SY/T 4125-2013 钢制管道焊接规程
2013-11-28 发布
2014-4-01 实施
国家能源局发布
中华人民共和国石油天然气行业标准
钢制管道焊接规程
Welding specification for steel pipeline
SY/T 4125-2013
主编部门:中国石油天然气集团公司
批准部门:国家能源局
国家能源局
公告
2013年第6号
按照《国家能源局关于印发〈能源领域行业标准化管理办法(试行)〉及实施细则的通知》(国能局科技 [27(19] 52号)的规定,经审查,国家能源局批准《核电厂操纵人员执照考核》等334 项行业标准(见附件),其中能源标准(NB) 62 项、电力标准(DL) 144 项和石油天然气标准(SY) 128 页,现予以发布。
2013年11月28日
国家能源局
前言
根据国家能源局《关于下达2011年第二批能源领域行业标准制(修)订计划的通知》(国能科技 [2011] 252号)的要求, 规程编制组经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,制定本规程。
本规程的主要技术内容是:总则、术语、管道焊接通用规程、管道焊接专项规程等。
本规程由国家能源局负责管理,由石油工程建设专业标准化委员会负责日常管理, 由中国石油天然气管道科学研究院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议,请寄送中国石由中国石油天然气管道科学研究院(地址:河北省廊坊市金光道 44号, 邮编:065000)。
本规程主编单位:中国石油天然气管道科学研究院
本规程参编单位：中国石油天然气管道局第五工程公司
中国石油天然气管道局第二工程公司
本规程主要起草人员:隋永莉 新海成 郭静薇 张 琴 黄福祥 赵海鸿 鹿锋华
闫 臣 陈建平 李颂宏 赫 飚 刁风东
本规程主要审查员:刘家发,郑玉刚 王炜 李艳华梁志荣 李顶发 张军 贺新聪刘聪 吴立斌 何洪勇 高贵胜 吴迪 戴婿 常亮
1 总则
1.0.1 为使钢制管道现场焊接施工做到技术先进、经济合理、 安全适用、确保质量,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于输送介质为气体、液体和浆体的长输管道及油气田集输管道的安装焊接,管道材质为碳素钢、低合金钢、 奥氏体不锈钢、不锈钢复合管,焊接方法为钨极氩弧焊、焊条电 弧焊、熔化极气体保护电弧焊(包括自保护半自动焊、气保护半 自动焊、气保护自动焊)、埋弧焊,以及上述焊接方法相互组合 的方法。
1.0.3 钢制管道焊接施工除应符合本规程外,尚应符合国家现 行有关标准的规定。
2 术语
2.1.1 焊工(操作工) welder
进行手工、半自动焊接操作和(或)进行自动焊操作的工人。
注:手工、半自动焊接操作工人为焊工,自动焊操作的工人为操作工,
2.4.2 合格焊工(合格操作工) qualifiect welder
通过本规程规定的考试,获得现场操作上岗资格的焊工(操作工)。
2.1.3 焊接工艺规程 welding procedure specification
根据焊接工艺评定报告并结合实践经验而制定的直接指导焊 接生产的技术细则文件,包括对焊接接头、母材、焊接材料、焊 接位置、预热、电特性、操作技术、焊接环境等内容进行详细地规定,以保证焊接质量的再现性。
2.0.4 坡口 groove
根据设计或工艺需要,在焊件的待焊部位加工并装配成的一 定几何形状的沟槽。
2.0.5 焊道 bead pass
每一次熔數所形成的一条单道焊缝,如图2.0.5所示。
图2.0.5 焊道和焊层示意图
2.0.6 焊层 layer
由一条焊道或几条并排相搭的焊道所组成,如图2.0.5 所示。
2.0.7 多道焊 multi-pass welding
同一焊层,由两条或两条以上焊道熔敷而成。
2.0.8 手工焊 manual welding
手持焊炬、焊枪或焊钳进行操作的焊接方式。
2.0.9 半自动焊 Semi-automatic welding
焊接热源的移动由手工操作完成,而送丝、送气等则由相应 的机械装置完成的焊接方式。
2.0.10 自动焊 automatic welding
用自动焊接装置完成全部焊接操作的焊接方法。
2.0.11 根焊道 root bead
多层焊时,在接头根部焊接的第一层焊道。
2.0.12 热焊道 hat head
为了防止根部冷裂纹和避免电弧烧穿,而在根焊完成后快速进行焊接的第二层焊道。
2.0.13 填充焊道 filler bead
在根焊或热焊完成后,盖面焊之前的焊道。
2.0.14 立填焊道 stripper bead
采用下向焊工艺时,为弥补立焊位置焊层厚度不足而进行的补填焊道。
2.0.15 盖面焊道cap bead
多层焊时,最外面一层的成型焊道。
2.0.16 补强覆盖焊接法 Welds with overbuild
由于焊接热影响区软化而导致焊接接头强度降低时,采用增加盖面焊缝宽度和余高来实现焊接接头的整体强度高于母材的焊缝成型方法,如图2.0.16所示。
图2.0.16 补强覆盖焊接法示意图
注：1 δ为钢管壁厚,单位为毫米(mm)。
2 h1为焊缝金属高度,单位为毫米(mm)。
3 1,2,3为焊道顺序。
2.0.17 连头焊 tie-in welding
用一根钢管或一个短节将两个相邻固定管段连接在一起的焊接作业。
2.0.18 返修焊 repair welding
为修补焊口缺陷而进行的打磨、焊接等作业。
2.0.19 定位焊缝tack weld
焊接前为装配和固定构件接缝的位置而焊接的短焊缝。
2.0.20 管端封焊 pipe end sealing welding
机械式不锈钢复合管,管端覆层和基层的密封焊缝的焊接。
3 管道焊接通用规程
3.1 一般规定
3.1.1 焊接工艺规程应根据评定合格的焊接工艺评定报告编制而成。
3.1.2 焊接工艺规程应经业主批准,承包商在施工期间应按照 焊接工艺规程要求进行焊接作业。
3.1.3 钢管非防腐层外表面的划痕、刻痕和电弧烧伤等缺欠可采用打磨方法去除,打磨深度不应超过钢管公称壁厚的5%,且打磨后的剩余壁厚不应低于钢管设计壁厚。钢管管体表面的破损不应进行焊接返修。
3.1.4 焊接工艺规程应包括如下内容:
1 焊接方法。
2 管子及管件材料。
3 直径和壁厚。
4 坡口形式。
5 填充金属和焊道数。
6 电特性。
7 焊接位置。
8 焊接方向。
9 根焊道与热焊道之间的时间间隔。
10 对口器的类型和拆移。
11 焊道的清理及打磨。
12 预热和焊后热处理。
13 保护气体及流量。
14 焊接工艺参数,包括焊接电流、焊接电压、焊接速 度等。
3.2 材料验收与保管
3.2.1 工程所采用的钢管,应符合设计文件的规定。材料应具 有制造厂的质量合格证明书,其质量不得低于国家有关标准的规定。
3.2.2 工程所采用的焊接材料,应符合焊接工艺规程的要求。焊接材料应具有制造厂的质量合格证明书,其质量不得低于国家有关标准的规定,并应符合设计文件要求。
3.2.3 焊接材料使用前,应按相关要求进行检查、验收和复验, 合格的材料方可使用。
3.2.4 焊材的存储、保管和发放应符合下列规定:
1 焊接材料的储存库应当保持适宜的温度及相对湿度,室内温度应该在5°C以上,相对湿度不超过60%RH。
2 储存库应采取必要的防潮措施,如设置货架,采用防潮剂或除湿器等。
3 各类焊材储存时,距离地面和墙壁应不小于300mm。
4 焊接材料的发放应按先入先出的原则进行,每天按量领取,保证在有效期内使用。
5 不应随意拆除焊材出厂时的原始包裝,尽量做到现用现拆,当天未用完的焊材应密封保存。
3.2.5 焊接材料的烘干直按照生产厂家产品说明书的要求执行。说明书规定不明确时,可参照下列要求烘干：
1 低氢型焊条的烘于温度为350°C ~ 400°C,恒温时间为 1h~2h。
2 超低氢型焊条的烘干温度为350°C ~ 430°C,恒温时间 为1h。
3 纤维素型焊条不宜烘干。
4 药芯焊丝和金属粉芯焊丝不应烘干。
3.2.6 经烘干的低氢、超低氢型焊条,应存入温度为100°C ~ 150°C的恒温箱内,随用随取。
3.2.7 现场使用的低氢、超低氫型焊条,应存放在性能良好的保温筒內,且不宜超过4h。
3.2.8 施工现场当天未用完的焊条应回收存放,重新烘干后首先使用。重新烘干的次数不得超过两次。
3.2.9 出现药皮裂纹、脱落及引弧帽脱落等质量问题的焊条不应用于管道焊接。
3.2.10 焊剂烘干应按照厂家说明书要求进行。
3.2.11 保护气体应符合下列规定:
1 保护气体类型有惰性气体、活性气体或两者的混合气体。使用的保护气体类型和混合气体成分比例应满足焊接工艺规程的要求。
2 二氧化碳气体纯度不应低于99.5%,含水量不应超过0.005%,使用前应预热干燥。当瓶内气体压力低于0.98MPa时,应停止使用。氩气纯度不应低于99.96%。
3.3 焊接设备
3.3.1 管道施工所用焊接设备配有指示焊接工艺参数的电流 表、电压表、气压表和流量计,应能够满足焊接工艺要求,具有良好的工作状态和安全性。
3.3.2 焊接电源应有次级电压保护装置。
3.3.3 焊接电缆直径应符合电焊机出厂说明书的要求。若无要求,则焊接电缆标称截面宜不小于70mm2,电缆长度不宜超过50m。若电缆长度超过50m,应增加焊接电缆直径。
3.4 焊接工艺评定和焊工考核
3.4.1 焊接工艺评定应按设计规定执行。设计无要求时,宜参照现行国家标准《钢质管道焊接及验收 SY/T 4103 或《石油天然气金属管道焊接工艺评定》SY/T 0452 执行。
3.4.2 参加管道施工的焊工应持有效的特种设备作业人员证件。如业主有要求,可在焊接施工前对焊工的能力进行考核确认。对中断某种方法焊接操作6个月以上的焊工,应重新进行相应的能力考核确认。
3.5 坡口准备
3.5.1 焊接坡口应根据设计或工艺条件选用标准坡口或自行设计,并通过焊接工艺评定验证。坡口形式和尺寸应考虑下列因素:
1 焊接方法。
2 母材种类与厚度。
3 尽量减少焊缝金属填充量。
4 避免产生缺陷。
5 减少焊接变形与残余应力。
6 有利于焊接防护。
7 焊工操作方便。
8 不锈钢复合管的坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率。
3.5.2 制备坡口可采用冷加工法或热加工法。若采用热加工方 法制备坡口,应用冷加工法去除表面氧化层。
3.5.3 焊接坡口表面应保持平整,不得有裂纹、分层、夹杂等 缺陷。
3.5.4 被焊接表面应均匀、光滑,不应有起鱗、磨损、铁锈、 渣垢、油脂、油漆等影响焊接质量的其他物质。
3.6 管口组对
3.6.1 管口组对前,应清除钢管内的泥、沙、雪等杂物,同时 应将坡口两侧内外表面打磨出金属光泽,宽度不应小于20mm。
