天然气管道焊接作业指导书要点.pdf

连云港天然气有限公司高压 输气管线工程 焊 接 作 业 指 导 书 编制单位：连云港天然气管道工程有限公司 日期： 2011-3-20 （一）、电焊作业指导书 为确保生产、安装和服务的质量，使生产过程在受控状态下进行， 根据国家职业技能鉴定教材内容，结合我处电焊作业实际情况，特制 定电焊作业工艺规范。 一、 对人员、设备、安全的要求 1、对从事电焊作业的人员，必须经过培训、考试合格、取得国家 颁发的特殊工种操作证方能上岗作业。 2、从事电焊作业的人员，必须按照GB9448 88焊接与切割 的要求，正确执行安全技术操作规程。 3、应确认电焊机技术状况良好。氧气、乙炔、发生器，经专业部 门检查合格，方能投入使用。 二、 手工电弧焊的工艺参数 焊接工艺参数（焊接规范）是指焊接时，为保证焊接质 量而选定的诸物理量。 A、焊接位置的种类： 1、平焊：平焊是在水平面上任何方向进行焊接的一种 操作方法。由于焊缝处在水平位置，溶滴主要靠自重过度，操作技术 比较容易掌握， 可以选用较大直径焊条和较大焊接电流，生产效率高， 因此在生产中应用较为普遍。如果焊接工艺参数选择和操作不当，打 底时容易造成根部焊瘤或未焊透，也容易出现熔渣或熔化金属混杂不 清或溶渣超前而引起的夹渣。常用平焊有对接平焊、T 形接头平焊和 搭接接头平焊。 2、立焊： 是在垂直方向进行焊接的一种操作方法，由于受重力作 用，焊条溶化所形成的溶滴及溶池中的金属要下淌，造成焊缝成形困 难，质量受影响。因此，立焊时选用的焊条直径和焊接电流均应小于 平焊，并采用短弧焊接。 3、横焊： 是在垂直面上焊接水平焊缝的一种操作方法。由于溶化 金属受重力作用，容易下淌而产生各种缺陷，因此要采用短弧焊接， 并选用较小直径焊条和较小焊接电流以及适当的运条方法。 4、仰焊：焊缝位于燃烧电弧的上方，焊工在仰视位置进行焊接。 仰焊劳动强度大，是最难焊的一种焊接位置。由于仰焊时，熔化金属 在重力作用下较易下淌，溶池形状和大小不易控制，容易出现夹渣。 未焊透，凹陷现象，运条困难，表面不易焊得平整。焊接时，必须正 确选用焊条直径和焊接电流，以便减少溶池的面积，尽量使用厚药皮 焊条和维持最短的电弧，有利于溶滴在很短时间内过渡到溶池中，促 使焊缝成形。 B、焊条种类和牌号的选择 主要根据母材的性能、接头的刚性和工作条件选择焊条，焊接一 般碳钢和低合金钢主要是按等强原则选择焊条的强度级别，对一般结 构选择酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。（见表 111） C、焊电源种类和极性的选择 手弧焊时采用的电源有交流和直流两大类，根据焊条的性质进行 选择。通常，酸性焊条可同时采用交、直流两种电源，一般优先选用 交流弧焊机。碱性焊条常采用反接、酸性焊条如使用直流电源时通常 采用正接。采用低压高流电源，一般电焊机容量多在545 仟伏安之 间。 D、焊条直径 可根据焊件厚度进行选择，厚度越大，选用的焊条直径应越粗， 见表 11。但厚板对接接头坡口打底焊要选用较细焊条，另外接头形 式不同，焊缝空间位置不同，焊条直径也有所不同。如：T 形接头应 比对接接头使用的焊条粗些，立焊、横焊等空间益比平焊时所选用的 应细一些。立焊最大直径不超过5mm ，横焊和仰焊直径不超过4mm 。 表 11 焊条直径与焊件厚度的关系（mm ） 焊件厚度2 3 45 612 13 焊条直径2 3.2 3.2 4 45 46 表 111 普低钢焊接材料选用 钢材级别焊条焊丝焊 剂 30kg 结 422 结423 结 426 结427 H08A H08MnA HJ431 35kg 结 502 结503 结 506 结507 不开坡口 H08A HJ431 中板开坡口 H08MnA H10Mn2 HJ431 厚板开坡口 H10Mn2HJ350 40kg 结 506 结507 结 553 结556 结 557 不开坡口 H08MnA H10Mnsi 