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16MnDR焊接工艺规程

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钢制球形储罐(16MnDR)焊接工艺规程

1 范围

本标准规定了钢制球形储罐焊接的基本要求。

本标准适用于焊条电弧焊、气体保护焊等方法焊接的钢制球形储罐。 2 引用标准

GB150-1998 钢制压力容器

GB50094-98 球形储罐施工及验收规范 GB12337-1998 钢制球形储罐 GB/T5117-1995 碳钢焊条 GB/T5118-1995 低合金钢焊条 GB/T14958-1994 气体保护焊用钢丝 JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定 JB4730-1994 压力容器无损检测 3 焊接材料

3.1 焊接材料包括焊条、焊丝、气体、电极和衬垫等。 3.2 焊接材料选用原则

应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能,并结合球形储罐的结构特点、使用条件及焊接方法综合考虑选用焊接材料,必要时通过试验确定。

焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满

足图样规定的技术条件要求。对各类钢的焊缝金属要求如下: 3.2.1 相同钢号相焊的焊缝金属

低合金钢的焊缝金属应保证力学性能,且其抗拉强度不应超过母材标准规定的上限值加30Mpa。 3.2.2 不同钢号相焊的焊缝金属

不同强度钢号的碳素钢、低合金钢的焊缝金属应保证力学性能,且其抗拉强度不应超过强度较高母材标准规定的上限值。

3.3 焊接材料应有产品质量证明书,并符合相应标准的规定。施焊单位按质量保证体系规定验收与复验,合格后方准使用。材质为16MnDR的球罐,其球壳的对接焊缝以及直接与球壳焊接的焊缝,应选用低氢型药皮焊条J507RH,焊条应按批号进行扩散氢复验。扩散氢试验方法应按现行国家标准《电焊条熔敷金属中扩散氢测定方法》GB/T3965的规定进行,烘干后的实际扩散氢含量应小于等于6ml/100g.

3.4 焊接材料应满足图样的技术要求,并按JB4708规定通过焊接工艺评定。 3.5

焊接材料熔敷金属硫、磷含量规定应与母材一致,选用

GB/T5118标准规定的焊条,还应符合下列要求:

型号为E××××-G的焊条应规定出焊缝金属夏比V型缺口冲击吸收功。

4 焊接工艺评定和焊工

4.1 焊接工艺评定前,应针对钢板的钢号、厚度、焊接方法及焊接材

料,选取适宜的方法进行裂纹试验。

4.2 施焊下列各类焊缝的焊接工艺必须按JB4708标准评定合格。焊缝金属和热影响区的低温夏比(V型缺口)冲击试验的合格标准,应按现行国家标准GB150-1998 《钢制压力容器》的要求确定,且不得低于母材性能。

a) 受压元件焊缝; b) 与受压元件相焊的焊缝; c) 熔入永久焊缝内的定位焊缝; d) 受压元件母材表面堆焊、补焊; e) 上述焊缝的返修焊缝;

4.3 施焊下列各类焊缝的焊工必须按《锅炉压力容器焊工考试规则》规定考试合格。

a) 受压元件焊缝; b) 与受压元件相焊的焊缝; c) 熔入永久焊缝内的定位焊缝; d) 受压元件母材表面耐蚀堆焊。 5 焊前准备 5.1 焊接坡口

焊接坡口应根据图样要求或工艺条件选用标准坡口或自行设计。选择坡口形式和尺寸应考虑下列因素:

a) 焊接方法;

b) 焊缝填充金属尽量少;

c) 避免产生缺陷;

d) 减少残余焊接变形与应力; e) 有利于焊接防护; f) 焊工操作方便; 5.2 坡口准备

碳素钢和标准抗拉强度下限值不大于540Mpa的强度型低合金钢可采用冷加工方法,也可采用热加工方法制备坡口。

5.3 焊接坡口应保持平整,不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷,形式和尺寸应符合相应规定。