3.6.2 组对时应保证两对接钢管的同轴度。不应敲击钢管两端,不应强力组装。组对时,坡口间隙等应符合焊接工艺规程的要求。
3.6.3 钢管或管件对接焊缝组对时,允许的错边量见表3.6.3。 表3.6.3 允许的错边量
| 钢管壁厚T（mm） | 直径大于323.9mm对接钢管允许的错边量（mm） | 直径不大于323.9mm对接钢管允许的错边量（mm） |
| T≤14 | ≤1.6 | 不超过母材厚度10%，且不大于2mm。 |
| 14＜T≤17 | ≤2.0 | |
| 17＜T≤21 | ≤2.2 | |
| 21＜T≤26 | ≤2.5 | |
| T＞26 | ≤3.0 |
注：1 错边宜沿钢管圆周均匀分布。
2 直径大于32.3.9mm对接钢管连续50mm 长范围内的局部错边不应大于3mm。
3不锈钢复合管覆层的错边量应不大于覆层厚度的1/2。
3.6.4 管口组对应优先采用内对口器,组对时不应在钢管内表 面留下刻痕、磨痕和油污。无法采用内对口器时,可采用外对口器或定位焊缝。
3.6.5 定位焊缝应采用与根焊相同的焊接材料和焊接工艺,并应由合格焊工施焊。定位焊缝的长度、间距和厚度应符合焊接工 艺规程要求。
3.6.6 不锈钢复合管的定位焊宜采用定位块的方式焊接在基层上。
3.6.7 熔入永久焊缝内的定位焊缝两端应便于接弧。定位焊缝 不得有裂纹,否则应清除重焊。定位焊缝如存在气孔、夹渣等应去除。
3.6.8 不锈钢焊件坡口两侧各100mm范围内,在施焊前应采 取防止焊接飞溅物沾污焊件表面的措施。
3.7 预热、道间温度
3.7.1 预热温度应根据焊接工艺评定结果确定。
3.7.2 环境温度在-5°C及以上时,预热宽度宜为坡口两侧各50mm。
3.7.3 环境温度低于-5°C时,预热宽度宜为坡口两侧各75mm。
3.7.4 应在距管口25mm处的圆周上均匀测量预热温度,保证预热温度均匀。预热时不应破坏钢管的防腐层。预热后应清除表面污垢。
3.7.5 根焊前,若焊接部位温度冷却至要求的最低预热温度以下,应重新加热至要求温度。
3.7.6 焊接过程中,焊接部位温度冷却至要求的道间温度以下20°C时,应重新加热至要求温度。
3.8 焊接
3.8.1 焊工应按业主批准的焊接工艺规程进行焊接操作。
3.8.2 在下列任一种自然环境下,若无有效的防护措施,不应施焊;
1 雨雪天气。
2 大气相对湿度大于90%。
3 自然环境温度低于焊接工艺规程中规定的温度。
4 低氢型焊条电弧焊,风速大于5m/s。
5 纤维素型焊条电弧焊,风速大于8m/s。
6 自保护药芯焊丝半自动焊,风速大于8m/s。
7气保护电弧焊,风速大于2m/s。
3.8.3 应在引弧板或坡口内引弧,不得在非焊接部位引弧。收弧弧坑填满。 3.8.4 焊接地线应尽量靠近焊接区,宜用卡具将地线与被焊管 牢固接触,不产生电弧灼伤母材。
3.8.5 焊接设备启动前,应检查设备、指示仪表、开关位置和电源极性。在正式焊接前,应在试板上进行焊接工艺参数调试。
3.8.6 钢管焊接时,应采取管端加装盲板等措施防止管內较快的空气流动影响焊接质量。
3.8.7 引弧点和接头宜修磨。应在前一焊道全部完成后,方可开始下一焊道的焊接。
3.8.8 宜采用多层焊,相邻焊道的起燕或收弧处应相互错开30mm以上。应将焊缝表面熔渣、氧化物、油脂、锈迹等清除干净后再继续施焊。
3.8.9 每道焊口宜连续焊完。当中断焊接时,对冷裂纹敏感的焊件应及时采取保温、后热或缓冷等措施。重新施焊时,应按焊接工艺规程的要求预热至规定的温度。
3.8.10 连头和返修焊接应连续完成。
3.8.11 奥氏体不锈钢焊接及奥氏体不锈钢与非奥氏体钢异种钢焊接时,在保证焊透和熔合良好的条件下,宜采用小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺,并应控制道间温度。
3.8.12 机械式不锈钢复合管焊接时,应先进行管端封焊,再焊接覆层、过渡层焊缝,最后焊接基层焊缝。焊接顺序如图3.8.12所示。
图3.8.12 不锈钢复合管焊接顺序示意图
3.8.13 停止施工作业前,应将管线端部管口临时封堵好,防止异物进入。沟下焊时,管线应注意防水。
3.8.14 焊接接头的焊后热处理应符合设计规定,并满足焊接工 艺规程要求。
3.8.15 低温环境焊接施工要求参照本规程附录A。
3.9 焊缝 返修
3.9.1 除弧坑裂纹外,存在裂纹的焊接接头应从管线上割除。
3.9.2 通过无损检测方法发现的焊缝金属中的非裂纹性缺陷应进行返修。
3.9.3 返修前应将缺陷完全清除于净,必要时可采用表面无损检测的方法确认。
3.9.4 待返修部位应制备坡口,坡口形状与尺寸应有利于焊工操作。
3.9.5 返修焊接应采用评定合格的焊接工艺规程。返修焊缝的力学性能和质量要求应与原焊缝相同。
3.9.6 返修焊接分为全壁厚返修和非全壁厚返修两种。有预热要求时,全壁厚返修应对整个焊口进行预热,非全壁厚返修应对返修部位及其两端至少100mm范围内的焊道进行局部预热。
3.9.7 对需要焊接返修的缺陷宜分析产生原因,提出改进措施,同一部位的焊缝返修不应超过两次。
3.9.8 焊接过程中发现的缺陷应立即清理返修。返修过程中应控制道间温度。每处返修长度应大于50mm,若相邻两返修处的距离小于50mm时,应按一处缺陷进行返修。
3.10 焊缝检验
3.10.1 管口焊接或返修完成后,应清除表面熔渣、飞溅和其他杂物。焊缝外观检查合格后,按要求进行无损检测。
3.10.2 焊缝外观成形应均匀一致,焊缝宽度应比外表面坡口宽度每侧增加约0.5mm~3.0mm。焊口错边量应满足本规程表 3.6.3 的要求。
3.10.3 焊缝及其附近外表面上不应有裂纹、未熔合、气孔、夹 渣、引弧痕迹、焊瘤、凹坑及夹具焊点等缺陷。
3.10.4 焊缝表面不应低于母材表面,焊缝余高不宜大于 2.0mm,余高大于2.0mm且不超过3.0nm局部区域的连续长 度不应超过50mm。当焊缝余高超高时,应进行打磨,打磨时不应伤及母材,并应与母材圆滑过渡。
3.10.5 盖面焊缝为多道焊时,相邻焊道间的沟槽底部应高于母材,焊道间的沟槽深度(焊道与相邻沟槽的高度差)不应超过1.0mm。焊缝表面鱼鳞纹的高度或深度不应超过1.0mm。
3.10.6 焊缝咬边的最大尺寸应符合表3.10.6的规定。
表3.10.6 咬边最大尺寸
| 深度 | 长度 |
| 大于0.8mm或大于12.5%管壁厚，取两者中较小值 | 任何长度都不合格 |
| 大于6%～12.5%的管壁厚或大于0.4mm，取两者中较小值 | 在焊缝任何300mm连续长度上不超过50mm或焊缝长度的1/6，取两者中较小值 |
| 小于或等于0.4mm或小于或等于6.0%的管壁厚，取两者中较小值 | 任何长度均为合格 |
3.10.7 补强覆盖焊接法焊接时,盖面焊缝宽度的增加应在原坡口两侧对称增宽,且应符合本规程图2.0.16的规定,焊缝余高应为2mm～5mm,且应与母材圆滑过渡。
4 管道焊接专项规程
4.1 焊接方法
4.1.1 管径大于323.9mm的钢管,根焊的焊接宜选用钨极氩弧焊、焊条电弧焊、气保护半自动焊(包括 STT 半自动焊、 RMD半自动焊、半自动氩弧焊)、熔化极气保护自动焊等焊接方法。
4.1.2 管径大于323.9mm 的钢管,填充焊和盖面焊宜选用焊条电弧焊、自保护药芯焊丝半自动焊、气保护药芯焊丝半自动 焊、熔化极气保护自动焊(实心焊丝、金属粉芯焊丝或气保护药芯焊丝等)、埋弧焊(双联管预制)等焊接方法。
4.1.3 管径不大于323.9mm的钢管,根焊、填充焊和盖面焊宜选用钨极氩弧焊、焊条电弧焊及两者组合的焊接方法等。
4.1.4 站场预制还可采用半自动钨极氩弧焊、自动钨极氩弧焊、熔化极气保护自动焊(实心焊丝、金属粉芯焊丝)或气保护药芯焊丝半自动焊及自动焊、埋弧焊等方法。
4.2 焊接材料
4.2.1 输气管道和设计压力4.0MPa及以上压力的输油管道的现场焊接,除根焊外不应使用非低氢型焊接材料。
4.2.2 连头、返修或钢管自重较大的情况下,焊接接头承受的拘束度相对较大,宜采用低氮型高韧性的焊接材料施焊。
4.2.3 同强度等级钢管焊接时,焊接方法及焊材选用应按照设计规定或焊接工艺规程执行,如无规定宜符合本规程表B.0.1 的规定。
4.2.4 异种钢焊接时,应符合下列规定:
1 碳素钢、低合金钢之间的焊缝金属应保证力学性能。选用焊接材料应保证焊缝金属的抗拉强度高于或等于强度较低一侧母材标准抗拉强度下限值,且不超过强度较高一侧母材标准抗拉强度上限值。
2 碳素钢、低合金钢与奥氏体不锈钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性能。
4.2.5 不锈钢复合管基层相焊,焊接材料选择应保证焊缝金属力学性能高于或等于母材的规定值。覆层相焊焊接材料选择应保证焊缝金属的耐蚀性能,当有力学性能要求时,还应保证力学性能。覆层焊缝与基层焊缝及覆层焊缝与基层交界处宜采用过渡焊缝。焊接材料的选择可参考本规程表B.0.2的规定。
4.3 焊前准备
4.3.1 施焊前,应核对用于焊接施工的焊材和母材。
4.3.2 所有管端坡口应符合焊接工艺规程的要求。出厂的管端坡口不符合焊接工艺规程要求或钢管坡口损伤时,应重新加工需 要的坡口。焊接坡口形式参照本规程附录C的规定。
4.3.3 不锈钢复合管的切割和坡口加工采用冷加工方法。
4.3.4 管道上不应焊接无关附属物。阴极引出线的焊接应按设计要求进行。
4.4 管口组对
4.4.1 两相邻钢管的制管焊缝(直焊缝、螺旋焊缝)在管口组对处应相互错开,距离不应小于100mm。焊接作业时,制管焊缝宜在钢管周长的上半部。
4.4.2 施焊前,应对管端内外制管焊缝进行修磨,修磨长度约 20mm,不得伤及母材,且应与母材圆滑过渡。有全自动超声检测要求时,修磨长度宜为管端两侧各150mm。修磨后的余高应为0mm~0.5mm。
4.5 预热、道间温度
4.5.1 常用钢材推荐的预热温度和道间温度见表4.5.1的规定。
表4.5.1 推荐的预热温度和道间温度
| 屈服强度（MPa） | 预热温度（℃） | 道间温度（℃） | ||
| t＜25mm | t≥25mm | t＜25mm | t≥25mm | |
| σs＜290 | 不要求 | ≥80 | 不要求 | 60～150 |
| 290≤σs＜360 | 不要求 | ≥80 | 不要求 | 60～150 |
| 360≤σs＜448 | ≥80 | ≥80 | 50～150 | 60～150 |
| 448≤σs＜555 | ≥80 | ≥100 | 80～150 | 80～150 |
| σs555 | ≥100 | ≥100 | 80～150 | 80～150 |
| 奥氏体不锈钢 | 不要求 | 不要求 | ≤150 | ≤150 |
注：1 t代表钢管壁厚。
2 无防腐层的碳素钢和低合金钢最高道间温度应不大于200°C。
