煉油化工焊接工藝基礎知識

1、煉油化工焊接工藝基礎知識一、常用鋼材常用材料主要有碳鋼、低合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼，國內(nèi)常用材料鋼號見下表1：類別國內(nèi)典型鋼號示例碳素鋼Q235 10 20 Q245R L210 L175 S205 HP245 低合金鋼Q345R Q370R 15MnVR 12MnNiVR 09MnD 09MnNiDR 16MnDR 15MnNiDRHP325 L415 L450 S315 鉻鉬鋼12CrMo 15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr1MoVG1Cr5Mo 08Cr2AlMo 1Cr9Mo1 10Cr9MoVNb鐵素體不銹鋼06Cr13Al 10Cr17 06Cr13(S11306、GB245

2、11)馬氏體不銹鋼06Cr13(S41008GB3280) 12Cr13 奧氏體不銹鋼06Cr19Ni10 06Cr18Ni11Ti 022Cr19Ni10022Cr17Ni12Mo2 06Cr19Ni13Mo3 06Cr17Ni12Mo2Ti12Cr18Ni9 （18-8型）06Cr25Ni20（25-20型） 06Cr23Ni13 （25-13型）雙相不銹鋼022Cr25Ni5Mo3N(S22053)隨著材料標準的修訂，部分材料的牌號表示發(fā)生了變化，下面對常用鋼材的牌號列表表示。 碳鋼類、低合金鋼類材料主要用國內(nèi)材料，部分材料的牌號更新見下表2，為GB713-2008的牌號與GB713-1

3、997、GB6654-1996（含第1號和第2號修改單）的牌號對照。 表 2GB713-2014GB713-1997GB6654-1996Q245R20g20RQ345R16Mng、19Mng16MnRQ370R15MnNbR18MnMoNbR18MnMoNbR13MnNiMoR13MnNiCrMoNbg13MnNiMoNbR15CrMoR15CrMog15CrMoR12Cr1MoVR12Cr1MoVg14Cr1MoR12Cr2Mo1R由于耐熱鋼與不銹鋼材料采用國外的標準制造或采購國外材料的情況較多，鋼號表示方法不同，化學成分、力學性能相似，表3列出了國內(nèi)、國外常用鉻鉬耐熱鋼鋼號對照；表4列出

4、了國內(nèi)、國外常用不銹鋼牌號對照，并根據(jù)國內(nèi)標準的變化，列出了新、舊國標牌號的對照。表3 國內(nèi)、外常用鉻鉬耐熱鋼鋼號對照公稱成分國內(nèi)ASTM(美國)JIS（日本）鋼管鋼板鋼管鋼板鋼管鋼板C-0.5Mo15Mo-A335-P1 A209-T1A250-T1A204 Gr.AA204 Gr.BA204 Gr.CSTBA12 STFA12 SB46M SB49M0.5Cr-0.5Mo12CrMo-A335-P2 A213-T2A387 Gr.2STBA20 STFA20SCMV11Cr-0.5Mo15CrMo15CrMoRA335-P12 A213-T12A387 Gr.12STBA22 STFA22

5、 STPA22SCMV21.25Cr-0.5Mo-14Cr1MoRA335-P11 A199-T11A387 Gr.11STBA23 STFA23 STPA23SCMV31Cr-0.5MoV-12Cr1MoV-2.25Cr-1Mo12Cr2Mo12Cr2Mo1A335-P22 A199-T22A213-T22 A200-T22A387 Gr.22 A387 Gr.22LSTBA24 STFA24 STPA24SCMV45Cr-0.5Mo1Cr5Mo1Cr5MoA335-P5 A199-T5A213-T5 A200-T5A387 Gr.5STBA25 STFA25 STPA25SCMV69Cr-

6、1Mo-1Cr9Mo1A335-P9 A199-T9A213-T9 A387 Gr.9STBA26 STFA26-序號中國統(tǒng)一數(shù)字代號GB/T20878-2007國內(nèi)美國日本新國標GB/T20878-2007舊國標GB/T4237-1992GB/T3280-1992標準ASTM A240/240M-08標準JIS G4304:2005JIS G4305:20051S3040806Cr19Ni100Cr18Ni9S30400, 304SUS3042S30403022Cr19Ni1000Cr19Ni10S30403, 304LSUS304L3S3040907Cr19Ni10-S30409, 304

7、HSUS304H4S3100806Cr25Ni200Cr25Ni20S31008, 310SSUS310S5S3160806Cr17Ni12Mo20Cr17Ni12Mo2S31600, 316SUS3166S31603022Cr17Ni12Mo200Cr17Ni14Mo2S31603, 316LSUS316L7S3216806Cr18Ni11Ti0Cr18Ni10TiS32100, 321SUS3218S3216907Cr19Ni11Ti1Cr18Ni11TiS32109, 321HSUS321H9S22053022Cr23Ni5Mo3N-S32205, 2205-10S1134806Cr13