5.4 坡口表面及两侧(以离坡口边缘的距离计焊条电弧焊各10mm,气体保护焊各20mm)应将水、铁锈、油污、积渣和其它有害杂质清理干净。

5.5 焊条按规定烘干、保温(并应符合下列要求),J507RH焊条的烘干温度及保持时间为350℃×1h;焊丝需去除油、锈;保护气体应保持干燥;

a) 焊接材料应设专人负责保管、烘干和发放;

b) 焊接材料的储存库应保持干燥,相对湿度不得大于60%,焊接材料使用前,应按有关规定进行烘干。

c)烘干后的焊条应保存在100℃~150℃的恒温箱中,药皮应无脱落和明显裂纹。

d)焊条在保温筒内不宜超过4小时。超过后,应按原烘干制度重新干燥。重复烘干次数不宜超过二次。

5.6 预热

5.6.1 根据母材的化学成分、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法和焊接环境等综合考虑是否预热,必要时通过试验确定。16MnDR推荐的预热温度见下表.

16MnDR推荐的预热温度

钢号 厚度,mm 32 16MnR 38 50

5.6.2 不同钢号相焊时,预热温度按预热温度要求较高的钢号选取。 5.6.3 采取局部预热时,应防止局部应力过大。预热的范围为焊缝两侧各不小于焊件厚度的3倍,且不小于100mm。预热温度应距焊缝中心线50mm处对称测量,每条焊缝测点应不少于3对.

5.6.4 需要预热的焊件在整个焊接过程中应不低于预热温度。 5.6.5 当用热加工法下料、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时,亦需考虑预热要求。

5.7 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。

5.8 定位焊及工卡具焊接

a) 焊接工艺以及对焊工的要求应与球壳焊接相同。

b)要求预热后焊接的球壳,在定位焊及工卡具焊接处,至少应

预热温度,℃ 75-125 100-150 125-175 在150mm范围内进行预热。

c)定位焊缝的长度不小于50mm,引弧点和熄弧点应在坡口内。 d)工卡具的焊接,引弧点和熄弧点应在工卡具焊道上。严禁在非焊接位置任意引弧和熄弧。

e)工卡具拆除时,不得损伤球壳板。切除后应打磨平滑。 6 焊接

6.1 焊前应按接头编制焊接工艺规程(推荐表格见压力容器焊接工艺卡),焊工应按图样、工艺文件、技术标准施焊。 6.2 焊接环境

6.2.1 焊接环境出现以下任一情况时,须采取有效防护措施,否则禁止施焊。

a)风速:气体保护焊时大于2m/s,手工焊时大于8m/s; b)相对湿度大于90%; c)雨雪环境; d)焊件温度低于-5℃

(注:焊接环境的温度和相对湿度应在距球罐表面500~1000mm处测得)。

6.2.2 对不需预热的焊件,当焊件温度低于0℃时,应在始焊处100mm范围内预热到15℃以上,方可进行焊接.

6.3 应在引弧板或坡口内引弧,禁止在非焊接部位引弧。纵焊缝应在引出板上收弧,弧坑应填满。

6.4 防止地线、电缆线、焊钳与焊件打弧。

6.5 电弧擦伤处的弧坑需经修磨,使其均匀过渡到母材表面,修磨的深度应不大于该部位钢材厚度δs的5%且不大于2mm,否则应予补焊。 6.6 施焊过程中应严格控制焊接线能量,每条焊道的线能量都不高于评定合格数值的上限。

6.7 球罐焊接时,应采用多层多道焊,各焊层焊道的接头应尽量错开。 6.8 受压元件角焊缝的根部应保证焊透。

6.9 双面焊须清理焊根,显露出正面打底的焊缝金属。对于自动焊,若经试验确认能保证焊透,亦可不作清根处理。 6.10 接弧处应保证焊透与熔合。

6.11 施焊过程中应控制层间温度不超过规定的范围,当焊件预热时,应控制层间温度不得低于预热温度。

6.12 每条焊缝应尽可能一次焊完。当中断焊接时,对冷裂纹敏感的焊件应及时采取后热、缓冷等措施。重新施焊时,仍需按规定进行预热。

6.13 采用锤击消除残余应力时,第一层焊缝和盖面层焊缝不宜锤击。 6.14 引弧板、引出板、产品焊接试板不应锤击拆除。 7 焊后整体热处理

7.1 符合下列条件之一的球罐应在压力试验之前进行焊后整体热处理:

