內(nèi)蒙古的甲醇凈化工段施工現(xiàn)場焊接工程管理

湯學(xué)明，崔振泰

(中國化學(xué)工程第九建設(shè)公司，遼寧 盤錦 116001）

1 概述

內(nèi)蒙古久泰能源項(xiàng)目是目前我國單套生產(chǎn)甲醇能力最大的項(xiàng)目，每年生產(chǎn)100萬t甲醇和10萬t二甲醚。中化九建承建的是該項(xiàng)目的凈化工段。甲醇洗滌塔為該工段核心設(shè)備（總質(zhì)量857 t），在施工現(xiàn)場進(jìn)行空中組對焊接；工藝管道15 000 m?，F(xiàn)場焊接所涉及的鋼材種類有Q235B、L245、20#、0Cr18Ni9、0Cr18Ni10Ti、SA203 Gr.E、SA350 LF3 CL2、12Cr1MoV等，耐熱鋼鋼材厚度36mm、低溫鋼板材厚度42mm，其中附塔管線存在低溫鋼與不銹鋼的異種鋼焊接。

2 焊接工藝

工程中常見的焊接有兩種：一是同種類鋼材之間的焊接；二是異種鋼之間的焊接。下面就本工程涉及的材質(zhì)，探討兩種焊接工藝的特點(diǎn)。

2.1 特殊材質(zhì)SA203Gr.E與018Ni10Ti的異種鋼焊接[1-2]

2.1.1 鋼材特性

SA203是一種低鎳合金鋼，包括A、B、D、E、F五個等級，其中D、E、F名義含鎳量3.5%，俗稱3.5Ni鋼。SA203Gr.D，Gr.E，Gr.F在低溫工況環(huán)境下有良好的沖擊韌性和機(jī)械性能，通常用于-70℃～-101℃的低溫環(huán)境（調(diào)質(zhì)態(tài)可至-107℃）。廣泛用于深冷分離加工、空分、液化氣貯藏領(lǐng)域設(shè)備的制造，近年來國內(nèi)煤化工項(xiàng)目中的CO2吸收塔、H2S吸收塔、H2S濃縮塔、甲醇洗滌塔等低溫設(shè)備大量采用該類材料制造，目前最大厚度為110 mm。SA203鋼板的交貨狀態(tài)一般為正火、正火加回火或調(diào)質(zhì)處理。SA203Gr.E鋼板狀態(tài)：正火屈服強(qiáng)度大于等于275 MPa，抗拉強(qiáng)度485～620 MPa，延伸率大于等于21%，板厚小于等于50 mm，最低沖擊試驗(yàn)溫度-101℃。同樣對018Ni10Ti性能也進(jìn)行分析。

2.1.2 焊接工藝評定

根據(jù)材質(zhì)的特性和設(shè)計要求進(jìn)行工藝評定。選擇適合的焊接工藝，根據(jù)焊接手冊進(jìn)行SA203Gr.E與018Ni10Ti的異種鋼焊接。

（1）焊接方式：氬電聯(lián)焊。

（2）焊接設(shè)備：直流電弧焊機(jī)、氬弧焊機(jī)。

（3）焊接位置：水平固定。

（4）焊口形式：Y型。

（5）焊條 E309Mo-16，規(guī)格φ3.2mm；焊絲H1Cr 24Ni-13，規(guī)格 φ2.5 mm。

（6）焊接電流、電壓：氬弧焊電流100 A、電壓12 V；電弧焊電流95 A，電壓20 V。

（7）無預(yù)熱和熱處理情況。

2.1.3 焊條及焊絲的選取原則

（1）當(dāng)兩側(cè)母材均為非奧氏體鋼或均為奧氏體鋼時，可根據(jù)合金鋼含量較低一側(cè)母材或介于兩者之間的選用焊材。

（2）當(dāng)兩側(cè)母材之一為奧氏體鋼時，應(yīng)選用25Cr-13Ni型或含鎳量更高的焊材。

2.1.4 焊接要求

（1）這兩種材質(zhì)間的焊接選用小電流、窄焊道、短弧焊和盡可能快的焊接速度。

（2）多層焊時要嚴(yán)格控制層間溫度在100℃以下，焊完一道焊縫后，要待焊件冷至用手摸后再焊下一道。允許用水或風(fēng)強(qiáng)制冷卻，必要時也可將焊件置于水中或邊焊邊用水或風(fēng)冷卻。