4.5.2 不锈钢复合管的基层或覆层需要预热时,应按照设计要 求执行。
4.6.焊 接
4.6.1 气保护电弧焊时,引弧前宜将焊丝端部去除约15mm, 引弧时宜采用较短的焊丝伸出长度。
4.6.2 两个或两个以上焊工焊接同一道焊缝,当焊接到收处时,先到达的焊工(操作工)应多焊部分焊道,便于后焊焊工(操作工)的收弧。
4.6.3 焊接时,焊条或焊丝不宜摆动过大,对较宽焊道宜采用多道焊方法。焊接时发现偏吹、粘条、表面气孔或其他不正常现象时应立即停止焊接,修磨接头后方可继续施焊。
4.6.4 填充焊道宜填充(或修磨)至距坡口外表面1mm~2mm处。可根据填充情况在立焊部位增加立填焊。盖面焊缝为多道焊时,后续焊道至少宜覆盖前一焊道1/3宽。
4.6.5 当日不能完成的焊口应完成50%钢管壁厚且不少于3层焊道。未完成的焊口应采用干燥、防水、隔热的材料覆盖好。次日焊接前,应预热至要求的最低道间温度。
4.6.6 不等壁厚对接焊,应将较厚侧焊件按照本规程图 C. 0.7 至图C.0.13 进行处理后,方可焊接。
4.6.7纤维素型焊条电弧焊工艺宜符合下列规定:
1 施焊环境温度不得低于-20°C,并应符合预热温度和道间温度的要求。
2 钢管屈服强度不大于360MPa,且设计压力不大于4MPa 的液体管道、浆体管道全焊缝的焊接。
3 钢管屈服强度大于360MPa,且不大于485MPa的液体管道、浆体管道和气体管道根焊层及热焊层的焊接。
4 纤维素型焊条焊接工艺参数宜符合表 4.6.7的规定。
表 4.6.7 纤维素焊条电弧焊工艺参数
| 焊道 | 焊条直径（mm） | 电流及极性 | 电流（A） | 焊接速度（cm/min） |
| 根焊 | 3.2 | 直流正接 | 55～90 | 7～15 |
| 4.0 | 70～120 | 8～20 | ||
| 热焊 | 3.2 | 直流反接 | 80～120 | 12～20 |
| 4.0 | 90～130 | 12～25 | ||
| 填充盖面 | 5.0 | 直流反接 | 90～130 | 10～20 |
4.6.8 低氢型焊条电弧焊工艺宜符合下列规定:
1 适用于所有钢级的液体管道、浆体管道及气体管道的焊接。
2 低氢焊条分为上向焊和下向焊两种类型。下向焊焊条适用于填充层和盖面层的焊接;上向焊焊条适用于根焊层、填充层和盖面层的焊接。
3 低氢型焊条电弧焊工艺参数宜符合表 4.6.8-1和表 4.6.8-2的规定。
表 4.6.8-1 低氢焊条下向焊工艺参数
| 焊道 | 焊条直径（mm） | 电流及极性 | 电流（A） | 焊接速度（cm/min） |
| 填充 | 3.2 | 直流反接 | 110～140 | 10～20 |
| 4.0 | 150～210 | 12～25 | ||
| 盖面 | 3.2 | 直流反接 | 120～260 | 8～18 |
| 4.0 | 150～200 | 10～20 |
表4.6.8-2 低氢焊条上向焊工艺参数
| 焊道 | 焊条直径（mm） | 电流及极性 | 电流（A） | 焊接速度（cm/min） |
| 根焊 | 3.2 | 直流反接 | 90～120 | 6～13 |
| 填充 | 3.2 | 直流反接 | 100～140 | 6～13 |
| 4.0 | 140～180 | 7～15 | ||
| 盖面 | 3.2 | 直流反接 | 120～140 | 6～12 |
| 4.0 | 130～160 | 7～14 |
4.6.9 STT半自动焊接工艺宜符合下列规定:
1 STT半自动焊接适用于所有钢级的液体管道、浆体管道及气体管道的根焊层的焊接。
2 适用的保护气体为100%CO2气体、(75%~85%) Ar与 (25%~15%) CO2的混合气体。
3 焊丝伸出长度 10mm~18mm。
4 STT 半自动焊工艺参数宜符合表4.6.9的规定。
表4.6.9 STT 焊工艺参数
| 焊道 | 尺寸（mm） | 电流及极性 | 峰值电流（A） | 基值电流（A） | 电压（V） | 送丝速度（m/min） | 焊接速度（cm/min） | 气体流量（L/min） |
| 根焊 | 1.2 | 直流反接 | 380～430 | 50～65 | 14～18 | 3.2～4.5 | 18～35 | 20～35 |
4.6.10 RMD半自动焊接工艺宜符合下列规定：
1 RMD半自动焊接适用于所有钢级的液体管道、浆体管道及气体管道的根焊层的焊接。
2适用的保护气体为(75%~85%) Ar与(25%~15%) CO2的混合气体。
3 焊丝伸出长度应为12mm~18mm。
4 RMD半自动焊工艺参数宜参考表 4.6.10的规定。
表 4.6.10 RMD焊工艺参数
| 焊道 | 焊丝直径（mm） | 电流及极性 | 电流（A） | 电压（V） | 焊接速度（cm/min） | 送丝速度（m/min） | 气体流量（L/min） |
| 根焊 | 1.2 | 直流反接 | 140～220 | 14～18 | 20～25 | 3.5～5 | 20～35 |
4.6.11 气保护药芯焊丝半自动焊宜符合下列规定:
1气保护药芯焊丝半自动焊适用于所有钢级的液体管道及 气体管道的热焊层、填充层和盖面层的焊接。
2 适用的保护气体为100% CO2气体、(75%~85%) Ar与 (25%~15%) CO2的混合气体。
3 焊丝伸出长度应为8mm~18mm。
4气保护药芯焊丝半自动焊工艺参数宜参考表 4.6.11 的 规定。
表4.6.11 气保护药芯焊丝半自动焊工艺参数 焊丝直径
| 焊道 | 焊丝直径（mm） | 电流及极性 | 送丝速度（m/min） | 电压（V） | 焊接速度（cm/min） | 气体流量（L/min） |
| 热焊 | 1.2 | 直流反接 | 3.5～5.0 | 20～25 | 8～15 | 10～20 |
| 填充 | 直流反接 | 4.5～5.5 | 22～27 | 10～18 | 10～20 | |
| 盖面 | 直流反接 | 4～5 | 20～26 | 8～15 | 10～20 |
4.6.12 气保护药芯焊丝自动焊宜符合下列规定:
1 气保护药芯焊丝自动焊适用于所有钢级的液体管道、浆体管道及气体管道的热焊层、填充层和盖面层的焊接。
2 适用的保护气体为100% CO2气体、(75%~85%) Ar与 (25%~15%) CO2的混合气体。
3 焊丝伸出长度应为8mm~18mm。
4 气保护药芯焊丝自动焊工艺参数宜参考表 4.6.12 的 规定。
表 4.6.12 气保护药芯焊丝自动焊工艺参数 焊丝直径电流
| 焊道 | 焊丝直径（mm） | 电流及极性 | 焊接方向 | 送丝速度（m/min） | 电压（V） | 焊接速度（cm/min） | 气体流量（L/min） |
| 热焊 | 1.2 | 直流反接 | 上向 | 7～8 | 23～25 | 18～25 | 25～30 |
| 填充 | 1.2 | 直流反接 | 上向 | 8～9 | 24～26 | 22～28 | 25～30 |
| 盖面 | 1.2 | 直流反接 | 上向 | 7～8 | 23～26 | 18～25 | 25～30 |
4.6.13 内焊机根焊宜符合下列规定:
1 内焊机根焊适用于地形较为平坦,所有钢级的液体管道、浆体管道及气体管道的根焊层的焊接。
2 适用的保护气体为(75%~85%) Ar与(25%~15%) CO2的混合气体。
3 焊丝伸出长度应为8.0mm~15.0mm。
4 内焊机根焊工艺参数宜参考表 4.6.13 的规定。
表 4.6.13 内焊机根焊工艺参数
| 焊道 | 焊丝直径（mm） | 电流及极性 | 送丝速度（m/min） | 电压（V） | 焊接速度（cm/min） | 单炬气流流量（L/min） |
| 根焊 | 0.9 | 直流反接 | 7.5～10 | 22～25 | 58～70 | 30～40 |
4.6.14 实心焊丝气保护自动焊宜符合下列规定:
1 实心焊丝气保护自动焊适用于所有钢级的液体管道、浆 体管道及气体管道的热焊层、填充层和盖面层的焊接。
2 适用的保护气体为110% CO2气体、(75%~85%) Ar与 (25%~15%) CO2的混合气体。
3实心焊丝自动焊工艺参数宜参考表 4.6.14的规定。
表4.6.14 单焊炬实心焊丝气保护自动焊工艺参数
| 焊道 | 焊丝直径（mm） | 电流及极性 | 送丝速度（m/min） | 电压（V） | 焊接速度（cm/min） | 气体流量（L/min） |
| 热焊层 | 1.0 | 直流反接 | 7～8 | 9.5～12 | 85～120 | 25～35 |
| 填充 | 1.0 | 直流反接 | 8～9 | 8～11 | 30～45 | 25～30 |
| 盖面 | 1.0 | 直流反接 | 7～8 | 7.5～9 | 26～38 | 25～30 |
4.6.15 自保护药芯焊丝半自动焊宜符合下列规定:
1自保护药芯焊丝半自动焊适用于所有钢级的液体管道、浆体管道及气体管道的热焊层、填充层和盖面层的焊接。
2 焊丝伸出长度应为15mm~30mm。
3 自保护药芯焊丝半自动焊工艺参数宜参考表 4.6.15 的 规定。
表 4.6.15 自保护药芯焊丝半自动焊工艺参数
| 焊道 | 焊丝直径（mm） | 电流及极性 | 电流（A） | 电压（V） | 送丝速度（m/min） | 焊接速度（cm/min） |
| 热焊 | 2.0 | 直流正接 | 170～240 | 17.5～19 | 1.9～2.3 | 15～28 |
| 填充 | 2.0 | 直流正接 | 200～280 | 19～21 | 2.3～2.8 | 14～28 |
| 盖面 | 2.0 | 直流正接 | 200～260 | 18～21 | 2.0～2.6 | 12～26 |
4.6.16 埋弧自动焊(仅用于旋转焊)宜符合下列规定:
1 埋弧焊分为单面埋弧焊和双面埋弧焊,适用于所有钢级的液体管道、浆体管道及气体的管道预制焊接。
2 焊剂烘干应按照厂家说明书进行。
3 埋弧焊工艺参数宜参考表 4.6.16 -1和表4.6.16-2的 规定。
表4.6.16-1 单面埋弧焊工艺参数
| 焊道 | 焊丝直径（mm） | 电流及极性 | 焊接位置 | 电流（A） | 电压（V） | 焊接速度（cm/min） |
| 填充、盖面焊 | 2.5 | 直流正接或交流 | 水平转动 | 260～380 | 28～33 | 30～45 |
| 3.2 | 320～450 | 30～40 | 30～45 | |||
| 3.2 | 320～451 | 30～40 | 30～45 |
表 4.6.16 -2 双面埋弧焊工艺参数
| 焊道 | 直径（mm） | 电流及极性 | 焊接电流（A） | 电弧电压（V） | 焊接速度（cm/min） |
| 内焊 | φ4.0 | 直流正接或交流 | 650～720 | 32～34 | 62～65 |