中板开坡口 H10Mn2 HJ431 厚板开坡口 H08MnMOA HJ350 45kg 结 556 结557 结 606 结607 H08MnMOA HJ431 HJ350 50kg 结 707 H08Mn2MOA H08Mn2MOVA HJ350 HJ250 55kg 结 707 H08Mn 2MOVA HJ350 HJ250 E、焊接电流的选择： 焊接电流是手弧焊最重要的工艺参数，也是焊工在操作过程中唯 一需要调节的参数，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。选择 焊接电流时，要考虑的因素很多，如焊条直径、药皮类型、工件厚度、 接头类型、焊接位置、焊道层次等。但主要由焊条直径、焊接位置和 焊道层次来决定。 (1) 、焊条直径：焊条直径越粗，焊接电流越大，每种直径的焊条 都有一个最合适的电流范围。 表 12 各种直径焊条使用电流的参考值 焊条直径（mm ）1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 6 焊接电流（ A）2540 4065 5080 100130 160210 260270 260300 （2） 、焊接位置：在平焊位置焊接时，可选择偏大些的焊接电流。 横、立、仰焊位置焊接时，焊接电流应比平焊位置小10% 20% 。角焊 电流比平焊电流稍大些。 （3） 、焊道层次：通常焊接打底焊道时，特别是焊接单面焊双面成 形的焊道时，使用的焊接电流要小，这样才便于操作和保证背面焊道 的质量；焊填充焊道时，为提高效率，通常使用较大的焊接电流；而 焊盖面焊道时， 为防止咬边和获得较美观的焊缝，使用的电流稍小些。 另外，碱性焊条选用的焊接电流比酸性焊条小10% 左右。 不绣钢焊条比碳钢焊条选用的电流小20% 左右等。总之，电流过大过 小都易产生焊接缺陷。电流过大时，焊条易发红，使药皮变质，而且 易造成咬边、瓢坑等缺陷，同时还会使焊缝过热，促使晶粒粗大。 F、焊接速度：在保证焊缝所要求的尺寸和质量的前提下，由焊工 根据情况灵活掌握。速度过慢，热影响区加宽，晶粒粗大，变形也大； 速度过快，易造成未焊透，焊缝成形不良等缺陷。 G 、焊接层数的选择：在厚板焊接时，必须采用多层焊或各层多道 焊。多层焊的前一条焊道对后一条焊道起预热作用，而后一条焊道对 前一条焊道起热处理作用（退火成缓冷） ，有利于提高焊缝金属的塑性 和韧性。每层焊道厚度不大于4mm 5mm 。 H、碳素钢的焊接工艺要点： （一）低碳钢：焊接性能很好，一般不需要采取特殊工 艺措施，只要操作正确就不易产生缺陷，只有焊接环境温度较低，才 考虑予热，其具体情况见下表： 板厚（ mm ）环境温度（）予热温度（） 30 以下低于-30 100150 3050 低于-10 5170 低于 0 低碳钢手工电弧焊多用结422 焊条，重要结构选用结427 焊条， 母材的硫、磷含量偏高或钢板的厚度大，可选用结502 或结 507 焊条 为好。 （二）中碳钢：予热是保证中碳钢焊接质量的重要措施，含碳量 较低的中碳钢 （35 #、 40#） ， 予热至 150200即可；含碳量较高的 （50#、 55 #）则要预热至 250300，同时注意钢板的厚度大或接头的钢度大 时，预热温度应适当提高。焊接时要尽量减少母材金属向焊缝过渡以 减少焊缝金属碳的含量，一般要用小电流。特别是第一层焊缝，最易 产生贯穿性裂纹， 一般要选用抗裂性好的低氢焊条，如结 506、结 507， 这两种焊条用前必须烘干，用奥302 或奥 307 焊接，可不预热，但成 本太高。焊接后要使焊缝区慢慢冷却。 （三）高碳钢： 一般要预热至250350，并注意均匀缓慢加热， 焊接过程中焊缝附近始终保持这一温度。手工电弧焊要采用强度较高 的结 607 或结 707 低氢焊条， 使用前要经350400至少 2h，否则将 会产生氢裂纹。也可采用不绣钢焊条焊接时不必预热，但必须用小电 流，防止热影响区将脆化。