壓力管道焊接工藝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)

1、壓力管道設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:壓力管道焊接工藝設(shè)計(jì)2.1工作壓力：5MPa 2.2工作溫度：-1080攝氏度 2.3外形：圓柱體 2.4工質(zhì)：原油 2.5材料：L245管線鋼設(shè)計(jì)要求:3.1壓力管道結(jié)構(gòu)受力分析 3.2強(qiáng)度計(jì)算，確定最小壁厚3.3焊接工藝分析 3.4編寫焊接工藝卡 3.5.編寫熱處理工藝卡 3.6繪制焊接工藝草圖一、總體概述長(zhǎng)輸管道作為鐵路、公路、海運(yùn)、民用航空和長(zhǎng)輸管道五大運(yùn)輸行業(yè)之一，其輸 送介質(zhì)除常見的石油、天然氣外，還有工業(yè)用氣體如氧氣、二氧化碳、乙烯、液氧等 介質(zhì)。大部分輸送介質(zhì)管道在國(guó)內(nèi)均有成功建設(shè)和運(yùn)行業(yè)績(jī)。近幾年，我國(guó)管道建設(shè)發(fā)展非常迅速。在管線的建設(shè)施工中，環(huán)焊

2、縫焊接方法從 傳統(tǒng)的手工焊、管道下向手工焊、半自動(dòng)下向焊到現(xiàn)在的全自動(dòng)焊，管線的鋼級(jí)從Q235、16Mn、L290（X42 ）、L360（X52 ）、L415（X60）、L450（X65）和 L485（X70）提高到目前的L550（X80），直徑從200mm增加到1219 mm,水管線直徑已超過2000 mm,壁厚從6 mm增加到30 mm,輸送壓力從4MPa增加到15MPa。從廣義上理解，壓力管道是指所有承受內(nèi)壓或外壓的管道，無論其管內(nèi)介質(zhì)如何。壓力管道是管道中的一部分，管道是用以輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量、控 制和制止流體流動(dòng)的，由管子、管件、法蘭、螺栓連接、墊片、閥門、其他組成件

3、或 受壓部件和支承件組成的裝配總成。壓力管道具有以下特點(diǎn)：（1）、壓力管道是一個(gè)系統(tǒng)，相互關(guān)聯(lián)相互影響，牽一發(fā)而動(dòng)全身。（2）、壓力管道長(zhǎng)徑比很大，極易失穩(wěn)，受力情況比壓力容器更復(fù)雜。壓力管道內(nèi)流 體流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜，緩沖余地小，工作條件變化頻率比壓力容器高（如高溫、高壓、低 溫、低壓、位移變形、風(fēng)、雪、地震等都有可能影響壓力管道受力情況） 。（3）管道組成件和管道支承件的種類繁多， 各種材料各有特點(diǎn)和具體技術(shù)要求， 材 料選用復(fù)雜。（4）、管道上的可能泄漏點(diǎn)多于壓力容器，僅一個(gè)閥門通常就有五處。（5）、壓力管道種類多，數(shù)量大，設(shè)計(jì)，制造，安裝，檢驗(yàn)，應(yīng)用管理環(huán)節(jié)多，與壓 力容器大不相同。運(yùn)輸管道

4、承受著所運(yùn)輸介質(zhì)的壓力和溫度的作用，同時(shí)還遭受所通過地帶各種自 然環(huán)境和人為因素的影響，對(duì)鋼材的強(qiáng)度、韌性、以及可焊性提出了相當(dāng)高的要求， 在使用過程中可能發(fā)生各種破漏或斷裂事故。為確保管道的安全運(yùn)行和預(yù)防管道事故 產(chǎn)生應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工和操作三方面這首，其中設(shè)計(jì)中的合理選擇材料和焊接工藝是相 當(dāng)重要的。二、受力分析內(nèi)容：參照標(biāo)準(zhǔn)：SHJ.41-91石油化工企業(yè)管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范1. 管道柔性設(shè)計(jì)的任務(wù)壓力管道柔性設(shè)計(jì)的任務(wù)是使整個(gè)管道系統(tǒng)具有足夠的柔性，用以防止由于管系的溫度、自重、內(nèi)壓和外載或因管道支架受限和管道端點(diǎn)的附加位移而發(fā)生下列情況1）因應(yīng)力過大或金屬疲勞而引起管道破壞；2）管道接頭處泄

