氩电联焊工艺-低压甲醇

氩－电联焊工艺

贵州开磷息烽合成氨有限责任公司 贵州开磷集团剑化异地搬迁工程

30万吨/年合成氨项目

低压甲醇单元管道安装工程施工

氩 电 联 焊 施 工 方 案

编 制： 李欣 职称： 技术员

审 核： 丁扬 职称： 助理工程师

批 准： 蒋庆东 职称： 总工程师

中国化学工程第十三建设公司

2010年9月5日

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氩－电联焊工艺

目录

一、工程概况： ........................................................................................................... 3 二、施工准备 ............................................................................................................... 3 三、管道焊接 ............................................................................................................... 3 四、“氩－电联焊”工艺 ............................................................................................. 3 五、气焊 ....................................................................................................................... 6 六、手工电弧焊 ........................................................................................................... 6 七、全氩弧焊 ............................................................................................................... 7 八、焊接检验 ............................................................................................................... 7 九、焊接热处理 ........................................................................................................... 8 十、焊接安全 ............................................................................................................... 8

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氩－电联焊工艺

一、工程概况：

1、贵州开磷集团剑化异地搬迁工程30万吨/年合成氨项目低压甲醇单元。该单元管道安装包括工艺管线及管架制作安装,中压管道2115.5米管，级别GC2和GC3，压力等级为PN6.4，其中材质为20G，1929.9米，其余部分为15CrMoG和0Cr18Ni9。

中低压管道1915米管道级别GC2和GC3。 ２、工程特点

该工程施工特点，输送介质易燃易爆可燃等，进气压差大。阀门手、自控起动，应采取妥善的保护措施。部分管道需机械除锈和化学清洗处理。工程位于扩建厂区内，保持文明施工。因焊接要求很高，特编制《氩－电联焊焊接工艺》。

二、施工准备

１、操作人员：

主要操作人员以管工、电焊工、气焊工为主，起重工、油漆工、钳工等配合工种。 ２、主要施工机具

施工机具主要为汽车起重机、电焊机、逆变焊机、砂轮切割机、坡口机、空气压缩机、弯管机、电动试压泵、导链、千斤顶、气割工具、手握砂轮机、水平尺、扳手、管钳、手锤等。

三、管道焊接

１、高压管道全部采用氩－电联焊。 ２、焊条、焊丝

材质20#钢E4315（J427）、E4303（J422）、规格Φ3.2～Φ4.0焊条。钢号为H08MnA和H08A、规格Φ2～Φ2.5焊丝。20G焊条J427，规格2.5-4.0，焊丝J50。材质16Mn使用J507焊条。材质15CrMo钢使用R307焊条。材质10MoWVNb钢使用J507MoW焊条。氩气纯度99.9％。

四、“氩－电联焊”工艺

由于钨极氩弧焊有电弧稳定，穿透力强，保护效果好等众多优点，因而在管道焊接中越来越被广泛地应用。同时，因为其焊接成本高、对坡口质量和施焊环境要求较严，其应用范围又受到了一定的限制。目前，在压力管道的管道焊接中，主要用于打底封焊，以保证背面成形质量，其余各层采用成本较低、操作容易的手工电弧焊。这就是“氩－电联焊”工艺。我们以Φ60×3.5mm的水平固定管子对接为例来进行介绍。

１、“氩－电弧焊”所需的设备及工具

焊机最好选用带有高频引弧装置的氩弧/电弧焊两用焊机，如ZX7－400ST等，但高频引弧装置容易老化、损坏，焊枪也因为带有控制开关而显得较重。所以，实际上简易氩弧装置更被广泛应用，它只需要1台直流焊机和一套焊枪装置即可。它的优点是设备价格低廉，操作简单，缺点是因为刮擦引弧，容易损伤钨极和产生夹钨。

焊枪应选用气冷式氩弧焊机，因为它具有重量轻，结构简单，接管线方便等优点，而水冷式焊枪因为有冷却水管路而显得笨重，同时必须有畅通的冷却水，所以在安装现场基本不用水冷焊枪。气冷焊枪的选择应根据所用的电流而定，压力管道的焊接在一般选用QQ－85o/150-1。

氩气流量计选用AT-15或AT-30，其作用是将瓶内高压降低至焊接时所用的低压，并保持稳定的流量。

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除此之外，还需要配备磨光机、卡管器、锉刀、砂纸、白布、丙酮等组对和清洗的工具和物品。