焊接中为防止母材金属向焊缝过渡，一般 都要先在坡口面上堆焊一层，然后再焊满坡口。 焊接后焊件必须缓冷， 将焊件放入炉中进行650高温回火，会消除焊接残余应力和改善接 头的性能。 在中、低碳钢长大件焊接时（尤其是两轴断面系数不对称的断面 如角钢、槽钢及大焊件等）应先定位焊，然后再跳跃地分段、分层焊 接，并一边焊一边泼水或焊后一边加热一边泼水，必要加锤击（要视 其焊件性能而定） ，不使局部温度过高以免弯曲跷起和扭曲。 I 、焊接缺陷与外观检查： 常见焊接缺陷按其在焊缝中位置不同，可分为内部缺陷和外部缺 陷两类： 外部缺陷位于焊缝表面，用肉眼或低倍放大镜就可看到如焊缝外 形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、内凹、弧坑、表面气孔、表面裂纹 及表面夹渣等。 内部缺陷位于焊缝内部，必须通过无损探伤等方法才能发现，如 焊缝内部的夹渣、未焊透、未溶合、气孔、裂纹等。 三、 气焊焊接工艺 1、 碳素钢的气焊 、低碳钢的焊接。含碳量低于0.25%的钢称为低碳钢。 1) 、焊接性：因含碳量低，焊接性好，通常不需采用特殊工艺措 施，便可获得优质焊接接头。其主要特点如下： 、 塑性好，淬硬倾向小，焊缝及近缝区不易产生冷裂。 、 一般焊前不需预热，但对于大厚度结构或在寒冷地 区焊时，需要预热150左右。 、 在焊接沸腾钢时，由于钢中硫、磷等杂质含量较多， 有轻微产生裂纹倾向。 、 若火焰能率过大或焊接速度过慢等，就会产生热影 响区晶粒长大现象。 2)、气焊工艺：低碳钢的薄板常用气焊来焊接，其中以 1mm 3mm 应用最多。对于一般结构，可采用H08、H08A焊丝；对于重 要结构可采用H08MnA 、H15Mn 。焊丝直径可按板厚进行选择，一般情 况下不用溶剂。焊接时采用中性焰，乙炔消耗量可根据焊件厚度， 按公式 Q= （120120）（L/h ）进行计算。 、中碳钢的焊接。中碳钢的含碳量在0.25%0.6%之间。 1) 、焊接性：由于中碳钢的含碳量比低碳钢高。含碳量越高，板 厚越大，淬火敏感性也越大。如果焊件刚度较大，焊接工艺参数和焊 接材料选择不当，就易产生冷裂纹。由于溶池中有较高的含碳量，则 在焊接过程中产生的CO2就较多，因此焊缝容易产生气孔。 2)、气焊工艺：预热是中碳钢的主要工艺措施。尤其在焊接厚度、 刚度较大的焊件时，更需预热，以防产生冷、热裂纹，改善接头的塑 性。通常厚度大于3mm 的焊件，预热温度为250 350。焊接时， 可直接用气焊火焰进行预热，焊后逐渐抬高焊距使其缓冷。 气焊中碳素钢用的焊丝，其含碳量不得超过0.2%0.25%，如果焊 缝要求强度较高，可采用全金钢焊丝，如H08Mn 、H08MnA 、H15Mn 、 H10MnNi 、H12CrMoA 、H18CrMoA等。 由于中碳钢的溶点较低碳钢低，所以火焰能率要比低碳钢小10% 5% ，且火焰焰芯末端与溶池的距离以3mm 5mm 为宜， 以免过热。 施 焊时采用左焊法，焊后可锤击焊缝，以提高焊缝力学性能，降低接头 应力。 、高碳钢的焊接：高碳钢的含碳量大于0.60%。 1)、焊接性：由于高碳钢的含碳量比中碳钢还高，所以 其焊接性更差。主要是：焊缝区容易产生热裂纹。高碳钢的导热性能 也比低碳钢差，故在溶池及热影响区急剧冷却时，将产生脆性组织， 在结构中引起很大的应力集中，结果导致形成冷裂纹。 2)、气焊工艺 、 当焊接要求不高的焊件时，可采用低碳钢焊丝；当 焊接要求较高的焊件时，则选用与母材成分相同或相似的焊丝，甚至 选用合金结构钢焊丝。 、 可采用轻微碳化焰。 、 焊前进行预热，即将焊件坡口及其两边各25mm 30mm 范围内的金属， 连同引出板一起加热到800 900，最好将焊 接区域底垫铺的耐火砖表面也预热到红色，以利保温。 、 采用反面中间分段焊，以消除焊缝中裂纹。这种焊 法就是焊好正面后，在焊反面时选从焊件的中间向一则施焊，然后再 焊另一侧，接头重叠10mm 左右。 、 焊件焊好后应整体退火，以消除焊接残余应力。