5、漏；3）管道的推力或力矩過大，而使與管道連接的設(shè)備產(chǎn)生過大的應(yīng)力或變形，影響設(shè)備正常運(yùn)行；4）管道的推力或力矩過大引起管道支架破壞。2. 分析步驟：1)2)3)4)工程規(guī)定管道的基本情況用固定點(diǎn)將復(fù)雜管系劃分為簡(jiǎn)單管系，盡量利用自然補(bǔ)償用目測(cè)法判斷管道是否進(jìn)行柔性設(shè)計(jì)5） L型U型管系可采用圖表法進(jìn)行應(yīng)力分析 立體管系可采用公式法進(jìn)行應(yīng)力分析6)7)8)宜采用計(jì)算機(jī)分析方法進(jìn)行柔性設(shè)計(jì)的管道采用CAESAR II進(jìn)行應(yīng)力分析調(diào)整設(shè)備布置和管道布置10）設(shè)置、調(diào)整支吊架11）設(shè)置、調(diào)整補(bǔ)償器12）評(píng)定管道應(yīng)力13）評(píng)定設(shè)備接口受力14）編制設(shè)計(jì)文件15）施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)9)、L245管線鋼的化學(xué)

6、成分及力學(xué)性能鋼種1力學(xué)性能化學(xué)成分屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度伸長(zhǎng)率CSiMnSP1MPakg/mm2MPakg/mm2不大于不大于不大于不大于L2452451.415210.261 '1.150.0300.030L245就是一種低壓流體卷制管，其性能和 20#無縫管差不多參照GB50316-2000工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范四、管壁厚度計(jì)算4.1材質(zhì)：L245、工作壓力為4MPa、工作溫度：-1080C4.2公稱外徑壁厚理論質(zhì)量試驗(yàn)壓力/mpamm管體公差/mm允許公差kg/mL210L2451290l230355.6-0.755.214.648.333.847.88.66.455.114.55.3

7、8.99.87.161.0255.99.810.97.967.745.66.510.912.14.3對(duì)壓力管道來說，大多數(shù)都屬于薄壁管子，故當(dāng) S < D/6或P/ct < 0.385時(shí)，受內(nèi)壓直 管理論壁厚計(jì)算公式可按下式計(jì)算：S=Px D+C1+C22 xc t x +P式中P設(shè)計(jì)壓力，MPa；D管子外徑，mm；S 管子的理論計(jì)算壁厚，mm；ct 設(shè)計(jì)溫度下材料的許用應(yīng)力，MPa;一一焊縫系數(shù)。對(duì)無縫鋼管，=1;C1腐蝕余量，mm；mm。C2管子壁厚負(fù)偏差，當(dāng)S> D/6或p/ct > 0.385時(shí)，直管壁厚應(yīng)按厚壁管道計(jì)算公式確定。 對(duì)于外壓直管的壁厚，應(yīng)根據(jù)GB

8、15 0鋼制壓力容器規(guī)定的方法確定。4.4壁厚等級(jí)的確定將上式的計(jì)算值先按四舍五入的原則進(jìn)行園整，然后查相應(yīng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，與計(jì)算值 最接近且稍高的對(duì)庇壁厚就是該管道的公稱壁厚。對(duì)應(yīng)有管子表號(hào)時(shí)，就用管子表號(hào)表示，無對(duì)應(yīng)管子表號(hào)時(shí)，就用壁厚值表示。管子表號(hào)或壁厚值所表示的參數(shù)就是該 管道的公稱壁厚等級(jí)。管道上其他組成件（如彎頭、三通、異徑管、封頭等），也以上述確定的數(shù)字或代號(hào) 表示其公稱壁厚等級(jí)，并由此確定它們與管子是等強(qiáng)度的。由以上數(shù)據(jù)和公式，可以得到該管道的外徑 D1為355.6mm，壁厚為5.2mm內(nèi)徑為342.2mm五、L245管線鋼的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)分析5.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及材質(zhì)分析5.1.1、產(chǎn)品