| φ3.2 | 380～400 | 32～36 | |||
| 外焊 | φ4.0 | 直流正接或交流 | 650～720 | 32～34 | 62～65 |
| φ3.2 | 380～400 | 32～36 |
4.6.17 钨极氩弧焊宜符合下列规定:
1 钨极氩弧焊适用于所有钢级的液体管道、浆体管道及气 体管道的根焊、热焊层、填充层和盖面层的焊接。
2 宜采用铈钨极,直径2.0mm~3.2mm。
3 适用的保护性气体为氩气。
4 气体流量为8L/min~25L/min。
5 钨极端部磨成 15°~20°锥角。
6奥氏体不锈钢钨极氩弧焊根焊时,焊缝内侧应充纯氩或其他保护气体,或采取其他防止内侧焊缝金属氧化过度的措施。
7 钨极氩弧焊背面无法采用充氩保护时,宜采用背面自保护焊丝。
8 钨极氩弧焊工艺参数宜符合表4.6.17 的规定。
表 4.6.17 钨极氩弧焊工艺参数
| 焊道 | 焊丝直径（mm） | 电流及极性 | 电流（A） | 电压（V） | 气体流量（L/min） | 焊接速度（cm/min） |
| 根焊 | 2.0/2.4/2.5 | 直流正接 | 80～180 | 10～16 | 7～12 | 5～10 |
| 填充 | 2.0/2.4/2.5 | 直流正接 | 100～200 | 10～16 | 7～12 | 5～10 |
| 盖面 | 2.0/2.4/2.5 | 直流正接 | 90～180 | 10～16 | 7～12 | 5～10 |
4.7 对口器撤离
4.7.1 正在施焊的钢管应处于稳定的状态。
4.7.2 使用内对口器时,应在根焊道全部完成后撤离。当根焊焊缝承受应力较大时,应在热焊焊缝完成后撤离内对口器。
4.7.3 使用外对口器时,应在根焊道均匀对称完成50%以上且焊道长度不小于50mm后撤离,对口支撑和吊具则应在根焊道全部完成后方可撤除。
4.7.4 对口器、对口支撑和吊具撤离过程中对钢管造成的振动和冲击不应影响焊缝质量。
附录A 低温环境管道焊接施工技术措施
A.1 一般规定
A.1.1 当环境温度低于-5°C时,管道焊接应采取低温环境焊接施工技术措施。
A.1.2 本措施适用于-5°C ~ -30°C环境温度条件下的现场焊接作业。本措施不应替代焊接工艺规程,焊接作业应遵循业主批准的焊接工艺规程。
A.1.3 焊接施工前,应根据设计和相关标准的要求,进行焊接工艺评定,并根据合格的评定结果编制用于指导现场焊接作业的 焊接工艺规程。焊接工艺评定过程应能反映全部的焊接工艺类型和现场实际的环境温度水平。
A.1.4 用于管道焊接的机具及设备,如吊管机、焊接工程车、对口器、焊接电源等,应具有良好的工作状态和安全性能,可满足焊接工艺和低温环境野外工作条件的要求。
A.2 焊接施工
A.2.1 焊件温度低于-5°C时,所有钢材的焊缝应在始焊处15mm范围内至少预热至15°C。
A.2.2 有预热要求的焊口,低温环境施工宜采用中频感应加热、电加热、环形火焰加热或上述方法的组合方式进行焊口预热。选择的预热方法应能够确保焊口在10min内达到预热温度,且整个焊口 温度均匀。当环境温度低于-10°C时,不应使用火焰加热器进行预 热。钢管壁厚大于20mm 时,宜采用中频感应加热方法。
A.2.3 预热应符合下列规定:
1 宜对管端进行提前预热,使钢管内外壁的水汽完全烤干。 提前预热不破坏钢管的内涂层和外防腐层。
2 施焊前应对管端两侧各75mm的范围进行预热。预热过程中应监测测量焊口温度是否均匀且达到预热温度的要求。
3 根焊开始前,若焊口温度低于规定的最低预热温度不超过20°C,可采用火焰重新加热至要求的温度。若温度下降超过20°C,应使用中频感应加热或电加热重新对焊口进行预热。
A.2.4 道间温度控制应符合下列规定:
1 当环境温度低于-10°C时,宜在整个焊接过程中采用伴随加热的方式来保证道间温度。
2 组对、焊接过程中宜在管端采取临时封堵措施,防止焊 口快速冷却。
3 流水作业的焊口,宜在每层焊道完成后立即用保温被覆盖焊道。下一道焊接工序开始前再清除焊口表面的熔渣。
4 焊缝每侧保温宽度应不小于500mm。
A.2.5 焊接作业应符合下列规定:
1 焊接作业应在防风保温棚内进行,防风保温棚内圈应与管子密实接合。
2宜采取小流水或单兵作业的方式,保证道间温度。
3 半自动焊的送丝机、保护气体的气瓶等装置宜放置在防风保温棚内。
4当天焊接工作完成后,应注意封堵管端,防止冰雪吹入管腔。
A.2.6 盖面焊完成后应立即用保温被覆盖焊道。待焊口冷却至25°C以下时,方可撤除保温被进行清渣。
A.2.7 焊缝返修焊接应符合下列规定:
1 返修焊接应进行整体预热。
2 缺陷清除后,应检查打磨部位及其附近的焊缝金属和母材,确认没有因打磨引起的扩展裂纹。
3 全壁厚返修焊接时,应使用低氢型焊条上向焊完成根部焊接。不宜采用纤维素型焊条方法进行根部焊接。
4 返修焊接宜使用低氢型焊接材料。
附录B 焊接材料选用
B.0.1 焊接材料选用见表 B.0.1。
| 表B.0.1焊接材料选用 | |||||
| 钢号 | 焊接方法 | 根焊 | 填充/盖面 | ||
| 执行标准 | 焊材选用 | 执行标准 | 焊材选用 | ||
| Q235A Q235B Q235C Q235D 10 20 20R 20G 20g L175 L210 L245 L290 API 5L B API 5L X42 ASTM A106 A ASTM A106 B ASTM A234 WPB ASTM A420 WPL6 |
焊条电弧焊 | GB/T 5117 | E4310 E4311 |
GB/T 5117 | E4303 E4310 E4311 E4315 E4316 |
| AWS A5.1 | E6010 E6011 |
AWS A5.1 | E6010 E6011 E7015 E7016 E7018 |
||
| 钨极氩弧焊 | GB/T 14957 GB/T 8110 |
H08A H08Mn2SiA ER50-6 ER50-G |
GB/T 14957 | H08A H08Mn2SiA ER50-6 ER50-G |
|
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
||
| 自保护药芯焊丝半自动焊 | _ | _ | GB/T 17493 | E501T8-Ni1 E501T8-K6 |
|
| _ | _ | AWS A5.29 | E71T8-Nil E71T8-K6 |
||
| 25 16MnR 16MnG 16Mn L320 L360 API 5L X42 API 5L X46 API 5L X52 ASTM A694 F52 |
焊条电弧焊 | GB/T 5117 | E4310 E4311 |
GB/T 5118 | E5010 E5015 E5016 E5018 |
| AWS A5.1 | E6010 E6011 |
AWS A5.5 | E7010 E7015 E7016 E7018 |
||
| 钨极氩弧焊 | GB/T 14957 GB/T 8110 |
H08A H08Mn2SiA ER50-6 ER50-G |
GB/T 14957 GB/T 8110 |
H08Mn2SiA ER50-6 ER50-G |
|
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
||
| 自保护药芯焊丝半自动焊 | _ | _ | GB/T 17493 | E501T8-Ni1 E501T8-K6 |
|
| _ | _ | AWS A5.29 | E71T8-Nil E71T8-K6 |
||
| L390 L415 15MnVR 15MnNbR API 5L X56 API 5L X60 ASTM A105 ASTM A106C MSS SP75 WPHY 60 |
焊条电弧焊 | GB/T 5117 | E4310 E4311 |
GB/T 5118 | E5010 E5011 E5015 E5016 E5018 |
| AWS A5.1 | E6010 E6011 |
AWS A5.5 | E7010 E7011 E7015 E7016 E7018 E8018 E8045 |
||
| 钨极氩弧焊 | GB/T 14957 GB/T 8110 |
H08A H08Mn2SiA ER50-6 ER50-G |
GB/T 14957 GB/T 8110 |
H08Mn2SiA ER50-6 ER50-G |
|
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
||
| 自保护药芯焊丝半自动焊 | _ | _ | GB/T 17493 | E501T8-Ni1 E501T8-K6 |
|
| _ | _ | AWS A5.29 | E71T8-Nil E71T8-K6 |
||
| L450 15MnN 15MnNR API 5L X65 MSS SP75 WPHY65 ASTM A694 F65 |
焊条电弧焊 | GB/T 5117 | E4310 E4311 |
GB/T 5118 | E5015 E5016 E5018 E5515 E5516 E5518 |
| AWS A5.1 | E6010 E6011 |
AWS A5.5 | E7015 E7016 E7018 E8018 E8045 |
||
| 自保护药芯焊丝半自动焊 | _ | _ | GB/T 17493 | E501T8-Ni1 E501T8-K6 |
|
| _ | _ | AWS A5.29 | E71T8-Nil E71T8-K6 |
||
| 熔化极气保护半自动焊 | GB/T 8110 | ER50-6 ER50-G |
_ | _ | |
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
_ | _ | ||
| GB/T 17493 | ER50C-6M | _ | _ | ||
| AWS A5.18 | E70C-6M | _ | _ | ||
| 熔化极气保护自动焊 | GB/T 8110 | ER50-6 ER50-G |
GB/T 8110 | ER50-G ER55-G |
|
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
AWS A5.28 | ER70S-G ER80S-G |
||
| GB/T 17493 | ER50C-6M | _ | _ | ||
| AWS A5.18 | E70C-6M | _ | _ | ||
| 埋弧焊 | _ | _ | GB/T 12470 | F55A2-H08 MnMoA |
|