（3）為防止弧坑裂紋，斷弧時要進(jìn)行弧坑處理（將弧坑鏟除或采用鉤形收弧），終斷弧時，一定要將弧坑填滿或引出弧坑。

（4）焊接前應(yīng)對焊件和焊絲進(jìn)行清洗。

（5）打底焊接時厚一些。

（6）對于一些高空作業(yè)的焊口或固定焊口，應(yīng)采用可熔紙與藥芯的氬弧焊絲進(jìn)行氬弧打底焊接。

2.2 同種鋼12Cr1MoV的焊接

2.2.1 合金鋼12Cr1MoV的性能

12Cr1MoV是合金鋼的一種材質(zhì)，主要用途是用于制作鍋爐中的鋼結(jié)構(gòu)件，使用溫度達(dá)580℃，要求鋼板有較高的耐高溫持久強(qiáng)度，鋼板以正火加回火狀態(tài)交貨。12Cr1MoV合金管是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上適當(dāng)加入一種或數(shù)種合金元素，用于提高鋼的力學(xué)性能、韌性和淬透性。用此類鋼制造的產(chǎn)品通常需經(jīng)熱處理（正火或調(diào)質(zhì)）；其制成的零、部件在使用前通常需經(jīng)過調(diào)質(zhì)或表面化學(xué)處理（滲碳、氮化等）、表面淬火或高頻淬火等處理。因此，根據(jù)化學(xué)成分（主要是含碳量）、熱處理工藝和用途的不同，此類鋼大致又可分為滲碳、調(diào)質(zhì)和氮化鋼三種。12Cr1MoV化學(xué)成分如表1所示。

表112Cr1MoV化學(xué)成分 %

2.2.2 焊接工藝評定

（1）焊接方式：氬電聯(lián)焊。

（2）焊接設(shè)備：直流電弧焊機(jī)、氬弧焊機(jī)。

（3）焊接位置：水平固定。

（4）坡口形式：Y型。

（5）焊條 R307，規(guī)格 φ3.2 mm；焊絲 TIG-R31，規(guī)格φ2.5 mm。

（6）焊接電流、電壓：氬弧焊電流110 A、電壓13 V；電弧焊電流 95～105 A，電壓 25 V。

（7）焊前預(yù)熱200℃；焊后熱處理720℃～750℃保溫1 h，升降溫速度220℃/h。

2.2.3 焊條和氬弧焊絲選擇的原則

（1）根據(jù)等強(qiáng)度觀點(diǎn)，選擇滿足母材力學(xué)性能的焊條，或結(jié)合母材力學(xué)性能的焊條，或強(qiáng)合母材的可焊性改用非強(qiáng)度而焊接性好的焊條。但考慮焊縫結(jié)構(gòu)型式，以滿足等強(qiáng)度等剛度要求。

（2）其合金成分符合或接近母材。

（3）母材含碳、硫、磷有害雜質(zhì)較高時，應(yīng)選擇抗裂性和抗氣孔性能較好的焊條。建議選用氧化鈦鈣型、鈦鐵礦型焊條，如果尚不能解決，可選用低氫型焊條、焊絲。

2.2.4 焊接要求

（1）合金鋼12Cr1MoV裂紋傾向較大，所以在焊接時應(yīng)設(shè)法減小焊縫的拘束度，盡量在自由狀態(tài)下焊接，以免因剛性過大而引起過大的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生裂紋。為此除了要求班組嚴(yán)格按照焊接工藝指導(dǎo)書的焊接順序和方向施焊外，還要注意不可對焊件進(jìn)行強(qiáng)度固定，所以在施工時先將管道在自由狀態(tài)下對接好，并且坡口達(dá)到要求及焊縫預(yù)熱溫度后方可施焊，焊縫采用分層：第一層為鎢極氬弧打底，其他層為電弧蓋面。焊接時層間溫度不低于預(yù)熱溫度，這樣才能保證焊接接頭不致產(chǎn)生淬硬甚至裂紋。但也不能過高，以免過燒，使晶粒粗大，降低性能，每焊完一次必須用砂輪機(jī)清根防止夾渣，如果焊件溫度不夠，必須重新預(yù)熱防止產(chǎn)生裂紋。