8、Al0Cr13AlS40500, 405SUS40511S1130606Cr130Cr13S41008, 410SSUS410S12S3170806Cr19Ni13Mo30Cr19Ni13Mo3S31700, 317SUS31713S31708022Cr19Ni13Mo300Cr19Ni13Mo3S31703, 317LSUS317L14S39042015Cr21Ni26Mo5Cu2-N08904, 904L-說明GB/T24511-2009以數(shù)字代號表示GB/T4237、GB3280-2007以新牌號表示不銹鋼無縫鋼管以舊牌號表示，如GB14976GB12459鋼管TP、彎頭WP表示，如TP

9、321表4 國內(nèi)、外常用不銹鋼牌號對照表1、常用鋼號推薦選用的焊接材料 焊條牌號是根據(jù)焊條的主要用途、性能特點對焊條產(chǎn)品的具體命名。我國焊條牌號是按照國家標準GB980焊條分類及型號編制方法制訂的。焊條型號編制本應按照新的焊條國家標準執(zhí)行，由于目前國內(nèi)焊條國標尚不全，而國內(nèi)各行各業(yè)對原有的焊條牌號及編制方法沿用已久，已成習慣，故新編制的焊接材料產(chǎn)品樣本中仍保留了原焊條牌號，將新國標中的焊條型號與原牌號對照并加以標注，對照關系見表5。每種焊條只有一個牌號，但多種牌號的焊條可以同時對應于一種型號。目前各焊接材料生產(chǎn)廠家都有各自的牌號，在焊接材料計劃料單中，除了特殊焊材需指定廠家牌號外，常規(guī)焊材提出

10、焊材牌號或型號、規(guī)格、焊材執(zhí)行標準即可。常用焊材型號、牌號對照表二、常用鋼材的焊接材料選用表5 國家標準焊條大類與機械工業(yè)部焊條分類對應關系焊接材料標準： GB/T5117碳鋼焊條、GB/T5118低合金鋼焊條、GB/T983不銹鋼焊條、GB984堆焊焊條；GB/T5293埋弧焊用碳鋼絲和焊劑、GB/T12470低合金鋼埋弧焊用焊劑、GB/T17854埋弧焊用不銹鋼絲和焊劑、GB/T14957熔化焊用鋼絲；GB/T14958氣體保護焊用鋼絲、GB/T8110氣體保護焊用碳鋼、低合金鋼鋼絲等的規(guī)定執(zhí)行，進口焊材訂貨執(zhí)行生產(chǎn)國標準或按合同要求。焊接用鋼焊絲的牌號及化學成分是根據(jù)國家標準GB/T14

11、957熔化焊用鋼絲和GB/T 14958氣體保護焊用鋼絲、YB/T5092焊接用不銹鋼絲的規(guī)定編制。型號按 GB/T8110編制。壓力容器、壓力管道等承壓設備用焊接材料，執(zhí)行NB/T47018-2011，是在各焊材標準的基礎上提高了要求，如S、P含量、沖擊韌性，以進一步保證焊接質量。常用鋼號推薦選用的焊接材料見表6。鋼 號焊條電弧焊TIG、MIG、MAG焊備注焊條型號焊條牌號焊絲牌號GB/T8110Q235 10 20 Q245RE4303E4316E4315J422J426J427H08Mn2SiAER49-1Q345R、16MnE5016E5015J506J507H08Mn2SiAER50

12、-616MnDR、16MnDE5016-GE5015-GJ506RHJ507RH09MnDE5015-GW60709MnNiDR 09MnNiDE5015-C1LW707 H06Ni3.5AQ370RE5516-GE5515-GJ556RHJ55713MnNiMoR18MnMoNbRE6016-D1E6015-D1J606J607H08Mn2MoAH08Mn2MoVA表6 常用鋼號推薦選用的焊接材料 鋼 號焊條電弧焊TIG、MIG、MAG焊備注焊條型號焊條牌號焊絲牌號GB/T811012CrMo 12CrMoGE5515-B1R207H08CrMoAER55-B215CrMo 15CrMoR

13、15CrMoGE5515-B2R307H13CrMoAH08CrMoATIG-R30ER55-B2 AWS:ER80SB212Cr1MoVR 2Cr1MoVGE5515-B2-VR317H08CrMoVATIG-R31ER55-B2-MnV14Cr1MoR 14Cr1MoE5515-B2R307H12Cr2Mo 12Cr2Mo1R 12Cr2MoGE6015-B3R407H08Cr2Mo1AWS:ER90SB31Cr5MoE5MoV-15R507H1Cr5MoAWS:ER80SB61Cr9Mo1（9Cr-1Mo）E9Mo-15AWS:E8015-B8R707-AWS:ER80SB8續(xù)表6 常用

14、鋼號推薦選用的焊接材料 鋼 號焊條電弧焊TIG、MIG、MAG焊備注焊條型號焊條牌號焊絲牌號GB/T811006Cr19Ni10（304）E308-16E308-15A102A107H08Cr21Ni10H08Cr21Ni10SiER30806Cr18Ni11Ti（321）06Cr18Ni11Nb（347）E347A132A137H08Cr19Ni10TiH08Cr20Ni10NbER321ER34706Cr17Ni12Mo2（316）E316A202A207H06Cr19Ni12Mo2ER31606Cr19Ni13Mo3（317）E317-16A242H08Cr19Ni14Mo3ER3170