| _ | _ | AWS A5.23M | F55A2- EA4-A2 |
||
| L485 API 5L X70 MSS SP75 WPHY70 |
焊条电弧焊 | GB/T 5117 | E4310 E4311 |
GB/T 5118 | E5515 E5516 E5518 E6018 |
| AWS A5.1 | E6010 E6011 |
AWS A5.5 | E8015 E8016 E8018 E9018 |
||
| 自保护药芯焊丝半自动焊 | _ | _ | GB/T 17493 | E501T8-Ni1 E501T8-K6 |
|
| _ | _ | AWS A5.29 | E71T8-Nil E71T8-K6 E81T8-Ni2 E81T8-G |
||
| 熔化极气保护半自动焊 | GB/T 8110 | ER50-6 ER50-G |
_ | _ | |
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
_ | _ | ||
| GB/T 17493 | ER50C-6M | _ | _ | ||
| AWS A5.18 | E70C-6M | _ | _ | ||
| 熔化极气保护自动焊 | GB/T 8110 | ER50-6 ER50-G |
GB/T 8110 | ER55-G ER60-G |
|
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
AWS A5.28 | ER80S-G ER90S-G |
||
| GB/T 17493 | ER50C-6M | _ | _ | ||
| AWS A5.18 | E70C-6M | _ | _ | ||
| 埋弧焊 | _ | _ | GB/T 12470 | F55A2-H08 MnMoA |
|
| _ | _ | AWS A5.23M | F55A2- EA4-A2 |
||
| L555 API 5L X80 |
焊条电弧焊 | GB/T 5117 | E5016 | GB/T 5118 | E6015 E6018 E6518 |
| AWS A5.1 | E7016 | AWS A5.5 | E9015 E9018 E10018 |
||
| 自保护药芯焊丝半自动焊 | _ | _ | GB/T 17493 | E551T8-Ni2 E551T8-G |
|
| _ | _ | AWS A5.29 | E81T8-Ni2 E81T8-G |
||
| 熔化极气保护半自动焊 | GB/T 8110 | ER50-6 ER50-G |
_ | _ | |
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
_ | _ | ||
| GB/T 17493 | E60C-Ni1 | _ | _ | ||
| AWS A5.18 | E80C-Ni1 | _ | _ | ||
| GB/T 8110 | ER50-6 ER50-G |
GB/T 8110 | ER55-G ER60-G |
||
| AWS A5.18 | ER70S-6 ER70S-G |
AWS A5.28 | ER80S-G ER90S-G |
||
| 熔化极气保护自动焊 | GB/T 17493 | E60C-Ni1 | GB/T 17493 | E601T1-K2 E651T1-GM |
|
| AWS A5.18 | E80C-Ni1 | AWS A5.28 | E91T1-K2 E101T1-GM |
||
| 埋弧焊 | _ | _ | GB/T 12470 | F62P4-H08 Mn2MoA |
|
| _ | _ | AWS A5.23M | F55A2- EA3-A3 |
||
| 钨极氩弧焊 | _ | _ | _ | _ | |
| 06Cr19Ni10 ASTM A304 ASTM A304L |
焊条电弧焊 | YB/T 5092 | E308-15 E308-16 |
YB/T 5092 | E308-15 E308-16 |
| 钨极氩弧焊 | YB/T 5091 | H0Cr21Ni10 | YB/T 5091 | H0Cr21Ni10 | |
| 06Cr18Ni11Ti | 焊条电弧焊 | YB/T 5092 | E347-15 E347-16 |
YB/T 5092 | E347-15 E347-16 |
| 钨极氩弧焊 | YB/T 5091 | H08Cr19Ni10Ti | YB/T 5091 | H08Cr19Ni10Ti | |
| 06Cr17Ni12Mo2 ASTM A316 |
焊条电弧焊 | YB/T 5092 | E316-16 E318-16 |
YB/T 5092 | E316-16 |
| 钨极氩弧焊 | YB/T 5091 | H06Cr19Ni12Mo2 | YB/T 5091 | H06Cr19Ni12Mo2 | |
| 06Cr17Ni12Mo2Ti | 焊条电弧焊 | YB/T 5092 | E316L-16 E318L-16 |
YB/T 5092 | E316L-16 E318L-16 |
| 钨极氩弧焊 | YB/T 5091 | H03Cr19Ni12Mo2 | YB/T 5091 | H03Cr19Ni12Mo2 | |
| 06Cr19Ni13Mo3 | 焊条电弧焊 | YB/T 5092 | E317-16 | YB/T 5092 | E317-16 |
| 钨极氩弧焊 | YB/T 5091 | H08Cr19Ni14Mo3 | YB/T 5091 | H08Cr19Ni14Mo3 | |
| 022Cr19Ni10 | 焊条电弧焊 | YB/T 5092 | E308L-16 | YB/T 5092 | E308L-16 |
| 钨极氩弧焊 | YB/T 5091 | H03Cr21Ni10 | YB/T 5091 | H03Cr21Ni10 | |
| 022Cr17Ni12Mo2 | 焊条电弧焊 | YB/T 5092 | E316L-16 | YB/T 5092 | E316L-16 |
| 钨极氩弧焊 | YB/T 5091 | H03Cr19Ni12Mo2 | YB/T 5091 | H03Cr19Ni12Mo2 | |
| 022Cr19Ni13Mo3 | 焊条电弧焊 | YB/T 5092 | E317L-16 | YB/T 5092 | E317L-16 |
| 钨极氩弧焊 | YB/T 5091 | H03Cr19Ni14Mo3 | YB/T 5091 | H03Cr19Ni14Mo3 | |
B.0.2 不锈钢复合管焊条选用见表 B.0.2。
| 表B.0.2不锈钢复合管焊条选用 | ||||||
| 不锈钢复合管 | 基层钢材用焊条 | 过渡焊缝用焊条 | 覆层用焊条 | |||
| 覆材钢号 | 基层钢号 | 型号 | 对应牌号示例 | 型号 | 对应牌号示例 | |
| 06Cr13 | Q235B Q235C Q245R 16Mn Q345R |
按本规程B.0.1选用 | E309-16 E309-15 |
A302 A307 |
E347-16 E347-15 E309-16 E309-15 |
A132 A137 A302 A307 |
| 06Cr19Ni10 | E309-16 E309-15 |
A302 A307 |
E308-16 E308-15 |
A102 A107 |
||
| 06Cr18Ni11Ti | E347-16 E347-15 |
A132 A137 |
||||
| 022Cr19Ni10 | E308-16L | A002 | ||||
| 06Cr17Ni12Mo2 | E309Mo-16 | A312 | E316-16 E316-15 |
A202 A207 |
||
| 06Cr17Ni12Mo2Ti | E316L-16 E318-16 |
A022 A212 |
||||
| 06Cr19Ni13Mo3 | E316L-16 E317-16 |
A022 A242 |
||||
| 022Cr17Ni12Mo2 | E309MoL-16 | A042 | E316L-16 | A022 | ||
| 022Cr19Ni13Mo3 | ||||||
C. 0.1 碳钢、低合金钢和不锈钢对接、角接坡口形式及尺寸见 表 C. 0.1。
表 C. 0.1 碳钢、低合金钢和不锈钢对接、角接坡口形式及尺寸
注:当厚度差小于或等于3.0mm的不等壁厚钢管对接时,可直接进行焊接。
当厚度差大于3.0mm且δ2/δ1不大于1.5的不等壁厚钢管对接焊时,可在厚 度大的部件上进行削薄处理(见图C.0.7)。当δ2/δ1大于1.5的不等壁厚钢管对接焊时可采用图C.0.9,图C.0.10。
C.0.2 不锈钢复合管常用坡口形式及尺寸见表 C.0.2。
表 C.0.2 不锈钢复合管常用坡口形式及尺寸
标准用词说明
1 为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1) 表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”。
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”。
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的用词,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合 ……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《非合金钢及细晶粒钢焊条》(GB/T 5117)
《热强钢钢焊条》(GB/T 5118
《气体保护焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T 8110)
《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》GB/T 12470
《熔化焊用钢丝》GB/T14957
《低合金钢药芯焊丝》GB/T 17493
《惰性气体保护焊接用不锈钢棒及钢丝》YB/T 5091
《焊接用不锈钢丝》YB/T 5092
《碳钢手工电弧焊焊条》AWS A5.1
《低合金钢药皮焊条》AWS A5.5
《碳钢气保护电弧焊填充金属》AWS A5.18
《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂标准》AWS A5.23M
《低合金钢气体保护电弧焊填充金属》 AWS A5.28
《低合金钢药芯焊丝》AWS A5.29
.
