能否得到具有合格力學(xué)性能的完好焊接接頭。焊接工藝評(píng)定過(guò)程中應(yīng)采用破壞性試驗(yàn)檢驗(yàn)焊接接頭的質(zhì)量和性能。評(píng)定合格的焊接工藝是編制焊接工藝規(guī)程的重要依據(jù)。工程施工中必須遵守焊接工藝規(guī)程。,5.4 焊接工藝評(píng)定規(guī)則,評(píng)定試件： 分為對(duì)接焊縫試件及角焊縫試件。 評(píng)定對(duì)接焊縫焊接工藝時(shí)，采用對(duì)接焊縫試件；評(píng)定非受

40、壓角焊縫焊接工藝時(shí)，可采用角焊縫試件。 對(duì)接焊縫試件評(píng)定合格的焊接工藝適用于角焊縫。,焊接工藝因素 重要因素：指影響焊接接頭抗拉強(qiáng)度和彎曲性能的焊接工藝因素。 補(bǔ)加因素：指影響焊接接頭沖擊韌性的焊接工藝因素。 次要因素：指對(duì)要求測(cè)定的力學(xué)性能無(wú)明顯影響的焊接工藝因素。,焊接方法的規(guī)定，組合方法的規(guī)定母材分組焊材分組適用于焊件母材和焊件焊縫金屬厚度的有效范圍板材對(duì)接焊縫與管

41、材對(duì)接焊縫的評(píng)定關(guān)系,5.5 焊接工藝評(píng)定程序,確定金屬材料的焊接性擬定焊接工藝指導(dǎo)書(shū)確認(rèn)母材和焊材的類(lèi)型、牌號(hào)、成分及性能施焊試件，做好各項(xiàng)記錄。檢驗(yàn)試件和試樣，測(cè)定焊接接頭是否具有所要求的使用性能，做好各項(xiàng)記錄提出焊接工藝評(píng)定報(bào)告以焊接工藝評(píng)定報(bào)告為依據(jù)，編制焊接工藝規(guī)程,5.6 評(píng)定報(bào)告,焊接工藝評(píng)定報(bào)告應(yīng)包括各項(xiàng)試驗(yàn)的主要環(huán)節(jié)、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)論。評(píng)定結(jié)論應(yīng)有評(píng)定試驗(yàn)技術(shù)負(fù)責(zé)人簽名。,,,6 焊接質(zhì)量控制,

42、6.1 焊接施工過(guò)程的控制環(huán)節(jié)6.2 焊接工藝6.3 合格焊工6.4 焊接材料6.5 無(wú)損檢測(cè),6.1 焊接施工過(guò)程的控制環(huán)節(jié),焊接環(huán)境,當(dāng)環(huán)境溫度低于5°C時(shí)，應(yīng)采取焊后保溫措施，防止焊道急驟降溫大氣相對(duì)濕度大于90%時(shí)，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施采用低氫型焊條電弧焊時(shí)風(fēng)速大于5米/秒，采用纖維素型焊條或自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊時(shí)風(fēng)速大于8米/秒，氣保護(hù)電弧焊時(shí)風(fēng)速大于2米/秒應(yīng)采取必要的防風(fēng)措施,焊前準(zhǔn)備,管端坡口：

43、 管端坡口應(yīng)均勻光滑，尺寸符合焊接工藝規(guī)程的要求。 管端坡口的加工一般是在管廠機(jī)加工預(yù)制的。 在機(jī)械化焊接施工現(xiàn)場(chǎng)需采用管端坡口整形機(jī)進(jìn)行加工。 在連頭、返修等特殊情況下可采用火焰切割或等離子切割加工，但必須用動(dòng)力砂輪將坡口修磨均勻、光滑。,焊口清理： 被焊接表面應(yīng)均勻、光滑，不得有起鱗、磨損、鐵銹、渣垢、油脂、油漆和其他影響焊接質(zhì)量的有害物質(zhì)。管內(nèi)外表面坡口兩側(cè)25mm范圍內(nèi)