9、結(jié)構(gòu)（詳見工藝草圖）外徑D1為355.6mm,壁厚為5.2mm內(nèi)徑為342.2mm的L245管線鋼。產(chǎn)品為直 焊縫。鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）15.1.2、材質(zhì)性質(zhì)分析（1）、化學(xué)性能分析鋼號(hào)CSiMnPSL2450.130.240.760.0220.014鋼號(hào)(T s/Mpab/MpaS 5/ %沖擊吸收功（-20 r）/JL2453804852256（2）、材質(zhì)的力學(xué)性能分析X70 ,L245鋼的力學(xué)性能2（3）焊接性的分析L245是一種優(yōu)質(zhì)非合金鋼,GB/ T9711.2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的碳當(dāng)量為0142，實(shí)際碳當(dāng)量為0123，供貨的狀態(tài)是正火，組織為鐵素體加珠光體，無脆硬傾向,焊接性較好。該次工

10、藝評(píng)定的壁厚范圍為11 mm，厚度不大，考慮施工方便及經(jīng)濟(jì)性，一般對(duì)于 單純L245 - L245的焊接接頭焊前無預(yù)熱要求。綜合考慮這種鋼的焊接冷裂紋敏 感性，為了保證良好的焊接接頭質(zhì)量，避免焊接冷裂紋的產(chǎn)生，確定預(yù)熱溫度為100 C,層間溫度為100C150 C .六、焊接材料及焊接規(guī)范（附：焊接工藝卡）6.1焊接材料的選擇6.1.1焊絲的選擇H08MnNiMoA型焊絲的化學(xué)成分為保證焊接接頭的強(qiáng)韌性,采用H08MnNiMoA型焊絲4，采用CHF602型焊劑。 其中焊絲以及焊劑的化學(xué)成分如下表：型號(hào)CSiMnCrMoNiSPH08 Mn NiMoA0.100.251.20-1.60<

11、0.200.30-0.500.300.030.30SJ101堿性燒結(jié)焊劑的化學(xué)成分（%）型號(hào)SIO2+TiO2CaO+MgOAI2O3+ MnOCaF2SPSJ10115 2230 3515 2020 250.0160.036.1.2焊條直徑規(guī)范板厚為2-8m m,焊接位置為平焊，熔滴過渡形式為短路過度，內(nèi)外焊絲都采用直 徑為3mm的焊絲。此處如果選擇焊絲直徑為3mm,電流相同時(shí)，隨著焊絲直徑的減 少，熔深要增加。6.1.3焊接電流的選擇焊接電流的作用是溶化焊絲和工件， 同時(shí)也是決定熔深的決定因素。焊接電流隨 著焊絲直徑和過渡形式的不同而發(fā)生變化，內(nèi)焊電流選擇范圍為 500-700A，外焊絲

12、埋弧自動(dòng)焊的電流為800A。6.1.4焊接電壓的選擇電弧電壓是焊接一個(gè)重要的參數(shù)。電弧電壓的大小決定著電弧的長(zhǎng)短和熔滴過渡 形式，它對(duì)焊縫的成型，飛濺、焊接缺陷以及力學(xué)性能有有很大的影響。電弧電壓對(duì)焊接過程及金屬間的冶金反映起著比焊接電流更大的作用，且隨著焊接直徑的減小，電壓的影響程度不多增大。6.1.5焊接速度的選擇焊接速度主要根據(jù)根據(jù)生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量。速度大，保護(hù)變差，同時(shí)是冷卻速度增加，使焊縫塑性降低，切不利于焊縫成形，易形成咬邊缺陷。焊接速度過慢，熔 敷金屬在電弧下堆積，電弧熱和電弧力受阻礙，焊道不均勻且焊縫粗大。在實(shí)際生 產(chǎn)過程中一般不超過0.5m/min6.1.6焊縫坡口的設(shè)計(jì)坡口