附件
钢制管道焊接规程
条文说明
制定说明
《钢制管道焊接规程》(SY/T 4125-2013)经国家能源局 2013年11月28日以第6号公告批准发布。
本规程制定过程中,编写组先后多次深入国内大型工程施工现场进行广泛的现场调研,总结了我国钢制管道焊接工程建设的实践经验,同时参考了国外相关的先进技术法规和技术标准。
为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定,本规程编制组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明,对条文规定的目的、依据以及 执行中需注意的有关事项进行了说明。但是,本条文说明不具备与规程正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握规程规定的参考。
1 总则
1.0.1 本条旨在说明本规程的作用和目的。
1.0.2 本条界定了本规程适用的范围,明确了适用的介质为气体、液体和浆体的长输管道及油气田集输管道的安装焊接;适用的材料为碳素钢、低合金钢、奥氏体不锈钢、不锈钢复合管,不包括耐热钢,主要原因是耐热钢在上述范围内没有应用,同时增加了不锈钢复合管,不锈钢复合管由于其特有的性能,应用越来越广泛；适用的焊接方法为钨极氩弧焊、焊条电弧焊、熔化极气体保护电弧焊(包括自保护半自动焊、气保护半自动焊、气保护自动焊)、埋弧焊,以及上述焊接方法相互组合的方法,包含了所有钢制管道焊接用到的焊接方法。 1.0.3 由于本规程指导工程的焊接工艺评定和现场施工,考虑到不同输送介质、材料及焊接方法都有一定的特殊性,本规程只对各种焊接方法及前期准备等共性内容提出了具体要求。由于本规程为行业标准,因此,还应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语
2.0.1 本术语参照了现行国家标准《石油天然气工程建设基本术语》SY/T 0439中关于焊接人员的定义,主要指明了手工、半自动焊接操作工人为焊工,自动焊操作的工人为操作工,
2.0.2 本条主要是想说明能够参与施工的焊工(操作工)的范围,就是依照本规程进行考试,达到本规程要求的方能参与现场焊接施工。
2.0.3 本条说明了焊接工艺规程的来源,并详细说明了焊接工艺规程应包含对焊接接头、母材、焊接材料、焊接位置、预热、电特性、操作技术、焊接环境等内容。
2.4.5 本条的目的是说明焊道与焊层之间的区别,每一次焊接形成的单道焊缝,为焊道;焊层可以是单焊道,也可以是多焊道。
2.0.12 本条主要是针对纤维素焊条根焊工艺,由于纤维素焊条含氧量高,很容易发生氢致延迟裂纹,通过后续的热焊道,一方面可以降低了根焊层的氢含量,另一方面降低了根焊层的应力水平,防止氢致延迟裂纹的发生。
2.0.14 本条主要针对自保护药芯焊丝半自动焊工艺,由于在立焊位置焊接速度相对较快,使得立焊位置在相同的焊接层数下,其熔覆的金属要比平焊位置和仰焊位置的薄,只有在立焊位置多焊一层才能达到盖面焊接的要求。
2.0.16 本条主要是针对基于应变设计的大变形钢焊接接头,现有的焊接材料不能够满足高强匹配或拉伸试验断裂在母材上的要求;通过几何补强,焊缝的高度增加,提高了焊缝的承载能力,焊缝加宽改变了热影响区的形状,使得拉伸试验不会断在焊接接头。
2.0.20 本条主要是针对不锈钢复合管的焊接,不锈钢复合管在坡口加工过程中出现缝隙,通过封焊来固定覆层与基层。
3 管道焊接通用规程
3.1 一般规定
3.1.1 本条说明了焊接工艺规程是由焊接工艺评定报告来支撑 的,并且焊接工艺评定报告中的项目要求达到了相关标准的规定。
3.1.2 焊接工艺评定是根据焊接预规程来完成的,焊接工艺规程是在预规程的基础上完善的,整个过程一般都有业主或业主代 表的监督,最终由业主或业主代表审批后应用,使得焊接工艺规 程更具有权威性和真实性。
3.1.3 本条主要是针对钢管在运输、吊装过程中可能会产生划痕和刻痕,同时在焊接过程中,由于焊工的疏忽,会在管体上产 生电弧烧伤,针对管体上表面的缺欠,如果损伤钢管全部报废, 损失就会很大,通过机械打磨方式将出现的划痕、刻痕及烧伤坑磨掉,但打磨深度不应超过钢管公称壁厚的5%。该方式不仅确保了管道的安全,而且也减少了经济损失。
3.1.4 本条的内容主要根据现场焊接施工过程中涉及的关键技术和参数,是焊接工艺规程应包含的内容。
3.2 材料验收与保管
3.2.1 检查并确认母材是否无差错地用在设计所规定的部分,是焊接前一个极其重要的工作,也是保证焊接质量的前提。所以本条提出工程所采用的钢管,应符合设计文件的规定。材料应具有制造厂的质量合格证明书,其质量不得低于国家有关标准的规定。
3.2.2 本条强调了工程所采用的焊接材料符合国家有关标准的规定外,还应符合焊接工艺规程的要求和符合设计文件要求。主要是由于不同的工程输送介质、压力不尽相同,对于特殊组分气体,如富气介质等,需要通过设计文件对焊接材料提出更加严格 的要求。
3.2.3 本条强调焊接材料在应用前,不同批次的焊材需要经过有资格的第三方重新检验合格后方能使用。主要是由于在已有的 工程中出现过,焊接材料直接用到现场施工,而在现场口检验过 程中发现焊材不合格,给工程的安全带来隐患,经济上也带来巨 大损失。
3.2.4~3.2.8 依据现行国家标准《焊材保管、发放、回收规程》 SHC - GC.17的规定。方便使用本规程的技术人员便于 查阅。
3.2.9 本条强调了焊条出现药皮裂纹、脱落及引弧帽脱落等质 量问题时不应用于管道焊接。主要是由于随着钢级的提高,焊接材料的药皮和引弧剂对焊接质量起到了重要作用,没有药皮和引弧剂,焊接接头很容易出现引弧困难、气孔和裂纹等缺欠,给施 工质量带来很多隐患,强调药皮裂纹、脱落及引弧帽脱落等的危害。
3.2.10 本条主要是针对埋弧焊焊剂的烘干要求,由于不同厂家的焊丝配相应的焊剂,由于其化学成分及冶金体系的差别,其烘干要求也不尽相同,依据厂家的要求更为合理。
3.2.11 依据国家现行标准《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB 50236-2111中第3.08 条至第 3.10条。方便使用本 规程的技术人员查阅。
3.3 焊接设备
3.3.1 本条对焊接施工所用的电流表、电压表、气压表和流量计等进行了要求,确保这些设备不会影响焊接质量。
3.3.2 由于焊接工程车发电为220V,从焊工的安全考虑,增加次级电压保护装置,可以保护焊工的人身安全。
3.3.3 本条在其他标准中没有规定,主要是从焊接过程安全、焊接电缆压降影响焊接质量方面规定的,是长期施工经验的总 结。因此规定了在厂家的焊接电缆直径无要求时,焊接电缆标称 截面宜不小于70mm2,电缆长度不宜超过50m。若电缆长度超过 50m,应增加焊接电缆直径。
3.4 焊接工艺评定和焊工考核
3.4.1 一般工程的设计文件都规定了工程采用的焊接施工标准,但也存在一些工程,设计文件没有明确规定,本条指明了国内工程宜参照现行国家标准《钢质管道焊接及验收:SY/T 4103 或 《石油天然气金属管道焊接工艺评定》SY/T 0452执行。而对国外工程宜参照《管道和相关设施的焊接》API Std 1104 或《焊接和钎接工艺,焊工、钎接工、焊接和钎接操作工》 ASME IX 执行。
3.4.2 本条参照国家现行标准《现场设备、工业管道焊接工程 施工规范》GB 50236 -2011 的要求,主要考虑是焊接为技术工种,在中断6个月未从事相关的作业,其技术水平及熟练程度都会明显降低,因此,增加了对中断焊接操作6个月以上的焊工(操作工),应重新进行能力考核确认。
3.5 坡口准备
3.5.1 本条依据现行国家标准《压力容器焊接规程》NB/T 47015–2011中的条款,详细规定了焊接坡口应遵循标准要求, 特别是自行设计坡口需要经焊接工艺评定证明。在坡口设计的具体要求应考虑焊接方法、母材种类与厚度、尽量减少焊缝金属填 充量、避免产生缺陷、减少焊接变形与残余应力等因素。目的是焊接坡口焊接坡口不会影响到焊接质量、成型及长久安全运营。 3.5.2 坡口加工有较多的加工方法,其中的冷加工不会影响焊接质量,但在特殊条件下,采用热加工方法,表面会产生一层氧化皮,氧化皮会直接影响焊接质量,并在焊缝中产生缺陷如夹 渣、气孔等。因此,本条规定了“采用冷加工法或热加工法。若采用热加工方法制备坡口,应用冷加工法去除表面氧化层。”
3.5.3、3.5.4 这两条都是从影响焊接质量的角度来考虑的,为了确保焊接质量,尽量减少坡口表面质量和坡口表面的油脂、杂质等对焊接质量的影响,故规定了“应保持平整,不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷”和“被焊接表面应均匀、光滑,不应有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆等影响焊接质量的其他物质”。
3.6 管口组对
3.6.1 本条依据俄罗斯标准《“远东——太平洋”干线输油管道建设中的焊接》 pд 153-006-02 中第3.1.4条。主要是说明管口两侧在组对施工前应清楚干净,并且不小于20mm,以免在后续的焊接施工中,影响焊接过程及焊接质量。 3.6.2 本条主要是从对口过程对焊接质量的影响因素考虑,组对时两对接钢管的同轴度。敲击钢管两端,强力组装,都是影响焊接质量的因素。
3.6.3 本条错边量依据国家现行标准《油气长输管道工程施工及验收规范》GB 50369-2006 表 10.2.2制定。增加了注3,说明不锈钢复合管的错边量范围。
3.6.4 本条说明了在对口过程中,如果条件允许,首先采用内对口器,其次是外对口器和定位焊,主要是内对口器的对口质量比较好,对口的效率比较高,这里是建议优先采用内对口器。
3.6.5 本条规定了定位焊的焊接工艺、焊接长度等,都要依据焊接工艺规程的要求执行,主要是为了减少定位焊对接头性能和 焊接的整体质量的影响。
3.6.6 本条特意说明了“不锈钢复合管的定位焊宜采用定位块的方式焊接在基层上”。主要是考虑了直接定位焊,会破坏覆层,同时会影响后续的封底焊接。 3.6.7 本条对定位焊的质量作了明确规定,主要是由于这里的定位焊是焊接接头的一部分,为了确保整个接头的质量,定位焊必须符合焊接工艺规程及标准的质量要求。
3.6.8 本条对不锈钢接头的管端做了要求,要比本规程中其他 钢种严格,主要是因为油污等杂质对不锈钢的焊接质量影响非常大,这里做了特殊要求。
3.7 预热、道间温度
3.7.1 本条说明了预热温度的来源,是依据焊接工艺评定报告来的,是经试验证明的。
3.7.2, 3.7.3 本条说明了环境温度对焊接接头性能的影响,在 -5°C及以上时,预热宽度宜为坡口两侧各 50mm。低于-5°C 时,预热宽度宜为坡口两侧各75mm。通过增加预热宽度,可以增加管端的储能,降低焊接接头冷却速度,目的是为了避免环境温度对焊接接头质量的影响。
