4.1  焊接工艺评定和焊工技能评定

所有管道承压元件的焊接，包括承压件与非承压件的焊接，必须采用经评定合格的焊接工艺,并由合格焊工进行施焊。焊接工艺评定和焊工技能评定应分别符合JB 4708 及《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定。

4.2  焊接材料

4.2.1  焊接材料(包括焊条、焊丝、焊剂及焊接用气体)使用前应按设计文件和相关标准的规定进行检查和验收。焊接材料应具有质量证明文件和包装标记。

4.2.2  焊接材料的储存应保持适宜的温度及湿度。室内应保持干燥、清洁，相对湿度应不超过60%。

4.2.3  库存期超过规定期限的焊条、焊剂及药芯焊丝，应经复验合格后方可使用。复验应以考核焊接材料是否产生可能影响焊接质量的缺陷为主，一般仅限于外观及工艺性能试验。但对焊接材料的使用性能有怀疑时，可增加必要的检验项目。

规定期限自生产日期始，可按下述方法确定：

(1) 焊接材料质量证明书或说明书推荐的期限；

(2) 酸性焊接材料及防潮包装密封良好的低氢型焊接材料为两年；

(3) 石墨型焊接材料及其他焊接材料为一年。

4.2.4  焊条的烘干规范可参照焊接材料说明书。焊丝使用前应按规定进行除油、除锈及清洗处理。

4.2.5  使用过程中应注意保持焊接材料的识别标记，以免错用。

4.3  焊接环境

4.3.1  焊接的环境温度应能保证焊件的焊接温度和焊工技能不受影响。环境温度低于0℃时，应符合现行国家规范《压力管道规范 工业管道》GB/T 20801.4的规定。

4.3.2  焊接时的风速应不超过下列规定，当超过规定时，应有防风设施：

(1) 手工电弧焊、埋弧焊、氧乙炔焊：8m/s；

(2) 钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊：2m/s。

4.3.3  焊接电弧1 米范围内的相对湿度应符合下列规定：

(1) 铝及铝合金焊接：应不大于80%；

(2) 其他材料焊接：应不大于90%。

4.3.4  当焊件表面潮湿、覆盖有冰雪、雨水以及刮风期间，焊工及工件无保护措施时，应停止焊接。

4.4  焊前准备

4.4.1  坡口制备

(1) 坡口加工应符合现行国家规范《压力管道规范 工业管道》GB/T 20801.4的规定。坡口表面应光滑并呈金属光泽，热切割产生的熔渣应清除干净。

(2) 坡口形式和尺寸应符合设计文件和焊接工艺规程的规定。典型的对接接头坡口型式和尺寸见下图。

图4.4.1  典型的对接接头坡口型式和尺寸

(3) 当设计文件和相关标准对坡口表面要求进行无损检测时，无损检测及对缺陷的处理必须在施焊前完成。

4.4.2  清理

焊件坡口及内外表面，应在焊接前按下表要求进行清理，去除油漆、油污、锈斑、熔渣、氧化皮以及加热时对焊缝或母材有害的其它物质。

表4.4.2  焊件坡口及其内外表面的清理

(1) 对接接头的组对应符合以下规定

●对接接头的组对应内壁齐平，内壁错边量应符合设计文件、焊接工艺规程或下表的规定。

表4.4.3  管道组对内壁错边量

(1) T2-T1≤10mm           (2) T2-T1＞10mm         (3) T2-T1≤5mm

外侧齐平

     (4) T2-T1≤10mm                        (5) T2-T1＞10mm

内侧齐平

                              (6)

内外侧均不齐平

注1：用于管件时，如受长度，图(1)、(4)、(6)中的15°角可改为30°。

图4.4.3-1  不等壁厚对接焊件的端部加工

(2) 支管连接接头的组对应符合以下规定：

●安放式支管的端部制备及组对应符合图4.4.3-2中(a)、(b)的要求。

●插入式支管的主管端部制备及组对应符合图4.4.3-2中(c)的要求。

●主管开孔与支管组对时的错边量应不大于m 值[见图4.4.3-2中(a)、(b)]，必要时可堆焊修正。

g—— 根部间隙，按焊接工艺指导书的规定。 

m—— 错边量，其值应不大于3.2mm或0.5--Tb (取较小值)，其中--Tb为支管名义厚度。

图4.4.3-2  支管连接接头的组对

(3) 组对间隙接头的根部间隙应控制在焊接工艺指导书允许范围内。

(4) 除设计文件规定的管道预拉伸或预压缩焊口外，不得强行组对。需预拉伸或预压缩的焊接接头，组对时所使用的工卡具应在整个焊缝焊接及热处理完毕并经检验合格后方可拆除。