44、應(yīng)清理至顯現(xiàn)金屬光澤。,焊接設(shè)備： 焊接設(shè)備應(yīng)能滿足焊接工藝要求，具有良好的工作狀態(tài)、準(zhǔn)確的量值顯示和安全性。 焊接設(shè)備啟動(dòng)前，應(yīng)檢查設(shè)備、指示儀表、開(kāi)關(guān)位置和電源極性。在正式焊接前，應(yīng)在試板上進(jìn)行焊接規(guī)范調(diào)試。,,鋼管支撐： 正在施焊的鋼管必須處于穩(wěn)定的狀態(tài)。管子支座應(yīng)具有一定的剛性。 管道上嚴(yán)禁焊接附屬物，如跨越段的欄桿、管道支座、跨越結(jié)構(gòu)的吊點(diǎn)、錨固法蘭等。陰極引出線的焊接按設(shè)計(jì)方案

45、進(jìn)行。,焊接地線連接： 焊接地線應(yīng)盡量靠近焊接區(qū)，宜用卡具將地線與被焊管牢固接觸，嚴(yán)禁產(chǎn)生電弧灼傷母材。,管口組對(duì),優(yōu)先采用內(nèi)對(duì)口器組對(duì)。在無(wú)法采用內(nèi)對(duì)口器時(shí)，可用外對(duì)口器。兩相鄰管的制管焊縫在對(duì)口處應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，距離不小于100mm。接頭坡口角度、鈍邊、根部間隙、對(duì)口錯(cuò)邊應(yīng)符合焊接工藝規(guī)程的要求。溝上焊接作業(yè)空間高度應(yīng)大于400mm；管溝內(nèi)焊接工作坑應(yīng)保證焊工操作方便和安全。,預(yù)熱,對(duì)焊接工藝規(guī)程中要求預(yù)熱的管口

46、，宜采用環(huán)形火焰加熱或中頻感應(yīng)加熱的方法進(jìn)行，預(yù)熱后應(yīng)清除表面污垢。預(yù)熱寬度以坡口兩側(cè)各大于50mm為宜。應(yīng)采用測(cè)溫儀在距管口50mm處的圓周上均勻測(cè)量預(yù)熱溫度，保證預(yù)熱溫度均勻。,焊接過(guò)程,現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，接頭形式、焊接層數(shù)、焊道順序、焊接工藝參數(shù)、預(yù)熱、層間溫度及焊后熱處理等應(yīng)按照批準(zhǔn)的焊接工藝規(guī)程執(zhí)行。對(duì)于焊接工藝參數(shù)的控制應(yīng)根據(jù)具體的焊接方法控制關(guān)鍵參數(shù)。管子焊接時(shí)，應(yīng)采取有效的措施防止管內(nèi)產(chǎn)生穿堂風(fēng)。相鄰焊道的起弧或收弧處應(yīng)相

47、互錯(cuò)開(kāi)30mm以上。嚴(yán)禁在坡口以外的管表面上起弧。焊接前每個(gè)引弧點(diǎn)和接頭必須修磨。施焊時(shí)必須保證道間溫度。,焊接時(shí)，焊條或焊絲不宜擺動(dòng)過(guò)大，對(duì)較寬焊道宜采用多道焊方法。當(dāng)日不能完成的焊口必須完成50%鋼管壁厚且不少于3層的焊道。未完成的焊口應(yīng)采用干燥、防水、隔熱的材料覆蓋好。次日焊接前，應(yīng)預(yù)熱至焊接工藝規(guī)程要求的溫度。焊口完成后，必須將接頭表面的熔渣、飛濺物等清除干凈。焊接過(guò)程中發(fā)現(xiàn)缺陷應(yīng)立即修補(bǔ)。,對(duì)口器撤離,使用內(nèi)對(duì)口器時(shí)，