3.7.4 本条对预热温度如何测量,预热过程对防腐层的影响做了要求,及预热后管口的质量做了要求,主要是为了减少预热过程对接头质量带来的不利影响。 3.7.5 本条对焊接部位温度冷却至要求的最低预热温度以下做了明确要求。 3.7.6 本条对道间温度低于要求的道间温度时,该如何处理做了要求。
3.8 焊接
3.8.1 本条说明了焊接工艺规程是焊工在焊接施工过程需要严格执行的文件要求。
3.8.2 依据国家现行标准《压力容器焊接规程》NB/T 47015—2011的第3.6.3.1条和现行国家标准《油气长输管道工程施工 及验收规范》GB50369-2006 第 10.1.5条的规定。主要是对焊接施工的环境做了明确要求。
3.8.3 本条对引弧做了明确要求,主要是由于在实际过程中发现部分焊工在母材引弧,对钢管造成了一定的影响,特意明确出来。收弧弧坑应填满,是为了减少弧坑裂纹的产生。
3.8.4 本条是为了减少由于地线与母材之间接触不良出现打火, 灼伤母材,同时了为了减少磁偏吹现象而影响焊接质量。
3.8.5 参数调试过程中由于电流、电压、气流量等不是最佳匹 配,容易出现焊接缺陷,因此本条要求参数调试应在试板上 进行。
3.8.6 本条是为了防止穿堂风对焊接质量的影响,也可以避免动物等进入管内。
3.8.7 引弧点和熄弧点都是易出现缺陷的位置,通过修磨,可以减少接头缺陷。 3.8.8 焊层的厚度与焊接接头的韧性和塑性有很大关系,采用多层多道焊能提高焊接接头的韧性,因此,本条建议宜采用多层焊。相邻焊道的起弧或收弧处应相互错开30mm,主要是为了避免引弧、熄弧处的重迭,焊接接头出现气孔、夹渣等缺陷。
3.8.9 主要是对当天不能焊完的焊口,一方面焊接接头容易快速冷却,造成接头的组织性能恶化,另一方面施工应力和焊接应力叠加,容易出现裂纹,因此规定了“每道焊口宜连续焊完。当中断焊接时,对冷裂纹敏感的焊件应及时采取保温、后热或缓冷 等措施。重新施焊时,应按焊接工艺规程的要求预热至规定的温 度”。
3.8.10 连头焊接时,其相邻的焊口已经完成,在组对时,还存在一定的强力组对,使该焊口存在较大的应力,通过连续焊接, 可以降低该焊口的应力,减少裂纹产生。返修焊接时,该焊口的周围已经焊完,返修部位相当于刚性固定焊接,根焊时的焊接应力非常大,很容易出现裂纹,通过连续的后续焊道的热处理作用,可以降低应力,减少裂纹产生。
3.8.11 本条主要是从不锈钢的导热能力、铁水润湿性差等特点考虑,主要是降低母材的稀释率,以提高接头质量而采取的技术 措施,如宜采用小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺,并应控制道间温度等。
3.8.12 本条从不锈钢复合管的特点、保证焊接质量考虑,规定 了不锈钢复合管的焊接顺序。
3.9 焊缝返修
3.9.1 裂纹在管线上产生,证明该焊口存在很大的安全隐患, 因此强制规定除弧坑裂纹外,存在裂纹的焊接接头应从管线上割除。
3.9.2 本条规定了返修的范围,“通过无损检测方法发现的焊缝金属中的非裂纹性缺陷应进行返修”。
3.9.3~3.9.5 规定了返修的焊接工艺、坡口及力学性能要求。
3.9.6 本条对根焊层缺陷和填充:盖面层缺陷的预热做了要求, 主要是根焊缺陷需要完全打磨透,焊接时存在较大的应力集中, 采用整管预热可以降低根部冷裂纹的产生。而填充、盖面层在焊 接中主要是焊接应力,可以局部预热。
3.9.7 依据现行国家标准《油气长输管道工程施工及验收规范》 GB 50369 -2006 第10.3.7条制定。规定了同一返修部位的返修 次数,主要是高强钢同一位置反复受到高温热循环作用,其冲击性显著降低,因此规定同一部位的焊缝返修不应超过两次。
3.9.8 本条规定了最小返修长度,主要是针对表面的如咬边、未熔合、气孔等缺陷,缺陷尺寸较小,如果只是针对该缺陷采用点焊方式就能修复,但点焊的热输入非常小,冷却速度非常快, 很容易出现应力集中,组织恶化及扩散氢不能溢出等问题,该处 将是裂纹形成的源头。为了避免这些问题,规定了每处返修长度应大于50mm,若相邻两返修处的距离小于50mm时,应按一处缺陷进行返修。
3.10 焊缝检验
3.10.1 本条规定了焊口(包括返修焊口)焊完后的表面处理,同时强调了外观不合格焊口不能进行无损检测。
3.10.2~3.10.4 对焊缝的外观包括表面缺陷、余高等做了详细规定。
3.10.5 本条是对盖面层为多道焊时,由于焊道与焊道间有 差,容易产生应力集中,为了降低应力集中,规定了焊道间的沟槽深度(焊道与相邻沟槽的高度差不应超过1.0mm。
3.10.6 本条依据现行国家标准《油气长输管道工程施工及验收 规范》GB50369-2006 表 10.3.1,对咬边做了详细规定,主要 是为了降低咬边深度过大而产生应力集中和钢管承压能力的降低。
3.10.7 本条主要针对大应变钢管环焊接头,目前的焊接材料还不能实现实际意义的高强匹配,采用补强覆盖法能够从工程上达到相关标准的要求。
4 管道焊接专项规程
4.1 焊接方法
4.1.1 本条说明了管径大于323.9mm 钢管根焊层可选用的焊接方法,综合考虑了管径、焊接效率、设计要求及实际环境情况等因素。
4.1.2 本条说明了管径大于323.9mm钢管填充、盖面层可选用的焊接方法,综合考虑了管径、焊接效率、设计要求及实际环境情况等因素。
4.1.3 本条说明了管径不大于323.9mm的钢管,根焊、填充焊和盖面焊可选用的焊接方法,综合考虑了管径、焊接效率、设计要求及实际环境情况等因素。 4.1.4 本条说明了站场预制可选用的焊接方法,综合考虑了管 径、焊接效率、设计要求及实际环境情况等因素。
4.2 焊接材料,
4.2.1 本条规定了输气管道和设计压力4.00MPa 及以上压力的输油管道,根焊不应使用非低氢型焊接材料。主要是由于气管道和4.0MPa及以上的输油管道采用非低氢型焊接材料时,焊缝中扩散氢含量较高,在运行压力、残余应力作用下,易出现致延 迟裂纹,并发生破坏,而气管道和4.0MPa及以上的输油管道只要发生事故,就都是大事故,影响较大,因此,焊接材料的选择 要求得相对严格。
4.2.2 连头、返修或钢管自重较大的情况下,焊接接头承受的拘束度相对较大,焊接接头易出现裂纹,通过选用低氢型、高韧性的焊接材料能够避免焊接裂纹的产生。
4.2.4 本条依据国家现行标准《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011 第 4.1条的规定,规定了异种钢相焊其焊接材料的选用原则。
4.2.5 本条规定了不锈钢复合管基层焊焊接材料的选用原则, 主要考虑了耐蚀性能、力学性能及成型等因素。
4.3 焊前准备
4.3.1 焊接前核对焊材和母材是非常重要的,也是确保焊材和 管材不会用错的最后一关,是确保焊接质量的前提。
4.3.3 不锈钢复合管由于基层和覆层的导热率相差加大,采用热加工很容易破坏基层和覆层的结合层,因此规定了“不锈钢复合管的切割和坡口加了应采用冷加工方法”。
4.3.4 地线及其他附属焊接在管子上会破坏管子表面,引起应力集中,破坏位置容易发生腐蚀,因此,本条规定“管道上不 应焊接无关附属物。阴极引出线的焊接应按设计要求进行”。
4.4 管口组对
4.4.1 本条主要考虑了制管焊缝在对口处距离较近,相互影响,容易引起应力集中,因此,规定“两相邻钢管的制管焊缝(直焊 缝、螺旋焊缝)在管口组对处应相互错开,距离不应小于 100mm”。同时由于焊缝在管道中是相对容易破坏的位置,便于返修,因此本条规定了“焊接作业时,制管焊缝宜在钢管周长的上半部”。 4.4.2 本条主要考虑了管端内外表面的铁锈及制管焊缝余高对焊接质量的影响,因此,本条规定了“施焊前,应对管端内外制管焊缝进行修磨,修磨长度约20mm,不得伤及母材,且应与母材圆滑过渡。”对于全自动焊,大多采用全自动超声检测,为了 便于固定超声波检测的轨道,因此要规定了“有全自动超声检测 要求时,修磨长度宜为管端两侧各150mm。修磨后的余高应为0mm~0.5mm”。
4.5 预热、道间温度
4.5.1 本条参照现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程 施工规范》GB50236–2011 第 17.4.2条和不同级别钢管应用的 课题研究成果及近年来不同级别钢管,不同施工环境焊接工艺评定、现场焊接经验总结。随着钢级的提高,钢的冷裂敏感性逐渐提高,但无限制的提高,将会给现场的焊接施工带来很大的困难,因此,本条是不同级别钢焊接性试验结果及现场焊接施工经验的总结,便于焊接技术人员在焊接工艺评定时作为参考。
4.5.2 不锈钢复合管焊接预热需要考虑基层的材料等级及覆层不锈钢的特点综合考虑,因此,不锈钢复合管的预热应以设计文件为准。
4.6 焊接
4.6.1 气保护自动焊端部10mm在前一次焊接过程中可能氧化及化学成分烧损,并且有收弧球,造成引弧困难,也会减少焊缝合金元素的过渡,降低焊缝性能,也可能会在焊缝中产生缺陷。 引弧采用较短的伸出长度,可以减少焊缝产生气孔,也可以使保 护气体保护好焊缝。
4.6.2 本条主要是为了将熄弧坑错开,避免熄弧坑在同一位置出现较多的缺陷,也会降低该处的力学性能。
4.6.3 焊接过程中,摆动过宽,会出现线能量过大,焊缝温度过高,晶粒粗大而使韧性下降。因此,建议焊接时,焊条或焊丝 不宜摆动过大,对较宽焊道宜采用多道焊方法。
4.6.4 本条主要是考虑盖面焊缝余高及盖面焊缝的成型考虑, 建议填充焊道宜填充(或修磨)至距坡口外表面1mm ~ 2mm 处。立焊部位由于铁水向下流动,使得每次焊层较薄,立焊位置需要比其他位置多焊一层方能达到要求,因此建议“可根据填充 情况在立焊部位增加立填焊”。盖面焊缝为多道焊时,为了减少 盖面层的残余应力,同时后续焊道也能对前一焊道起后热处理作用,起到提高焊縫的性能的作用,因此,建议后续焊道至少宜覆 盖前一焊道 1⁄3 宽。
4.6.5 焊缝不能完全焊满,焊缝就会承受较大的应力,这就会造成焊缝出现冷裂纹,因此,建议“当日不能完成的焊口应完成 50%钢管壁厚且不少于3层焊道”。 4.6.7 纤维素焊条由于其具有含氢量高,冲击韧性难于保证, 焊接接头宜出现裂纹,但易于操作(可上向焊,也可下向焊)等特点,因此本条详细规定了纤维素焊条焊接的适用范围。焊接参数是根据科研试验结果和工程实践经验总结的。 4.6.8 低氢焊条由于其含氧量低,冲击韧性相对较好,适用于韧性要求较高的焊接接头,因此,本条也详细规定了其适用范围。焊接参数是根据科研试验结果和工程实践经验总结的。
4.6.9 STT是一种以表面张力熔滴过渡为主的熔化极气体保护 电弧焊。STT 是美国林肯公司近几年开发的新型焊接电源。STT电源具有波形控制功能,根据熔滴的不同过渡过程,控制电流、电压的波形,即焊接电源能自动调节焊接电流和电弧电压达到电弧所需的瞬时热量。确保焊接电弧的稳定燃烧和有效地控制焊缝成形。STT 焊接工艺特点:(1)电弧燃烧稳定;(2)引弧容易;(3)烟尘和噪声小;(4)飞溅极小;(5)焊缝成形美观;(6)焊接成本较低;(7)操作容易;(8)焊接效率较高; (9)抗风能力较差;(11)焊接设备价格较高。本条根据STT 的特点,给出其适用范围和焊接规范。