(5) 焊件组对时应垫置牢固，并应采取措施防止焊接和热处理过程中产生附加应力和变形。

4.4.4  定位焊缝

(1) 定位焊缝焊接时，应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并应由合格焊工施焊。

(2) 定位焊缝的长度、厚度和间距应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂。

(3) 根部焊接前，应对定位焊缝进行检查。如发现缺陷，处理后方可施焊。

(4) 焊接的工卡具材质宜与母材相同或为JB 4708 中的同一类别号。拆除工卡具时不应损伤母材，拆除后应将残留焊疤打磨修整至与母材表面齐平。

4.4.5  焊接设备

焊接设备及辅助装备等应处于正常工作状态，安全可靠，仪表应定期校验。

4.5  焊接的基本要求

4.5.1  焊缝(包括为组对而堆焊的焊缝金属)应由经评定合格的焊工，按评定合格的焊接工艺指导书(WPS)进行焊接。

4.5.2  除工艺或检验要求需分次焊接外，每条焊缝宜一次连续焊完，当因故中断焊接时，应根据工艺要求采取保温缓冷或后热等防止产生裂纹的措施。再次焊接前应检查焊层表面，确认无裂纹后，方可按原工艺要求继续施焊。

4.5.3  在根部焊道和盖面焊道上不得锤击。

4.5.4  焊接连接的阀门施焊时，所采用的焊接顺序、工艺以及焊后热处理，均应保证不影响阀座的密封性能。

4.5.5  不得在焊件表面引弧或试验电流。设计温度≤-20℃的管道、淬硬倾向较大的合金钢管道、不锈钢及有色金属管道的表面均不得有电弧擦伤等缺陷。

4.5.6  内部清洁要求较高且焊接后不易清理的管道、机器入口管道及设计规定的其他管道的单面焊焊缝，应采用氩弧焊进行根部焊道焊接。

4.5.7  规定焊接线能量的焊缝，施焊时应测量电弧电压、焊接电流及焊接速度并作记录。焊接线能量应符合焊接工艺指导书的规定。

4.5.8  规定焊缝层次时，应检查焊接层数，其层次数及每层厚度应符合焊接工艺指导书的规定。

4.5.9  规定层间温度的焊缝，应测量层间温度，层间温度应符合焊接工艺指导书的规定。

4.5.10  多层焊每层焊完后，应立即进行清理和目视检查。如发现缺陷，应消除后方可进行下一层焊接。

4.5.11  规定进行层间无损检测的焊缝，无损检测应在目视检查合格后进行，表面无损检测应在射线照相检测及超声波检测前进行，经检测的焊缝在评定合格后方可继续进行焊接。

4.5.12  每个焊工均应有指定的识别代号。除工程另有规定外，管道承压焊缝应标有焊工识别标记。所采用的标记方法应符合现行国家规范的规定。对无法直接在管道承压件上作焊工标记的，应用简图记录焊工识别代号，并将简图列入交工技术文件。

4.6  焊缝设置

管道焊缝的设置应避开应力集中区，便于焊接和热处理，且应符合下列规定，但夹套管除外。

(1) 直管段上两对接环焊缝中心面间的距离，当公称直径大于或等于150mm 时，应不小于150mm；当公称直径小于150mm 时，应不小于管子外径。

(2) 管道环焊缝距离弯管(不包括弯头)起弯点不得小于100mm，且不得小于管子外径。

(3) 管道环焊缝距支、吊架净距应不小于50mm。需热处理的焊缝距支、吊架不得小于焊缝宽度的5 倍，且不得小于100mm。

(4) 不宜在焊缝及其边缘上开孔。当不可避免而必须在焊缝上开孔或开孔补强时，应对以开孔中心为中心的开孔直径1.5 倍或补强板直径范围内的焊缝进行无损检测，确认焊缝合格后，方可进行开孔。补强板覆盖的焊缝应磨平。

4.7  角焊缝

4.7.1  角焊缝(包括承插焊缝)可呈凹或凸形，焊缝尺寸应符合下图的规定。

(a)凸形等边角焊缝                     (b)凹形等边角焊缝

(c)凸形不等边角焊缝               (d)凹形不等边角焊缝

注1：等边角焊缝的焊脚尺寸为焊缝最大内切等腰直角三角形的股长，焊缝厚度为0.7 倍焊脚尺寸。

注2：不等边角焊缝的焊脚尺寸为内切于焊缝截面的最大直角三角形的股长。

图4.7.1  角焊缝的形式和尺寸

4.7.2  平焊法兰或承插焊法兰的填角焊缝应符合图4.7.2-1的规定。其它承插焊接头的最小焊接尺寸应符合图4.7.2-2的规定。

(a) 双面角焊          (b) 法兰面角接及背面角焊         (c) 承插焊法兰

注：Xmin 取直管名义厚度的1.4倍或法兰颈部厚度两者中的较小值。

图4.7.2-1  平焊法兰和承插焊法兰的角焊缝

t――计算厚度；

Cx――取1.25t和3mm中较大者。

图4.7.2-2  除法兰外的其他承插焊接头的最小焊缝尺寸

4.8  支管的焊接连接

支管与主管的焊接连接应符合图4.8所示的支管连接焊缝形式和下述焊缝尺寸的规定：

(f) 对接式

注：tc ——填角焊缝有效厚度，取0.7--Tb或6.4mm中的小者。

--Tb——支管名义厚度。

--Th——主管名义厚度。

--Tr——补强圈或鞍形补强件的名义厚度。

tmin——--Tb或--Tr，取小者。

图4.8  支管连接的焊接接头形式

4.8.1  安放式焊接支管或插入式焊接支管的连接，包括整体补强的支管座，应采用全焊透的坡口焊缝，盖面的角焊缝厚度应大于等于填角焊缝有效厚度，见[4.8(a)和(b)]。