２、焊接材料

1)氩弧焊丝：牌号TIG-J50，规格Φ2.5mm，可采用上海电力修造总厂的产品； 2)盖面焊条：型号E4303或E5015等规格Φ2.5mm； 3)钨棒：型号WCe-20，规格Φ2.0～Φ2.5mm； 4)氩气：纯度应达到99.9%。 ３、坡口准备 60o+5o

0.5～1.0 0～1.5 图10－28 坡口形式及尺寸简图

管子组对前，管端要用机加手段制成V形坡口，其尺寸图10-28。

坡口两侧10～20mm范围内的铁锈应用磨光机或锉刀清除干净，直至露出金属光泽，并用丙酮清洗，去除油污和水分。

４、定位焊

定位时，先用卡管器将待焊的两管固定、校直，使其同心，然后用氩弧焊点固。定位焊缝位置时在时种的3、9、12点，长度10～15mm，厚2～3mm。定位焊缝是正式焊缝的一部分，要与正式焊缝同等对待，其工艺见氩弧焊接工艺。同时由于点固时工件温度低，卡固也不是特别牢，所以更易产生缺陷，因而更应引起重视，发现缺陷，要磨掉重焊。

５、氩弧焊打底焊接工艺 1)工艺参数：钨极伸出长度6～8mm；氩气流量8～9L/min；焊接电流90～100A；电压15V左右。

2)引弧：若焊机带有高频引弧装置，将焊机的钨极端头对准坡口根部，逐渐接近母材，打开开头，电弧即可引燃；无引燃装置时，应在坡口外径轻轻将钨极与母材刮擦引弧，然后将电弧拉到坡口内。水平管口一般分左右两半圈进行焊接，先焊右半圈，后焊左半圈。如图10-28。

3)引弧后，控制弧长在2～3mm，对坡口根部两侧加热，待钝边熔化形成熔池后，即可填丝焊接。为保证背面成形良好，焊丝熔化金属应送至坡口根部。为防止始焊处产生裂纹，始焊速度要慢些，并多填些焊丝，使焊缝加厚。

4)焊接过程中，焊枪与管子、焊丝的夹角应保持不变。焊枪喷嘴与管子轴线呈90o，与管子切线呈85o～105o，与焊丝呈90°

10o～15o 75o～90o

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10o～15o ② 90° 图10－30 小径管全位位置焊焊枪角度 5)焊接时，电弧应交替加热坡口根部和焊丝端头，控制坡口两侧熔透均匀，保证管内壁焊缝成形均匀。

6)右半圈焊到平焊位置时，应减小焊丝填充量，并使焊缝减薄，便于左半圈接头。在距平焊位置约8mm的“2”点灭弧（图10－29），灭弧前应连送几滴填充金属，以防缩孔，并将氩弧移至坡口一侧，燃后熄弧，待熔池颜色完全变暗后，停止送气。

、

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1 10－20 3

图10－29 水平固定管的焊接方法 １、２－先焊半圆的起点、终点； ３、４－后焊半圆的起点、终点。

7)焊接过程中，钨极不得与焊丝、工件相接触，防止夹钨和钨极烧损。

8)焊丝端部应始终处于氩气保护之中，送丝动作要轻，不得扰动氩气保护层。防止空气侵入。更不能象气焊那样在熔池中搅拌，而是以左手拇指、食指、中指捏紧焊丝，靠手臂和手腕的上、下反复动作，将焊丝端部的熔滴送入熔池。

9)左半圈与右半圈的焊接基本相同。每半圈应尽量一气呵成，若被迫中断，接头处应焊成或磨成斜坡，不能有死角；重新引弧的位置应在原弧坑后面，使焊缝重叠20～30mm，重叠处一般不加或少加焊丝；熔池要贯穿到接头的根部，以确保接头处熔透。

10)打底层焊缝需经自检合格后，进行填充盖面。

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６、电弧焊盖面

1)打底焊之后，应立即进行盖面焊接。

2)盖面焊接用Φ2.5mm的焊条，电流65～70A左右，电压23V左右。

3)盖面焊接的操作手法与钢架焊接的平、立、仰焊三种位置的盖面焊基本一致，以小摆幅的月牙形或横向锯齿形连弧法或以快速断弧法施焊。

4)前半圈收弧时，要向弧坑稍填些铁水，使弧坑呈斜坡状，为后半圈收绵创造条件；后半圈引弧时，应在前半圈始焊处前10mm左右，并熔掉前半圈焊缝10mn左右；后半圈收弧时应向熔池多填几滴铁水，以防止出现弧坑裂纹。