4.6.10 RMD作为一种对短路过度精确控制技术,能通过检测短路电流发生时间来及时改变焊接电流和电压,成为一种动态控制技术。RMD焊接技术能取代传统的TIG焊(惰性气体钨极保护焊),采用RMD技术根焊不仅熔合性能好,而且大小间隙均 可实现填充,焊道成形更加美观,飞溅相对较小,在保证管道内 部清洁的同时减少了清根工序;同时焊接一道焊口,RMD管道焊接技术比传统根焊技术节省一半时间,大大提高施工效率。采用RMD焊接在根焊过程中产生的接头很少,降低了焊接缺陷出现的机率,提高了焊接质量。因此,本条规定了RMD焊接的适用范围和规范参数。
4.6.11, 4.6.12 目前,气保护药芯焊丝半自动焊、自动焊获得广泛的认可,是因为它能提供优良的性能。最重要的优点是它能提供很高的生产效率,即单位时间内所熔敷的焊缝金属量。它是手工焊接工艺中效率最高的。该工艺具有大熔深,有助于减少熔合性缺陷的可能性。其操作技能要求远低于手工方法的要求,有保护气体和焊剂的辅助使得气保护药芯焊丝半自动焊、自动焊适合工地焊接,在现场具有更强的适应性。
由于存在焊剂,在焊接过程中会产生大量的烟。长时间暴露在没有通风条件的地方会危害焊工的健康。即使气保护药芯焊丝半自动焊、自动焊被认为是有烟工艺,但它在单位熔敷金属时产生的烟量没有 SMAW多。气保护药芯焊丝半自动焊、自动焊至关重要的是焊接速度要足够快,以保持电弧在熔池的前缘。当焊接速度太慢,使电弧在熔池的中前部或后部,熔化的焊渣会被卷入熔池中形成夹渣。气保护药芯焊丝半自动焊、自动焊在管道焊 接中由于其高质量,目前得到广泛应用,本条给出其详细的应用 范围及规范措施。
4.6.13 美国CRC公司于1969年率先研制成功了一种高效管道自动焊系统,即CRC多头气保护管道自动焊系统,并于1972年投入工业使用获得成功。它是由管端坡口机、内对口器与内焊机组合系统、外焊机3大部分组成。实现了从管内进行根部打底焊道的自动焊。内焊机根据管径不同,可以由6焊炬(管径 ¢1016mm),8焊炬(管径¢1219mm),每次焊接有其中的3焊炬(管径 ¢1016mm)、4焊炬(管径1219mm)同时焊接,每个焊炬负责焊接其中的一段弧,待完成半边后,再焊接剩余部分。由于其焊接速度快,目前是长输管道地势较为平坦段主选工艺。本条给出其使用范围和规范措施。
4.6.14 气保护实心焊丝自动焊的主要优势在于每小时的金属熔敷量,这极大地降低了劳动力成本。气体保护焊的另一个优势在于它是一种干净的工艺,这主要归功于没有使用焊剂。在通风不良的车间会发现,从手工电弧焊或药芯焊换成气体保护焊后情况会得到改善,这是因为烟的产生减少了。由于有各种各样的焊丝可选用,而且焊接设备变得更便于携带,气体保护焊的适用领域 不断得到扩展。该工艺的另外一个优点是可见性。因为没有焊渣,焊工能够很容易地观察电弧和熔池的情况,从而改善控制。气保护实心焊丝自动焊对气流和风特别敏感,它们会将保护气体吹开,留下未保护的金属,使得焊缝容易出现气孔等缺陷。目前管道用气保护自动焊工艺焊丝较多,但目前最大的问题是未熔合问题,极大制约了气保护自动焊的广泛应用。本条给了气保护自动焊的应用范围及规范参数。
4.6.15 自保护药芯焊丝半自动焊应用长输管线焊接,具有焊接效率高、全位置焊接成型好、焊接质量好、操作方便和具有优良 的抗风性能等优点,非常适合于管道的现场焊接。焊接缺陷通常产生于焊接接头处,同等管径的钢管手工下向焊接接头数比半自动焊接接头数多,采用半自动焊降低了缺陷的产生机率。通常应用的焊丝属低氢金属,而传统的手工焊多采用纤维素焊条,因此，半自动焊可降低焊缝中的氢含量。同时,半自动焊输入线能量高,可降低焊缝冷却速度,有助于氢的溢出及减少和防止出现冷裂纹。自保护药芯焊丝半自动焊采用手工电弧焊打底,半自动焊填充盖面。该方法采用下向焊。本条给出其应用范围及参数 要求。
4.6.16 埋弧自动焊在长输管道焊接施工中,常用来制作双联管,双联管焊接技术俗称为“二接一”,前苏联石油管道安装工程中首先使用,并进一步发展到三接一、四接一等。我国首次使用该焊接工艺是在陕京输气管道工程中。由于现场焊接环境多变、焊接工作量大,所以保证焊接质量成为管道施工中最突出的 问题。为了提高施工速度、保证焊接质量,现场施工中便采用了双联管焊接技术。双联管焊接技术是在管道工程施工现场的附近或在施工作业带上设立一个场所,采用埋弧自动焊等方法将两根钢管焊接在一起,然后再将24m左右的钢管运送到管线上焊接。因为双联管作业线采用工厂式作业、使用了近似钢管厂生产钢管的工艺和焊接方法,所以它具有焊接质量高、工作效率高、节约 设备投资等优点。双联管焊接技术减少了现场工作量的二分之一,减少了现场施工人员的劳动强度、提高了焊接质量。其采用过气体保护焊打底,埋弧自动焊填充、盖帽的焊接工艺。本条给 出了管道埋弧自动焊的范围、应用技术及措施。
4.6.17 钨极氩弧焊就是以氩气作为保护气体,钨极作为不熔化极,借助钨电极与焊件之间产生的电弧,加热熔化母材(同时添加焊丝也被熔化)实现焊接的方法。氩气用于保护焊缝金属和钨电极熔池,在电弧加热区域不被空气氧化。氩弧焊的优点:(1) 能焊接除熔点非常低的铝锡外的绝大多数的金属和合金。(2)焊接时无焊渣、无飞溅。(3)能进行全方位焊接,用脉冲氩弧焊可减小热输入,适宜焊0.1mm 不锈钢。(4)电弧温度高、热输入小、速度快、热影响面小、焊接变形小。(5)填充金属和添加量不受焊接电流的影响。因此,钨极氩弧焊适用碳钢、合金钢、不锈钢、难熔金属铝及铝镁合金、铜及铜合金、钛及钛合金,以及 超薄板0.1mm,同时能进行全方位焊接,特别对复杂焊件难以接近部位等。本条规定了管道钨极氩弧焊的范围和规范参数。
本条对奥氏体不锈钢钨极氩弧焊根焊时,为了避免不锈钢热 影响区由于受热而出现贫铬造成晶间腐蚀或刀蚀,本条规定了“焊缝内侧应充纯氩或其他保护气体,或采取其他防止内侧焊缝金属氧化过度的措施;”和“钨极氩弧焊背面无法采用充氩保护时,宜采用背面自保护焊丝”。
4.7 对口器撤离
4.7.1 本条主要是从焊工的人身安全和影响焊接质量两方面考虑,规定了“正在施焊的钢管应处于稳定的状态”。
4.7.2 本条主要是考虑长输管道在焊接过程中存在较大应力,为避免根部出现冷裂纹,规定了“使用内对口器时,应在根焊道全部完成后撤离。当根焊焊缝承受应力较大时,应在热焊焊缝完 成后撤离内对口器”。
4.7.3 采用外对口器时,由于根焊不能完全焊完,为避免出现根焊裂纹,规定了“应在根焊道均匀对称完成50%以上且单焊道长度不小于50mm后撤离,对口支撑和吊具则应在根焊道全部完成后方可撤除”。
附录A 低温环境管道焊接施工技术措施
附录A的相关内容是依据漠大线管道工程、俄罗斯西西伯利亚管道工程、西部原油成品油管道工程的低温环境施工经验,以及《西气东输二线管道工程西段低温环境施工技术方案》编写的。
A4.1 一般规定
A.1.1 本条规定了附录A的应用前提,是在环境温度低于-5°C时应用。
A.1.2 目前的大多数标准规定的环境温度为5°C,在5°C ~ -5°C规定较少,本条规定了附录A的应用范围为-5°C ~ - 30°C。
A.1.3 低温环境焊接,主要影响的是焊接接头的冷却速度,过快的冷却速度会增加焊缝的冷裂敏感性,因此,规定了附录A 只是低温环境管道焊接施工技术措施,不能代表焊接工艺评定,焊接工艺评定应能模拟工程的最恶劣的环境条件。实验结果合格,则该措施方能用于该工程。
A.1.4 低温环境焊接施工,对管道焊接的机具及设备,如吊管机、焊接工程车、对口器、焊接电源等也提出了更高的要求,主要是低温条件下,大多数电子设备、仪器仪表不能正常工作。因此,本条对焊接施工的仪器设备做了规定。
A.2 焊接施工
A.2.1 焊缝温度低,焊缝的冷却速度会增大,会恶化焊缝的冲 击韧性,对于没有预热要求的焊口,为避免出现焊缝性能变差, 因此,规定了“焊件温度低于-5°C时,所有钢材的焊缝应在始焊处100mm 范围内至少预热至15°C。
A.2.2 对于有预热要求的焊口,采用火焰加热后,温度会很快 降下来,因此,本条规定了低温环境施工宜采用中频感应加热、电加热、环形火焰加热或上述方法的组合方式进行焊口预热。并且焊接过程伴随加热。随着钢管壁厚的增加,钢级的提高,环境温度的降低,焊缝的冷裂敏感性会显著增加,因此,规定了“当 环境温度低于-10°C时,不应使用火焰加热器进行预热。钢管壁厚大于20mm时,宜采用中频感应加热方法”。
A.2.3 低温环境施工,容易出现冷裂纹,采用预热是避免冷裂 纹的措施之一,因此本条对提前预热、加宽预热宽度,低于预热温度的再次预热做了详细规定。
A.2.4 道间温度也是避免冷裂纹的措施之一,本条从道间温度的再次加热、清渣及道间温度宽度做了详细规定。
A.2.5 本条从焊接作业过程做了详细规定来降低焊缝的冷却速度,如对防风棚的要求、流水作业方式、保护气体等做了规定。
A.2.6 盖面焊缝的缓冷多采用保温被覆盖焊道,但焊完后立即清渣,会加快焊缝的冷却,因此,本条规定“待焊口冷却至25°C以下时,方可撤除保温被进行清渣”。 A.2.7 低温环境环焊缝的返修焊接与普通焊缝返修相比,出现冷裂纹的敏感性更大,因此,本条从预热、焊缝清理、焊接材料的选择做了规定。
附录B 焊接材料选用
焊接材料的选择主要以材料等级、焊接方法、焊接效率为前提,考虑了焊接接头使用性能的要求、焊接工艺性能的要求和经济性。
使用性能,包括常强度、弯曲性能、冲击韧性、硬度、化学成分等,以及一些技术标准和设计图纸中对接头性能的特殊要求,诸如抗腐蚀性能等。
焊接工艺性能:焊接接头具有一定的塑性变形能力和切削性能、高温综合性能等。焊接工艺则根据母材的焊接性差异,要求焊接材料的工艺性能良好,并具有相应的抗裂纹等缺陷的能力。
经济性：在满足上述各种使用性能和工艺性能,应选择价格便宜的焊接材料,以降低制造成本,提高经济效益。例如,重要部件的低碳钢焊条电弧焊时,应优先选用碱性药皮焊条,因为碱性焊条脱氧、脱硫充分,且氢含量低,具有良好的焊缝金属抗裂性能及冲击韧性。而对于一些非重要部件,可选用酸性焊条,因为酸性焊条具有良好的工艺。
表中焊接材料的选用依据是经过西气东输、西气东输二线等油气管道工程实践证明的,目的在于确保用于焊接施工的材料正确。
附录C 坡口图
坡口形式和尺寸的设计原则是保证焊接质量、减少填充金属量、改善劳动条件、便于操作、减少焊接应力和变形,适应探伤等。表C.1和表C.2 是经工程实践证明的。
表 C.1:碳钢、低合金钢和不锈钢对接、角接坡口形式及尺寸。
图 C.0.1、图C.0.3至C.0.8依据国家现行标准《西气东输二线管道工程线路焊接技术规范》Q/SY GJX 0110—2007 第7.4条制定。
图 C.0.2 依据俄罗斯标准《干线管道 施工规程和工程验收》CHИПⅢ-42-801 第2.1.5条制定。
图 C.0.9至图 C.0.13 依据现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB 50236-2011 第6.2.6条制定。
表 C. 2:不锈钢复合管常用坡口形式及尺寸。
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