4.8.2  补强圈或鞍形补强件的焊接应符合下列规定：

(1) 补强圈应采用全焊透的坡口焊缝连接到支管上，盖面的角焊缝厚度应大于等于填角焊缝有效厚度[见图4.8(c)和(d)]。

(2) 鞍形补强件与支管连接的填角焊缝厚度应大于等于0.7 tmin[见图4.8(e)]。

4.8.3  补强圈或鞍形补强件外缘与主管连接的角焊缝厚度应大于等于0.5--Tr[见图4.8(c)、(d)和(e)]。

4.8.4  补强圈和鞍形补强件应与主管、支管很好地贴合。应在补强圈或鞍形补强件的高位(不在主管轴线处)开一通气孔用于焊缝焊接和检漏时的通气。补强圈或鞍形补强件可采用多块拼接组成，但拼接焊缝应与母材等强度，且每块拼板均应开通气孔。

4.8.5  应在支管与主管的连接焊缝检查和修补合格后，再进行补强圈或鞍形补强件的焊接。

4.9  焊缝返修

4.9.1  返修前应对缺陷产生的原因进行分析，提出相应的返修措施。

4.9.2  补焊应采用经评定合格的焊接工艺，并由合格焊工施焊。预热和焊后热处理应与原焊接要求相同。

4.9.3  同一部位(指焊补的填充金属重叠的部位)的返修次数超过两次时，应重新制定返修措施，经总工程师批准后方可进行返修。

4.9.4  返修后应按原规定的检验方法重新检验，并连同返修及检验记录(明确返修次数、部位、返修后的无损检测结果)一并记入交工技术文件。

4.9.5  要求焊后热处理的管道，应在热处理前进行返修。如在热处理后进行焊接返修，返修后应重新热处理。

4.10  焊接检验

4.10.1  目视检查

(1) GC2、GC3级管道100%的纵缝应进行目视检查，但国家现行标准《压力管道规范 工业管道》GB/T 20801有规定的除外。

(2) 焊缝目视检查比例应符合表4.10.1的要求，应对每一焊工或焊接操作工所焊的焊缝进行目视检查。

表4.10.1  检查等级、方法和比例a

4.10.2  焊接接头目视检查应按表4.10.2的规定。

表4.10.2  焊接接头目视检查质量验收标准

(1) 焊接接头表面无损检测应符合以下规定：

●检查比例应不低于表4.10.1和表4.10.3的规定。

表4.10.3  制作过程中纵缝检查方法和检查比例

●验收标准按JB/T 4730规定的Ⅰ级合格(PT 或MT)标准。

(2) 焊接接头的射线照相检测和超声波检测

●检查比例应不低于表4.10.1和表4.10.3 的规定，抽样检查时，固定焊的焊接接头不得少于检测数量的40%。

●管道的名义厚度小于或等于30mm 的对接环缝应采用射线照相检测，名义厚度大于30mm的对接环缝可采用超声波检测代替射线照相检测；当规定采用射线照相检测但由于条件需改用超声波检测代替时，应征得设计单位和建设单位的同意。

●焊接接头的射线检测和超声波检测验收标准为：

① 环焊缝的检测应符合JB/T 4730-2005对压力管道环焊缝的检测要求，纵焊缝的检测应符合JB/T 4730-2005对锅炉和压力容器对接焊缝的检测要求，角焊缝及T型接头的超声波检测也应符合JB/T 4730-2005对锅炉和压力容器角焊缝及T型接头的检测要求；

② 100%射线检测的焊接接头按JB/T 4730-2005的Ⅱ级合格，抽样或局部进行射线检测的焊接接头按JB/T 4730-2005的Ⅲ级合格；

③ 100%超声波检测的焊接接头按JB/T 4730-2005的Ⅰ级合格，抽样或局部进行超声波检测的焊接接头按JB/T 4730-2005的Ⅱ级合格。

●管道的公称直径≥500mm时，对每条环缝应按表4.10.1的检查比例进行局部检测。管道的公称直径＜500mm 时，可根据环缝接头数。按表4.10.1的检查比例进行抽样检测。凡进行检测的环缝，应包括其整个圆周长度。

●被检焊缝的选择应包括每个参加产品焊接的焊工或焊接操作工所焊的焊缝，同时也应在最大范围内包括与纵缝的交叉点。当环缝与纵缝相交时，应包括检查长度不小于38mm 的相邻纵缝。

(3) 局部无损检测的焊接接头位置及检查点应由建设单位或检验机构的检验人员选择或批准。

4.10.4  无损检测工艺参见第五章相关内容。下载本文