（2）焊后必須立即進(jìn)行熱處理。因?yàn)?2Cr1MoV耐熱鋼產(chǎn)生的裂紋帶有延遲性，也就是焊后當(dāng)時不裂，待焊件冷卻一段時間后才出現(xiàn)裂紋。而焊后立即進(jìn)行熱處理是避免延遲裂紋的最有效措施。

（3）熱處理完成后應(yīng)測量焊縫及熱影響區(qū)的硬度值，其硬度值應(yīng)符合設(shè)計文件規(guī)定。焊縫硬度不宜大于母材硬度的125%，且檢查數(shù)量不應(yīng)少于熱處理焊口總數(shù)的10%。如用硬度儀測得的哪條焊縫及熱影響區(qū)的硬度值不符合要求，則應(yīng)及時重新熱處理。

3 焊接工程現(xiàn)場管理[3-6]

3.1 施工依據(jù)

（1）設(shè)計文件及相關(guān)資料。

（2）遵守有關(guān)施工驗(yàn)收規(guī)范以及監(jiān)理、業(yè)主有關(guān)焊接質(zhì)量管理和質(zhì)量控制規(guī)定。

3.2 建立焊接質(zhì)量組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)權(quán)限

（1）項(xiàng)目經(jīng)理部的焊接施工管理在項(xiàng)目總工程師和項(xiàng)目施工經(jīng)理領(lǐng)導(dǎo)下，并接受公司質(zhì)保體系的監(jiān)控。項(xiàng)目經(jīng)理部設(shè)立焊接工程師、質(zhì)量檢查員和無損檢測工程師，施工隊(duì)設(shè)焊接管理員，施工班組設(shè)兼職焊接檢查員。成立焊接工程質(zhì)量保證組織機(jī)構(gòu)。

（2）項(xiàng)目經(jīng)理部工程管理部設(shè)焊接工程師，負(fù)責(zé)以下工作：

①施工前認(rèn)真熟悉圖紙及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、要求，負(fù)責(zé)從公司焊接試驗(yàn)室申請?zhí)峁M足本工程要求的焊接工藝評定；根據(jù)焊接工藝評定結(jié)果，審核焊接工藝卡和施工方案。提出焊工培訓(xùn)考試要求。

②監(jiān)督檢查焊接質(zhì)保體系的運(yùn)行、焊工培訓(xùn)考試計劃的執(zhí)行情況，解決焊接施工中所出現(xiàn)的技術(shù)、質(zhì)量問題，對重大焊接質(zhì)量問題應(yīng)及時向公司匯報。

③積極推廣應(yīng)用焊接新方法、新工藝、新材料和新機(jī)具。

④審核焊接交工資料及存檔資料。

⑤參與焊接技術(shù)交底。

（3）項(xiàng)目經(jīng)理部工程管理部設(shè)焊接質(zhì)量檢查員，負(fù)責(zé)以下工作：

①認(rèn)真學(xué)習(xí)圖紙和焊接施工方案，熟悉焊縫質(zhì)量檢查所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)項(xiàng)目及合格級別，全面監(jiān)督、檢查焊接質(zhì)量。

②指定焊縫局部探傷位置和擴(kuò)探位置。

③集中管理焊工合格證件（復(fù)印件）。

④整理外觀檢查、無損探傷檢查報告，評定焊接工程質(zhì)量。

⑤負(fù)責(zé)與監(jiān)理或業(yè)主有關(guān)人員聯(lián)系焊縫檢查事項(xiàng)。按規(guī)定統(tǒng)計、上報有關(guān)報表。