高 碳钢焊件也可以在焊后进行高温回火，回火温度700 800，这样 可以消除应力，防止产生裂纹，并改善焊缝的脆性组织。 2、 普通低合金钢的气焊 、普低钢的焊接特点 、 16Mn钢的气焊 气焊工艺与低碳钢相近。由于16Mn的淬硬倾向稍大， 所以要适当预热和缓冷，另外应避免合金元的烧损。焊接时，除按照 气焊工艺进行外，还需注意下列几点： 为了防止合金元的烧损，应采用中性焰或轻微碳化 焰施焊。焊丝可用H08Mn或 H08MnA ，对于一些不重要的焊件也可采用 H08A 。 焊接过程中火焰要始终覆盖着溶池，不横向摆动。 施焊中避免中间停顿，焊疑官尾时火焰必须缓慢离开溶池以防止合金 元素的烧损，避免产生气孔和夹渣等缺陷。 焊接结束后，应立即用火焰将接头处加热至暗红色 （600 650） ，然后缓慢冷却，以减少焊接应力和促进有害气体 （氢）的扩散，提高接头性能。 在低温环境中施焊时，焊前应有气焊接区稍微预 热。定位焊时，焊点不能太薄，焊点数量要适当增加，以防止定位焊 点产生裂纹。 （二）、钢筋对焊作业指导书 严格遵守焊接、切割、对焊设备使用安全技术规程 一、 对焊钢筋前必须具备以下条件： 1、 焊接电源电压必须符合对焊机牌上所规定的数值； 2、 焊接钢筋直径必须在焊机规定的范围内； 3、 电源开关、对焊机金属外壳，应该有良好的接地， 接地电阻不应大于4 欧姆（或与不大于4 欧姆的供电变压器接地线接 通） ； 4、 操作人员操作地面必须铺有木质（或胶质）绝缘板； 5、 对焊机供水管路必须畅通，并具有一定的压力； 6、 从开关至对焊机的绝缘导线，应无破损、漏电现象； 7、 对焊机室内温度应在8以上； 8、 对焊机周围应无易燃物； 9、 对焊机两极的铜块、夹具、铜块与极座的接触处必 须除锈，保证有良好的接触； 10、合上电源开关，按动焊接按钮，接通对焊变压器电源，检查 是否有异声、漏电和异常现象； 11、根据焊接形状，调整钳口，并使两钳口中心对正，随后按焊 接工艺的要求调整钳口的距离。 二、 对焊注意事项 1、 对焊前应清除钢筋头部约120mm 150mm 范围内的 铁锈、泥污，防止夹具和钢筋接触不良而引起“打火”； 2、 钢筋头有弯曲应予以调整或切除，钢筋头端部应除 去铁锈和泥污（或切除） ； 3、 当调换焊工或更换焊接钢筋的规格和品种时，应先 制作对焊件（不少于3 根）进行冷弯曲试验（冷弯曲试件长度为钢筋 直径的 5 倍加 150mm ） ，冷弯试验合格后，再对焊三根长5 倍钢筋直径 加 200mm （低碳钢热扎盘条拉力试件长为10 倍直径加 200mm ）的试件 交试验员作拉力试验，合格后，方能继续对焊； 4、 钢筋夹紧后应先作短时闪光试焊，停电后，用板手 再次紧固夹具，以便减少接触电阻； 5、 焊接参数应根据钢种特性、气温高低、水温高低、 电压、焊机性能等情况，由焊工自行修正； 6、 焊接中，应经常清除闪光区内挡板的结渣，用钢刷 清洁铜块面上的铁锈和结渣。 7、 应特别注意预热温度，防止钢筋熔化过度； 8、 对焊的顶锻压力，在无预热闪光焊接时，应为5 7kg/mm,在预热闪光时，应为34kg/mm； 9、 焊件焊完后，应保持接头红色变为黑色，才能松夹 具，平稳地取出钢筋，焊长钢筋时视其长度作一滚筒滑道，搬运应多 人轻抬、分批、分号轻放堆码，以免引起接头弯曲； 10、不同直径钢筋对焊，其截面之比不小于1.5 倍；尽量保持同 一轴线，误差不得超过2mm 。 11、焊接场地应设有防风、防雨措施。 三、 一批钢筋对焊完后，等待下次对焊时，应注意如下 事项： 1、 焊接好的钢筋应堆码整齐； 2、 切断对焊机的电源开关，锁上电源开关箱； 3、 冬季焊接，应放尽对焊机内的冷却水，有必要时通 高压风清除余水； 4、 保管好对焊机的工具和换挡钥匙； 5、 清洁对焊机周围的环境。 四、 对焊钢筋作业流程图： 检查 电极 夹具 除锈 接通电源 调整钳口 焊件除锈 对焊试件 成批对焊 钢 筋 拉 力 试 验 焊 接 过程 调 整 试验 合 格