5)盖面焊时，焊条摆幅和前进速度都要均匀，从而使焊缝平滑、整齐、美观；焊缝表面不得有气孔、裂纹、夹渣等缺陷。

五、气焊

气焊的优点是所需设备简单，焊接位置变化慢，容易操作，焊接质量也能基本保证；其缺点是效率低，穿透力弱，容易产生过热组织。所以，在压力管道的焊接中，气焊主要用于小管径(≤57mm)、薄壁(≤3mm)的管子焊接。

１、气焊所需器具

氧气瓶、乙炔瓶若干（比例大约为3:1），氧气、乙炔等管各60m，氧气、乙炔减压阀各 一套，焊枪等。

２、焊材

焊丝用H08A焊丝或Φ2.5mm的低碳钢焊条芯；气体用工业纯氧和溶解乙炔，数量大约为3:1。即消耗3瓶氧气时要消耗1瓶乙炔。

３、焊前准备

焊前应先将坡口两侧20mm内和焊丝表面的油污、锈锈、氧化物等清除干净，直至露出金属光泽。

４、定位焊：先用卡管器将待焊管口固定并校直，再在相隔90o的时钟3、6、9点熔透点焊，焊缝长度10mm，厚度2.0mm，焊接工艺与正式焊相同。

５、焊枪选用H01-6.3号焊嘴，火焰用中性焰。 ６、操作要点：

1）分两半圈进行焊接，先焊右半圈，后焊左半圈，这与“氩－电联焊”工艺完全相同，其起焊和终焊位置见图10－29。

2）首先在图10－29中的“1”处用火焰适当加热，将熔池前沿形成略大于组对间隙的熔孔，保证根部熔透，然后使焰心端部距熔池4～5mm，维持熔孔的前移和焊丝的熔化。焊矩与焊丝的配合要适当，焊矩划圆圈前进，焊丝始终浸在熔池中，不断搅拌熔池，以利填充和杂质逸出。

3)在焊接过程中，要根据熔池的变化，不断调整焊矩位置，当熔池增大时，应立即移开火焰，使熔池稍微冷却后再焊。焊嘴离熔池不要过高或过低，过高会使焊丝熔化比母材快而且火焰穿透性较差，不易形成熔孔和背面成形；过低则会使焰心触及熔池金属，使焊缝易产生夹渣、气孔等缺陷。

4)焊至定位焊缝时，应将定位焊缝逐点熔入熔池中，并多抬几次火焰，防止过烧。焊至平焊位置“2”点处，应将熔池填满后，慢慢提起火焰，脱离熔池，熄弧。

5）后半圈与前半圈的焊接基本相同，只是起焊和终焊的位置都要与前半圈重叠10mm左右，即起焊和终焊位置为图10－29中的“3”和“4”点。

六、手工电弧焊

手工电弧焊在管子焊接中应用的也较广泛其工艺与“氩－电联焊”基本相同，只是打底

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层也是手工电弧焊，而与氩弧焊有关的设备和准备就不需要了。

用电焊打底时，应在仰焊位置“6”点以前5～10mm处的坡口面上引弧至焊缝间隙内，使焊条在两钝边间微微横向摆动，当钝边熔化，铁水与焊条熔滴连在一起时，焊条上送铁水至坡口底部，使整个电弧的2/3在管内燃烧，形成第一个熔池。

随着焊接的向上进行，焊条角度不断变化仰焊及下爬坡部位时，焊条与管子切线上倾角呈80o～85o，在立焊位置时为90o，在上爬坡部位时呈85o～90o，在平焊时为80o左右。

当焊至定位焊缝根部时，将焊条向下压，听到“扑扑”声后，快速向前施焊，到定位焊缝另一端时，焊条在接头处稍停，并向下压一下，听见“扑扑”声，恢复原来手法。

收弧时，将焊条在接头逐渐引向坡口斜前方或将电弧往回拉10mm左右，再慢慢提高电弧，使熔池逐渐变小，填满弧坑。

打底焊条一般用Φ2.5mm的焊条，电流一般为75～85A。

打底焊一般采用快速断弧法施焊，熟练焊工也可采用连弧法。

打底层焊完后，要彻底清除焊渣，仔细检查，确认无缺陷后，再进行填充或盖面焊。 盖面焊与“氩－电联焊”完全相同。

七、全氩弧焊

全氩弧焊即打底、盖面全用氩弧焊，由于其线能量小，保护效果好，因而焊缝的机械性能要优于其它方法焊接的焊缝，但由于对施焊环境要求严，操作手法较难掌握，焊接成本也高，因而应用得并不是很普及，特别是在压力管道的安装中很少采用。