13、型式及參數(shù)不僅直接影響到焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)成本，而且將直接影響到焊接質(zhì)量。坡口角度的作用是使電弧能深入焊縫根部，滿足操作要求，保證焊縫根部焊透。 間隙的尺寸要合適，太小則不易焊透，太大則容易燒穿。鈍邊是保證第一層能焊透，同時(shí) 又防止燒穿。本處的焊縫坡口設(shè)計(jì)為詳見工藝圖。七、焊后熱處理7.1焊后熱處理的一般規(guī)定(1) 焊后熱處理應(yīng)按根據(jù)工程實(shí)際情況編制的熱處理工藝卡執(zhí)行。(2) 焊后熱處理應(yīng)在焊縫外觀質(zhì)量檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。對(duì)容易產(chǎn)生焊接延遲裂紋的管 材，焊后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行熱處理。(3) 進(jìn)行焊后熱處理應(yīng)根據(jù)鋼材的淬硬性，焊件的厚度、結(jié)構(gòu)、剛性、焊接方法及 使用條件等因素綜合考慮，常用管材焊后熱處理工藝參數(shù)

14、見表 7,焊接異種鋼焊條(焊 絲)及焊后熱處理溫度推薦表見表 &(4) 對(duì)非奧氏體異種鋼焊接時(shí)，應(yīng)按焊接性較差的一側(cè)管材選定焊后熱處理溫度， 但焊后熱處理溫度不應(yīng)超過另一側(cè)鋼材的臨界點(diǎn) AC1(5) 調(diào)質(zhì)鋼焊縫的焊后熱處理溫度，應(yīng)低于其回火溫度。(6) 焊后熱處理的加熱速率、恒溫時(shí)間及降溫速率應(yīng)符合下列規(guī)定(S壁厚、mm25.4加熱速率:升溫至300r后，加熱速率不應(yīng)超過200X S C/ h,且不大于200r/ho恒溫時(shí)間:碳素鋼每毫米壁厚為22.5分鐘，合金鋼每毫米壁厚為3分鐘，且不少于30分鐘。25.4冷卻速率:恒溫后的降溫速率，不應(yīng)超過275X S r/h,且不大于275r/h

15、,300r以下自然冷卻。7.2異種金屬焊接接頭的焊后處理要求，一般應(yīng)按合金成份較高的鋼材確定。鋼種焊后熱處理壁厚S( mm溫度(r)C> 30600650C Mn> 20C-0.5MO560590常用管材焊后熱處理溫度0.5Cr 0.5MOMn V6006506506701Cr 0.5MO> 101Cr 0.5MO V1.5Cr 1Mo- V2.25Cr 1Mo7007505Cr 1Mo9Cr 1Mo2Cr 0.5-WV任意壁厚7507803Cr-1Mo-Vti12Cr-1Mo-V7.3 焊后熱處理操作要點(diǎn):(1) 焊后熱處理操作前，操作人員應(yīng)認(rèn)真檢查電源連接是否正確，漏電保