48、只有根焊道全部完成后方可撤離。若根部焊道承受鋪設(shè)應(yīng)力比正常情況高，且有可能發(fā)生裂紋的情況下，需完成熱焊道后才能撤離內(nèi)對(duì)口器。使用外對(duì)口器時(shí)，必須保證根焊道均勻?qū)ΨQ(chēng)完成60%以上才能撤離。對(duì)口支撐或吊具則應(yīng)在根焊道全部完成后方可撤除。,6.2 焊接工藝,依據(jù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告編制焊接工藝規(guī)程，用于指導(dǎo)焊接施工過(guò)程。焊接工藝規(guī)程應(yīng)詳細(xì)規(guī)定焊接程序、工藝參數(shù)、施工措施和環(huán)境要求等。,,6.3 合格焊工,焊工資格： 依據(jù)《鍋爐壓力

49、容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》，通過(guò)了基本知識(shí)和操作技能考試，有能力擔(dān)任壓力管道中相應(yīng)位置的焊接工作的焊工。,上崗培訓(xùn)與考試： 具有了相應(yīng)焊工資格后，還需經(jīng)過(guò)上崗培訓(xùn)和考試，目的是檢驗(yàn)焊工能否使用經(jīng)過(guò)評(píng)定合格的焊接工藝規(guī)程焊接出合格的焊接接頭。經(jīng)過(guò)上崗培訓(xùn)與上崗考試的焊工，稱(chēng)為合格焊工。,6.4 焊接材料,驗(yàn)收： 焊接材料的驗(yàn)收應(yīng)執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 1）資料檢查 檢查隨貨提供的焊接材料質(zhì)量證明書(shū)。

50、 2）外觀檢查 焊接材料外觀必須符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。 3）焊材復(fù)驗(yàn) 焊接材料的力學(xué)性能、化學(xué)成分等必須符合相應(yīng)的規(guī)定。,儲(chǔ)存及運(yùn)輸： 焊接材料的儲(chǔ)存及運(yùn)輸應(yīng)遵循產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求。焊接材料使用前嚴(yán)禁受潮、雨水、雪霜及油類(lèi)等有害物質(zhì)的侵蝕，應(yīng)在干燥、通風(fēng)的室內(nèi)存放，室內(nèi)相對(duì)濕度小于60%。焊接材料應(yīng)分類(lèi)堆放。在保管和搬運(yùn)時(shí)，應(yīng)避免損壞焊接材料及其包裝，包裝開(kāi)啟后，應(yīng)保護(hù)其不致變質(zhì)。凡有損壞或

51、變質(zhì)跡象的焊接材料不應(yīng)使用。保存保護(hù)氣體的容器應(yīng)遠(yuǎn)離高溫環(huán)境。,使用：每天按用量領(lǐng)取焊材，盡量避免焊材剩余。使用前，按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的規(guī)定烘干焊材。當(dāng)使用說(shuō)明書(shū)不明確時(shí)，宜參照下列規(guī)定：纖維素型下向焊條一般不需要烘干，但在包裝不好或受潮的情況下可以烘干到70℃～80℃，不得超過(guò)100℃，恒溫時(shí)間為0.5h～1h。焊絲不能烘干。烘干的低氫、超低氫型焊條，應(yīng)存入保溫筒內(nèi)，隨用隨取。當(dāng)天未用完的焊條應(yīng)回收存放。低氫型焊條重新烘干次數(shù)不

52、得超過(guò)兩次。,6.5 無(wú)損檢測(cè),焊縫表面的無(wú)損檢測(cè) 檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)數(shù)量及質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。,焊縫內(nèi)部的無(wú)損檢測(cè) 檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)數(shù)量及質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 主要標(biāo)準(zhǔn)： GB3323 鋼熔化焊對(duì)接接頭射線照相和質(zhì)量分級(jí) GB11345 鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級(jí) SY/T 4065石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫超聲波探傷及