全氩弧焊工艺与“氩－电联焊”的氩弧打底工艺基本相同，只是用氩弧焊盖面时，焊枪横向摆动幅度稍大，焊接速度稍慢，其余同打底焊。

综前所述，变压吸附脱碳管子的焊接方法较多，但应用较广的主要是手工电弧焊，“氩－电联焊”和气焊，其次还有全氩弧焊。大家在实际安装过程中，可根据自身的装备情况和技术水平选择最佳的方案。

八、焊接检验

焊接检验是控制焊接质量的重要环节，压力管道的焊接检验应包括焊前检验、中间检查和焊后检验。

１、焊前检验 （1）焊材检验

焊材使用前，要复验材质证明书和实际质量，焊条不能有脱皮、偏心、潮湿等缺陷，焊丝不能锈蚀，否则，不能用于管道承压部件的焊接。同时，还要检查焊条的烘烤和发放记录，用于承压部件焊接的焊条必须按说明书进行烘烤。

（2）坡口检查

焊前应检查坡口尺寸、组对间隙是否符合要求，坡口两侧的锈污、水迹是否清理干净。 （3）设备器具检查

焊前应检查焊机是否处于良好状态，必要时应进行试焊。其它器具如减压阀、流量计、焊枪等也应提前检查，及时发现问题，确保焊接过程质量。

２、中间检查

中间检查主要是对前道焊缝进检查，当确认无缺陷后，才能进行下道焊接。 ３、焊后检验 （1）外观检查

1）焊后逐一清除焊渣，进行外观检查，焊工自检、互检要100％进行，然后，焊接专职检查员要进行适当抽检；

2）焊缝外观质量应符合下列要求：焊缝高度不得低于母材，焊缝与母材应圆滑过渡；焊

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缝及其热影响区表面应无裂纹、未熔合、夹渣、弧坑和气孔等，焊缝咬边深度不应大于0.5mm，两侧咬边总长度不应大于焊缝总长的20％，且不应大于40mm。

（2）割、代样检查

对于合成管子焊缝，应在同部件上切取0.5％的对接接头做检查试件，但不得少于一套试样所需接头数；当现场切取确有困难时，可用模拟试件代替。割、代样检查的内容主要包括外观检查、机械性能试验、断口检查、射线检验等。

（3）无损检测

1）管道焊缝的射线探伤，应在外观检查合格后进行；抽查的数量应为焊接接头总数的2％～5％，射线探伤应符合（GB3323）《钢熔化焊焊接接头射线照相和质量分级》的有关规定，底片质量不应低于AB级；Ⅱ级为合格。(GB50235-97规定建设单位同意可以使用超声波替代射线检测) Ⅱ级为合格。

2）当射线探伤结果不合格时，除应对不合格焊缝进行返修并检验外，还应对该焊工所焊的同类焊接接头增做不合格数的双倍复检，当复检仍有不合格时，应对该焊工焊接的同类焊缝全部做探伤检验。

九、焊接热处理

由于合成装置所用钢材20G、15CrMo、10MoWVN、16Mn，厚度都在30mm以上，所以在现场安装焊接时，一般都需要进行热处理。

十、焊接安全

由于焊接要用电、氧气、乙炔等危险物质，焊缝金属温度高，焊接弧光强等原因，焊接时要时刻注意安全，除应遵守《焊接与切割安全》的有关规定外，重点应注意以下几点：

（1）焊机要有良好的接地，并有防雨、雪等措施；

（2）焊接过程中，不得随意开合焊机电闸，或调整电流极性、大小转换开头；

（3）氧、乙炔瓶不能曝晒，且相距不少于10m，周围不能有火源；乙炔瓶应尽量直立，斜放时，与地面倾角不能小于45℃；

（4）电焊时，应穿戴好劳保防护用品，以防止触电、烫伤和灼伤； （5）高空作业时，应拴牢安全带，搭稳脚手架。 （6）其它

1）焊接前，应制定焊接工艺并进行评定，根据评定结果，制定详细的工艺指导书。 2）施焊焊工在上岗前应进行培训，并按《锅炉压力容器焊工考试规则》进行考试，合格后方准其担任相应项目的焊接工作。

3）无损检测人员必须取得劳动部门颁发的Ⅱ级无损检测人员资料证，才能担任相应的检测工作。

4）要及时做好焊接记录，并保存完好，直至工程交工。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xfdx.html