工业管道安装预热及热处理作业指导书.doc

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1、工业管道安装预热及热处理作业指导书5.1 预热一般技术要求5.1.1 预热的必要性以及预热温度应在焊接工艺规程中规定，并经焊接工艺评定验证。5.1.2 当用热加工法切割、开坡口、清根、开槽或施焊临时焊缝时，亦应考虑预热要求。5.2 预热温度5.2.1 各种材料所要求和推荐的最低预热温度见表5.2.1。若环境温度低于0，表5.2.1中的推荐温度即为规定的预热温度。5.2.2 不同预热要求的材料焊接时，应符合表5.2.1中的较高预热温度要求。5.2.3 需要预热的多层(道)焊焊件，其层间温度应不低于预热温度。表5.2.1 预热温度母材类别较厚件的名义壁厚Mm规定的母材最小抗拉强度MPa最低预热温度

2、规定推荐碳钢(C)碳锰钢(C-Mn)254901025全部80全部49080合金钢(C-Mo、Mn-Mo、Cr-Mo)Cr0.5%134901013全部80全部49080合金钢(Cr-Mo)0.5%Cr2%全部全部150合金钢(Cr-Mo)2.25%Cr10%全部全部175马氏体不锈钢全部全部150a铁素体不锈钢全部全部10奥氏体不锈钢全部全部10a低温镍钢(Ni4%)全部全部958Ni钢、9Ni钢全部全部105Ni钢全部全部10铝、铜、镍、钛及其合金全部全部10a奥氏体不锈钢的层间温度宜小于150，马氏体不锈钢的层间最高温度为315。5.3 预热温度的测量5.3.1 预热温度应采用测温笔、热

3、电偶或其它合适方法进行测量并记录，以保证在焊前及焊接过程中达到和保持焊接工艺规程中规定的温度。测量仪表应经计量检定合格。5.3.2 热电偶可用电容储能放电焊直接焊在工件上，可不必进行焊接工艺评定和技能评定。热电偶去除后，应检查焊点区域是否存在缺陷。5.3.3 预热区域应以焊缝中心为基准，每侧距离应不小于焊件厚度的3 倍，且不小于25mm。5.4 中断焊接5.4.1 焊接中断时，应控制合理的冷却速度或采取其它措施防止对管道产生有害影响。5.4.2 再次焊接前，应按焊接工艺指导书的规定重新进行预热。5.5 弯曲和成形后的热处理5.5.1 除弯曲或成形温度始终保持在900以上的情况外，壁厚大于19m

4、m 的碳钢管弯曲或成形加工后，应按表5.5.1的规定进行热处理。表5.5.1 热处理基本要求母材类别名义厚度mm母材最小规定抗拉强度MPa金属热处理温度保温时间min/mm最短保温时间h布氏硬度b碳钢(C)、碳锰钢(C-Mn)19全部无196006502.41200合金钢(C-Mo、Mn-Mo、Cr-Mo)Cr0.5%19490无19全部6007202.41225全部4906007202.41225合金钢(Cr-Mo)0.5%Cr2%13490无13全部7007502.42225全部4907007502.42225合金钢(Cr-Mo)2.25%Cr3%和C0.15%13全部不要求13全部700

5、7602.42241合金钢(Cr-Mo)3%Cr10%和C0.15%全部全部7007602.42241低温镍钢(Ni4%)19全部无196006401.21马氏体不锈钢全部全部7307902.42241铁素体不锈钢全部全部无奥氏体不锈钢全部全部无187双相不锈钢全部全部a1.20.5a 对于双相不锈钢钢管，是否应进行焊后热处理不做具体规定，但热处理应符合材料标准要求。b 硬度要求应符合规范规定。设计有规定时，碳钢和奥氏体不锈钢的硬度可按本表取值。5.5.2 公称直径大于100mm或壁厚大于13mm 的碳钢、碳锰钢、铬钼合金钢、低温镍钢管弯曲或成形加工后，应按下列要求进行热处理。(1) 热弯或热

6、成形加工后应按设计文件的要求进行完全退火、正火、正火加回火或回火热处理；(2) 冷弯或冷成形加工后的热处理应符合表5.5.1的规定。5.5.3 要求进行冲击试验的材料在冷成形或冷弯后，其成形应变率大于5%者应按表5.5.1的要求进行热处理。5.5.4 高温使用的奥氏体不锈钢以及镍基合金，冷、热弯曲或成形后应按表5.5.4进行热处理。表5.5.4 高温使用的材料弯曲、成形后的热处理要求b材料类别及使用条件成形应变率%热处理与否设计温度小于675的奥氏体不锈钢及镍-铁-铬合金(800H、800HT)热弯或热成形15固溶处理设计温度大于等于675的奥氏体不锈钢(H级)及镍-铁-铬合金(800H、80

7、0HT)热弯或热成形10a固溶处理奥氏体不锈钢及镍基合金(800H、800HT)冷弯或冷成形按设计规定a 采用管子扩口、缩口、引伸、墩粗时，成形应变率为本表规定值的一半。b 固溶处理的保温时间为20min/25mm或10min，且取其中的较大值。5.5.5 成形应变率的计算应符合现行国家标准压力管道规范 工业管道GB/T 20801的要求。5.5.6 有应力腐蚀倾向的管道以及对消除应力有较高要求的管道，弯曲或成形加工后的热处理应符合设计文件的规定。5.6 焊后热处理5.6.1 焊后热处理的基本要求(1) 焊后热处理工艺应在焊接工艺指导书中规定，并经焊接工艺评定验证。(2) 焊后热处理温度应符合