⑥監(jiān)督檢查焊接材料管理員的工作質(zhì)量和記錄臺帳。

（4）施工隊(duì)焊接管理人員和焊接檢查員負(fù)責(zé)以下工作：

①施工前熟悉施工圖紙及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，提出需要的焊接工藝評定，并向公司焊接試驗(yàn)室提出焊接工藝評定申請。根據(jù)焊接工藝評定結(jié)果編制焊接工藝卡和施工方案，指導(dǎo)施焊人員正確施焊。

②焊接管理員應(yīng)向施工人員進(jìn)行焊接技術(shù)交底。

③焊接管理員監(jiān)督本隊(duì)焊接施工情況，提出并執(zhí)行焊工培訓(xùn)考試計劃，解決焊接施工過程中出現(xiàn)的問題，并及時向項(xiàng)目經(jīng)理部焊接工程師匯報。

④焊接管理員負(fù)責(zé)檢查焊縫外觀質(zhì)量，并提出無損檢測申請。⑤焊接管理員整理焊接交工資料和存檔資料。⑥焊接管理員根據(jù)焊接工作量和具體的技術(shù)要求，按規(guī)定時間填寫焊條烘干委托單。

⑦填寫焊縫探傷委托單并聯(lián)系探傷，及時了解并反饋探傷結(jié)果。

3.3 焊接施工方案的編制和審批

（1）重要施工項(xiàng)目或部位均應(yīng)有焊接施工方案。焊接施工方案由施工單位編制，經(jīng)項(xiàng)目經(jīng)理部焊接工程師審核、專業(yè)技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后實(shí)施，作為相應(yīng)施工項(xiàng)目或部位焊接施工的依據(jù)。

（2）焊接施工方案應(yīng)包括以下內(nèi)容：母材材料、規(guī)格、數(shù)量；接頭與坡口形式及組對要求；采用的焊接方法；焊接材料選用；焊前預(yù)熱及焊后熱處理要求；焊縫檢驗(yàn)項(xiàng)目、數(shù)量及合格標(biāo)準(zhǔn)。此外應(yīng)包括焊接施工質(zhì)量保證措施、所需的機(jī)具以及合格焊工的數(shù)量、考試標(biāo)準(zhǔn)等。

（3）對特殊材料（有色金屬、高溫合金、δs＞390MPa的鋼種）的焊接，或有關(guān)規(guī)范有要求時，方案中都應(yīng)根據(jù)焊接工藝評定結(jié)果，提出焊接工藝要求。

3.4 焊接材料管理

（1）凡入庫的焊接材料（焊條、焊絲、焊藥、焊接氣體）必須具備合格證，由項(xiàng)目經(jīng)理部設(shè)材部材料責(zé)任師審核確認(rèn)。若合格證中檢驗(yàn)項(xiàng)目不全或無合格證，材料責(zé)任師負(fù)責(zé)補(bǔ)全或組織復(fù)驗(yàn)。

（2）焊接氣體由設(shè)材部專人采購、保管和發(fā)放。

（3）項(xiàng)目部施工現(xiàn)場建立統(tǒng)一的焊材管理站，設(shè)專職焊材管理員對焊條進(jìn)行集中保管、烘干、發(fā)放和回收，并建立、健全相應(yīng)的規(guī)章制度和臺帳。

①焊條烘干站應(yīng)具備滿足焊條貯存要求的干燥、去濕設(shè)施和足夠數(shù)量的烘干、恒溫箱，并配備自動恒溫裝置。

②各種牌號焊條烘干條件及貯存溫度應(yīng)畫表貼于屋內(nèi)明顯位置并嚴(yán)格執(zhí)行。每次烘干焊條的牌號、規(guī)格、數(shù)量應(yīng)根據(jù)焊接管理員填寫的委托單進(jìn)行。當(dāng)日下午使用的焊條可在當(dāng)日上午10時前委托烘干，次日上午使用的焊條應(yīng)在當(dāng)日下午17時前委托烘干。