16、護(hù)器是否靈敏，有無裸露的電源線及接頭，加熱器瓷環(huán)有無損壞，保溫是否符合熱處理工藝卡 要求，熱處理設(shè)備及管道是否接地良好。(2) 熱處理過程中必須嚴(yán)格按照熱處理工藝卡規(guī)定的工藝參數(shù)執(zhí)行，設(shè)專人觀察溫度指示儀有無異常，如發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)立即停止熱處理找出原因方可繼續(xù)進(jìn)行。(3) 在臨近恒溫溫度50 r時(shí)，應(yīng)逐漸減小電流、電壓，以使升溫速度逐漸減慢，平滑過渡至恒溫溫度。(4) 熱處理升降溫操作要平穩(wěn)，嚴(yán)禁電參數(shù)急速大跨度變化。(5) 熱處理工作結(jié)束后，操作者應(yīng)在自動(dòng)曲線圖上注明熱處理管線號(hào)、焊口號(hào)、操作者姓名及日期并寫出熱處理報(bào)告。7.4電加熱器及熱電偶安裝(1) 進(jìn)行熱處理時(shí)，每道焊口的測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱

17、布置在焊縫中心兩側(cè)，且不得少于兩3。點(diǎn)。水平管道測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)上下對(duì)稱布置。 測(cè)溫點(diǎn)處應(yīng)用砂輪打磨出金屬光澤。 熱電偶安 裝應(yīng)采用細(xì)鐵絲捆扎，為保證所測(cè)溫度為管子的實(shí)際溫度， 在熱電偶與加熱器之間應(yīng) 墊小塊保溫玻璃布進(jìn)行隔離，熱電偶及加熱器安裝詳圖見圖(2) 焊后熱處理的加熱范圍，每側(cè)不應(yīng)小于焊縫寬度的 3倍，且不小于25mm有淬 硬傾向或易產(chǎn)生延遲裂紋的管道焊縫兩側(cè)各不小于壁厚的五倍，且不小于 100mm并 力求受熱區(qū)的溫度均勻一致。加熱區(qū)以外100mn范圍內(nèi)應(yīng)用玻璃棉或硅酸鋁纖維氈進(jìn)7.5熱處理工藝(1)熱處理的加熱速度、恒溫時(shí)間及冷卻速度應(yīng)符合下列要求：加熱速度：升溫至300C后，加熱速度應(yīng)按

18、(205X25/ S ) C/h計(jì)算，且不大于 220 C /h。50°C。恒溫時(shí)間：非合金鋼為每毫米壁厚22.5min ;合金鋼為每毫米壁厚3min,且總 恒溫時(shí)間不得少于30min。在恒溫時(shí)間內(nèi)，最高與最低溫度差應(yīng)小于冷卻速度：恒溫后的冷卻速度應(yīng)按(60x25/ S ) C /h計(jì)算，且不得大于260 C /h , 冷至300 C后可不控制。(2)異種鋼焊接接頭的焊后熱處理，應(yīng)按兩側(cè)鋼材及所用焊條(焊絲)綜合考慮。 熱處理溫度一般不超過合金鋼成分低側(cè)鋼材下臨界點(diǎn)Ac1,可參見表8執(zhí)行。八、焊接檢驗(yàn)8.1焊接檢驗(yàn)主要方面8.1.1焊前焊接材料的選擇焊接設(shè)備、儀表、工藝裝備；焊接坡口

19、、接頭裝置及清理；焊工資格；焊接工藝文件.(5)8.1.2施焊過程中(1)焊接規(guī)范參數(shù)；(3)執(zhí)行焊接工藝情況；執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)情況；執(zhí)行圖樣規(guī)定情況.(4)8.1.3焊后(1)實(shí)際施焊記錄;(3)焊縫外觀及尺寸；后熱、焊后熱處理；產(chǎn)品焊接試板、焊接工藝紀(jì)律檢查試板(5)無損檢驗(yàn)；(6)致密性試驗(yàn).焊按異種鋼的焊條（焊絲）及焊后熱處理溫度推薦表c5-占JffAJSIt話 KVH1IS 伽曲 TEJHoSMuArTlQJil'i1 -A-S3h-btCM乩結(jié) 5"Hj汕HnR 小V- rTGRPia_ Jh 1 PT rrtJi I也和kWrJtt TkfrJ'1屁1，珈S

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