8、表5.5.1的规定。(3) 调质钢焊缝的焊后热处理温度应低于其回火温度。(4) 铁素体钢之间的异种钢焊后热处理，应按表5.5.1两者之中的较高热处理温度进行，但不应超过另一侧钢材的临界点Ac1。(5) 有应力腐蚀倾向的焊缝应进行焊后热处理。(6) 对容易产生焊接延迟裂纹的钢材，焊后应及时进行热处理。当不能及时进行焊后热处理时，应在焊后立即均匀加热至200300，并保温缓冷。加热保温范围应与焊后热处理要求相同。5.6.2 热处理厚度按表5.5.1进行焊后热处理时，热处理厚度应为焊接接头处较厚的工件厚度。但下列情况除外：(1) 支管连接时，热处理厚度应是主管或支管的厚度，而不计入支管连接件(包括整

9、体补强或非整体补强件)的厚度。但如果任一截面上支管连接的焊缝厚度大于表5.5.1所列厚度的2 倍时，应进行焊后热处理。支管连接的焊缝厚度计算应符合表5.6.2的规定。表5.6.2 支管连接结构的焊缝厚度支管连接结构形式焊缝厚度焊接支管(安放式)，见图4.8(a)b+tc焊接支管(插入式)，见图4.8(b)h+tc补强圈补强的焊接支管(安放式)见图4.8(c)b+tc或r+tc，取较大者补强圈补强的焊接支管(插入式)见图4.8(d)h+r+tc鞍形补强件补强的焊接支管见图4.8(e)b+tc(2) 对用于平焊法兰、承插焊法兰、公称直径小于等于50mm 的管子连接角焊缝和螺纹接头的密封焊缝、以及管

10、道支吊架与管道的连接焊缝，如果任一截面的焊缝厚度大于表5.5.1所列厚度的2 倍时，应进行焊后热处理。但下述情况可不要求热处理：l 碳钢材料，当焊缝厚度16mm 时，任意厚度的母材都不需要进行热处理。l 铬钼合金钢材料(Cr10%)，当焊缝厚度13mm 时，如果预热温度不低于表5.2.1推荐的最低值，且母材规定的最小抗拉强度小于490MPa，则任意厚度的母材都不需要进行热处理。l 对于铁素体钢材料，当焊缝采用奥氏体或镍基填充金属时，不需进行热处理。但应考虑操作条件(如高温下不同线膨胀系数或腐蚀等)对焊缝不产生有害影响。5.7 加热和冷却5.7.1 热处理应保证温度的均匀性和温度控制，可采用炉内

11、加热、局部火焰加热、电阻或电感应等加热方法。可采用炉冷、空冷、局部加热、绝热或其它合适的方法来控制冷却速率。5.7.2 一般情况下，热处理的加热和冷却速率应符合下列规定：(1) 当温度升至400以上时，加热速率应不大于205(25/T)/h，且不得大于205/h(T为热处理部位的最大厚度，下同)；(2) 保温后的冷却速率不应大于260(25/T)/h，且不得大于260/h，400以下可自然冷却。5.8 热处理温度的测量5.8.1 热处理温度应采用热电偶或其它合适的方法进行测量，热电偶采用电容储能放电焊的规定同5.3.2。5.8.2 宜采用自动测温记录仪在整个热处理过程中连续测量记录热处理温度。

12、测温记录仪在使用前应经校验合格。5.9 硬度检查5.9.1 要求焊后热处理的焊缝、热弯和热成形加工的管道元件，热处理后应测量硬度值。焊缝的硬度测定区域应包括焊缝和热影响区，热影响区的测定区域应紧邻熔合线。5.9.2 硬度检查数量：(1) 表5.5.1中有硬度值要求的材料，炉内热处理的每一热处理炉次应至少抽查10进行硬度值测定，局部热处理者应100进行硬度值测定。(2) 表5.5.1中未注明硬度值要求的材料，每炉(批)次应至少抽查10%进行硬度值测定。5.9.3 除设计另有规定外，焊缝热处理后的硬度值应符合下列规定：(1) 表5.5.1中有硬度值要求的材料，焊缝和热影响区的硬度值应符合表5.5.

13、1的规定。(2) 表5.5.1中未注明硬度值要求的材料，焊缝和热影响区的硬度值：碳钢不应大于母材硬度值的120%；其他材料不应大于母材硬度值的125%。5.9.4 异种金属材料焊接时，两侧母材和焊缝均应符合表5.5.1规定的各自硬度值范围。5.10 替代热处理正火、正火加回火或退火可代替焊接、弯曲或成形后的消除应力热处理，但焊缝和母材的力学性能应符合相应标准和规范要求。5.11 热处理基本要求的变更5.11.1 设计可根据具体工况条件，变更或调整消除应力热处理的基本要求，包括规定更为严格的要求(如对厚度较薄材料的热处理和硬度限制)，也可放宽或取消热处理和硬度试验要求。5.11.2 当设计放宽消

14、除应力热处理和硬度试验要求时，设计应具备可供类比的成功使用经验，并考虑工作温度及其影响、热循环频率及其强度、柔性分析的应力水平、脆性破坏及其它有关因素。此外还应进行包括焊接工艺评定在内的有关试验。5.12 分段热处理当装配焊接后的管道不能整体进炉热处理时，允许分段热处理。分段处应有宽度300mm的搭接带。分段热处理时，炉外的部分应适当保温，防止较大的温度梯度。5.13 局部热处理局部热处理时，加热范围应包括主管或支管的整个环形带均达到规定的温度范围。加热环形带应有足够的宽度。焊缝局部热处理的加热范围每侧应不小于焊缝宽度的3 倍；弯管局部热处理的加热范围应包括弯曲或成形部分及其两侧至少25mm 的宽度。加热带以外部分应在100150mm 范围保温。5.14 重新热处理热处理后进行焊接返修、弯曲、成形加工，或硬度检查超过规定要求的焊缝，应重新进行热处理。