③對焊條貯存室內(nèi)相對濕度、溫度、焊條的烘干、發(fā)放和回收等情況，每天必須認(rèn)真及時地進(jìn)行記錄。各施工隊(duì)焊條應(yīng)設(shè)專人領(lǐng)用，領(lǐng)用焊條人員應(yīng)佩帶焊條領(lǐng)用許可證。

（4）焊工領(lǐng)用焊條必須使用保溫筒，收工時將未用完的焊條和焊條頭一并交烘干站，核對后分開保管。

（5）一般焊接材料代用應(yīng)經(jīng)焊接工程師書面同意。特殊焊材代用應(yīng)事先由焊接工程師報項(xiàng)目經(jīng)理部專業(yè)技術(shù)總負(fù)責(zé)人認(rèn)可、征得設(shè)計方面批準(zhǔn)后方可代用，必要時報公司主管焊接的工程師認(rèn)可、總（副總）工程師批準(zhǔn)。

3.5 焊工管理

（1）焊工在上崗前應(yīng)經(jīng)過專門培訓(xùn)考試，并持有與所焊材料相適應(yīng)的合格項(xiàng)目，嚴(yán)禁無證焊工上崗作業(yè)。

（2）焊工在施焊前應(yīng)參加技術(shù)交底，并詳細(xì)了解所焊材料的焊接工藝，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)焊接施工管理制度，對自己的焊接質(zhì)量負(fù)責(zé)。

（4）焊工上班前應(yīng)按規(guī)定穿戴好勞動保護(hù)用品，按焊機(jī)的操作規(guī)程使用焊機(jī)。

3.6 焊接設(shè)備管理

（1）焊接設(shè)備應(yīng)滿足所焊材料焊接工藝的要求，調(diào)節(jié)靈活，性能穩(wěn)定。

（2）焊接設(shè)備所附屬的儀表應(yīng)工作正常，經(jīng)計量合格且在周檢有效期內(nèi)。

（3）焊接把線不得亂扯、亂放，破損處用絕緣膠帶包好，防止漏電短路損壞工件和焊機(jī)。

（4）焊接設(shè)備在現(xiàn)場應(yīng)有良好的防護(hù)措施，每臺設(shè)備設(shè)專人負(fù)責(zé)日常的保養(yǎng)維護(hù)。

3.7 焊接施工管理

（1）焊接施工開工條件。

①焊接施工開工前，按規(guī)定審查焊工資格證書的合格項(xiàng)目與施焊部位是否相符，并填寫焊工登記表。

②開工前檢查有無焊接工藝評定以及是否覆蓋所有焊縫的材料、焊接方法、厚度等，同時編制焊接工藝規(guī)程或焊接工藝卡。

③對上述兩條檢查完畢，填寫《開工條件檢查、核查記錄表》交監(jiān)理工程師審查批準(zhǔn)后方可開工施焊。

（2）焊接現(xiàn)場所有防風(fēng)、防雨措施，焊接環(huán)境（風(fēng)速、相對濕度）應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）施工隊(duì)的焊接管理員施工前應(yīng)向焊工和有關(guān)人員對焊接工作進(jìn)行詳細(xì)的交底，隨時解決施工中出現(xiàn)的問題。

（4）焊工必須嚴(yán)格按焊接工藝說明書（焊接工藝卡）要求檢查坡口的加工、清理及組對質(zhì)量，焊接過程中要精心施工。對不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的坡口有權(quán)拒絕施焊。

（5）焊前預(yù)熱及焊后熱處理。

①在施工方案中應(yīng)有預(yù)熱和熱處理的詳盡條款，否則應(yīng)編制熱處理作業(yè)指導(dǎo)書，其預(yù)熱和熱處理參數(shù)應(yīng)符合焊接工藝文件的要求。

②對需進(jìn)行焊前預(yù)熱及焊后熱處理的焊縫，由專人負(fù)責(zé)并嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行。