7.1.1图样要求进行焊后整体热处理者; 7.1.2图样注明有应力腐蚀的球罐。

7.1.3图样注明盛装毒性为极度或高度危害物料的球罐。

7.1.4球壳板厚度大于或等于16mm的16MnDR低温球罐。 7.2 热处理工艺

7.2.1热处理温度应按图样要求,也可参照下表,但均应经焊接工艺评定进行验证。

16MnDR的焊后热处理规范 电弧焊焊后热处理温钢号 度℃ 按1h/25mm计算,且16MnDR 625±25 不小于1h. 7.2.2 热处理恒温时间,按球壳厚度每25mm恒温1h计算,且不少于1h。

7.2.3 升温至400℃以上时,升温速度宜控制在50~80℃/h。 7.2.4 降温时,降温速度宜控制在30~50℃/h,400℃以下自然冷却。

7.2.5 400℃以上升温和降温时,球壳表面上相邻两测温点的温差不得大于130℃。 7.3 保温要求

7.3.1球罐的人孔、接管、连接板及从上支柱与球壳连接焊缝的下段算起向下至少1000mm长度的支柱应进行保温。 7.3.2热处理时,保温层外表温度应不高于60℃。 7.4 测温系统

7.4.1测温点应均匀布置在球壳表面,相邻两测温点的间距宜为

最短保温时间h 4500mm。距人孔与球壳环焊缝边缘200mm以内及产品焊接试板上,必须设测温点。

7.4.2温度宜进行连续自动记录。仪表精度应达到1%的要求。 8 焊缝返修

8.1对需要焊接返修的缺陷应当分析产生原因,提出改进措施,按评定合格的焊接工艺,编制焊接返修工艺。 8.2焊缝同一部位返修次数不宜超过二次。

8.3 返修前需将缺陷清除干净,必要时可采用表面探伤检验确认。 8.4 待补焊部位应开宽度均匀、表面平整、便于施焊的凹槽,且两端有一定坡度。

8.5 如需预热,预热温度应较原焊缝适当提高。 8.6 返修焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同。 9 产品焊接试板

9.1产品焊接试板的制备要求

9.1.1 试板应由施焊球壳的焊工,采用施焊球壳时相同的条件和焊接工艺焊接。多个焊工焊接的球壳,做焊接试板的焊工由组焊单位的检验部门指定。

9.1.2 每台球罐应按施焊位置做三块产品焊接试板(横焊、立焊和平焊加仰焊)。

9.1.3 若球罐进行焊后整体热处理,应将产品焊接试板对称布置在球壳热处理高温区的外侧,并与球壳紧贴,与球罐一起进行热处理。 9.2 产品焊接试板的尺寸和试样的截取,试样的检验与评定应按

GB150附录E的规定。

9.3产品焊接应做焊缝金属和热影响区的低温夏比(V型缺口)冲击试验,其冲击试验温度和合格指标应符合现行国家标准GB150-1998 《钢制压力容器》对母材的要求。

9.3.1 试验温度为球罐的设计温度或按图样规定 9.3.2试样按GB150附录E进行检验与评定。

9.4当试样评定结果不能满足GB150附录E的要求时,允许按GB150附录E的规定取样进行复验。如复验结果仍达不到要求时,则该球罐的产品焊接试板被判为不合格。

9.5 当产品焊接试板被判为不合格时,允许将试板及其所代表的球罐重新进行热处理,然后按上述要求重新进行试验。 10 焊接检验

10.1焊接检验主要方面 10.1.1焊前:

a)母材、焊接材料;

b)焊接设备、仪表、工艺装备; c)焊接坡口、接头装配及清理; d)焊工资格; e)焊接工艺文件。 10.1.2 施焊过程中:

a)焊接规范参数; b)执行焊接工艺情况;

c)执行技术标准情况; d)执行图样规定情况。 10.1.3 焊后:

a)实际施焊记录; b)焊缝外观及尺寸; c)焊后热处理; d)产品焊接试板; e)无损检测; f)压力试验; g)致密性试验。

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