③預(yù)熱可用氧乙炔焰或電加熱方式進(jìn)行，直徑不大于Dg50且壁厚小于3.5 mm的管道焊縫可用氧乙炔焰熱處理，用測溫筆或表面溫度儀測溫；其他所有焊縫必須使用專用的燃?xì)夂腿加脱b置或用電加熱進(jìn)行熱處理。熱處理使用熱電偶測溫并自動記錄溫度曲線。

（6）施工隊(duì)（或班組）施工負(fù)責(zé)人應(yīng)指定專人進(jìn)行焊接施工記錄，記錄內(nèi)容如下：

①施工氣候條件（包括天氣、相對濕度和氣溫）。

②Ⅰ、Ⅱ級管道焊縫以及有記錄要求時的施焊記錄。

③焊前預(yù)熱、焊后熱處理記錄。

（7）焊縫焊完后，焊工應(yīng)清除表面熔渣及飛濺物，并對焊縫外觀進(jìn)行自檢，不合格部位進(jìn)行打磨、修整或補(bǔ)焊，然后按規(guī)定標(biāo)識本人鋼印代號（詳見《焊接管理規(guī)定》）。

（8）施工隊(duì)焊接管理員收集整理焊接交工和存檔資料。

3.8 焊接檢驗(yàn)

（1）外觀檢查：所有焊縫均應(yīng)由焊接檢查人員進(jìn)行外觀檢查。記錄Ⅰ、Ⅱ級管道焊縫的檢查結(jié)果。不合格焊縫應(yīng)通知焊工進(jìn)行修整或返修。

（2）超聲波或射線探傷檢查。

①由焊接管理員填寫探傷委托單，聯(lián)系探傷和返修。高強(qiáng)鋼或有延遲裂紋傾向的鋼種的探傷工作必須在焊后24 h之后進(jìn)行。

②局部探傷及擴(kuò)探焊縫部位由焊接檢查人員確定。

③探傷工作應(yīng)與施工密切配合，并及時出具探傷結(jié)果報告。

（3）磁粉或滲透探傷前，施工負(fù)責(zé)人應(yīng)安排人員將焊縫及兩側(cè)表面打磨平整。

（4）保存所有探傷檢查的原始記錄。

（5）凡一次合格率低于70%的焊工，應(yīng)及時通知項(xiàng)目部質(zhì)檢站，令其下崗培訓(xùn)后重新考試上崗。

3.9 焊縫返修

（1）焊縫無損探傷檢查不合格必須進(jìn)行返修，返修后仍按原探傷方法檢查。

（2）焊縫返修一般由施焊焊工本人進(jìn)行，也可由操作技能較高的焊工進(jìn)行。返修應(yīng)由探傷評片人員確認(rèn)缺陷性質(zhì)及位置，焊工徹底清除缺陷且修整好坡口后方可補(bǔ)焊。

（3）一、二次返修按原施工工藝進(jìn)行，三次以上返修應(yīng)由焊接工程師制訂返修方案，經(jīng)專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)后進(jìn)行，必要時由公司焊接工程師審核、總（副總）工程師批準(zhǔn)。

3.10 焊接交工與存檔資料

（1）項(xiàng)目部焊接施工資料實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化管理，按容器、管道、建筑鋼結(jié)構(gòu)等工程項(xiàng)目的不同，分別建立規(guī)定的統(tǒng)一表格型式。

（2）工程部應(yīng)明確規(guī)定交工資料與存檔資料目錄。

4 結(jié)論

對于化工建設(shè)施工企業(yè)而言，承建的大部分項(xiàng)目是化工廠，焊接工程質(zhì)量決定了工程的質(zhì)量。作為施工技術(shù)管理者，在工作中要不斷的學(xué)習(xí)、積累和總結(jié)，使之形成寶貴的焊接知識和經(jīng)驗(yàn)以及工作的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，這樣才能更好地保證焊接質(zhì)量。

：

[1]《石油化工低溫鋼焊接規(guī)程》SH/T 3525-2004[S].

[2]《石油化工異種鋼焊接規(guī)程》SH/T 3526-2004[S].

[3]《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50236-98[S].

[4]陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[5]劉中青，劉 凱.異種金屬焊接技術(shù)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[6]陳裕川.焊接工藝評定手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.