15、22Cr19Ni10 （304L）E308L-16A002H03Cr21Ni10ER308L022Cr17Ni12Mo2（316L）E316L-16A022H03Cr19Ni12Mo2ER316L022Cr19Ni13Mo3（317L）E317L-16-H03Cr19Ni14Mo3AWS:ER317L06Cr13Al 06Cr13E410-16G202E308-16A102022Cr25Ni5Mo3N(S22053)E2209-ER2209續(xù)表6 常用鋼號推薦選用的焊接材料 2、異種鋼相焊推薦選用的焊接材料對于異種鋼焊接接頭可分為兩種情況，第一類為同類異種鋼組成的接頭，這類接頭的兩側母材雖然化

16、學成分不同，但都屬于鐵素體類鋼或都屬于奧氏體類鋼；第二類接頭為異類異種鋼組成，即接頭兩側的母材不屬于同一類鋼，例如一側為鐵素體類鋼，另一側為奧氏體類鋼(如奧氏體不銹鋼)。對于母材都屬于鐵素體類鋼，其焊縫采用奧氏體不銹鋼焊條或鎳基焊條焊接的接頭，也屬于第二類接頭。由于異種鋼接頭兩側的母材無論從化學成分上還是物理、化學性能上都存在著差異，因此，焊接時要比同一種鋼自身之間的焊接要復雜得多。 正確地選用焊材是焊接異種鋼的關鍵，焊接接頭的質量和使用性能與所選用的焊材密切相關。異種鋼接頭的焊縫和熔合區(qū)，由于合金元素被稀釋及碳的遷移等原因存在一個過渡區(qū)，過渡區(qū)中不但化學成分、金相組織不均勻，而且物理性能、力

17、學性能等通常也有很大差異，可能會引起焊接缺陷(如裂紋等)或嚴重降低性能。為此必須按照母材的成分、性能、接頭形式和使用要求等來正確選用焊材。 常見異種鋼焊接推薦選用的焊接材料見下表7、表8、表9。 具體可參考NB/T47015-2011中表3、SH/T3526-2004石油化工異種鋼焊接規(guī)程。表7 異種鋼焊材選用被焊鋼材類別焊接方法焊接材料預熱焊后熱處理低碳鋼與強度型低合金鋼焊接焊條電弧焊J426 J427氬弧焊H08Mn2SiA低碳鋼與鉻鉬耐熱鋼焊接焊條電弧焊J427預熱焊后熱處理A302 A307不預熱不熱處理氬弧焊H08Mn2SiA預熱焊后熱處理H1Cr24Ni13不預熱不熱處理鉻鉬耐熱鋼

18、之間焊接焊條電弧焊R307 R317預熱焊后熱處理A302 A307不預熱不熱處理氬弧焊H13CrMo預熱焊后熱處理H1Cr24Ni13不預熱不熱處理碳錳低合金鋼與鉻鉬耐熱鋼焊接焊條電弧焊J507 J557預熱焊后熱處理A302 A307A402 A407不預熱不熱處理表8 鐵素體、馬氏體不銹鋼與奧氏體不銹鋼相焊母材1母材2焊接材料預熱溫度()焊后熱處理()06Cr13,12Cr1312Cr18Ni9, 06Cr19Ni10, 022Cr17Ni12Mo2,06Cr17Ni12Mo2A307,A302不預熱或10520572076010Cr17,10Cr2812Cr18Ni9, 06Cr19N

19、i10, 022Cr17Ni12Mo2,06Cr17Ni12Mo2A307,A302150200750-800表9 低合金鋼與奧氏體不銹鋼相焊母材1母材2焊條電弧焊氬弧焊Q245RQ345R15MnVR12Cr18Ni9 06Cr19Ni10 022Cr19Ni10A307、A302H1Cr24Ni1315MnVNMb18MnNiMoNbR20MnMoNb12Cr18Ni906Cr19Ni100022Cr19Ni10A407、A402H1Cr26Ni2112CrMo15CrMoR12Cr18Ni9，06Cr19Ni10 022Cr19Ni10A302、A402H1Cr24Ni1312CrMo1

20、5CrMoR1Cr5Mo16MnDR09MnNiDR022Cr17Ni12Mo2,06Cr17Ni12Mo2A042、A062H00Cr19Ni12Mo2H0Cr20Ni14Mo3三、預熱、后熱、焊后熱處理1、預熱應根據(jù)母材的化學成分、焊接性能、厚度、焊接接頭的拘束程度、焊接方法和焊接環(huán)境等綜合考慮是否預熱。壓力容器常用鋼號的預熱溫度見NB/T47015-2011（JB/T4709）表4；壓力管道最低預熱溫度要求按GB50236-2011表、SH3501-2011表9; 球形儲罐按 GB50094-2010球形儲罐施工規(guī)范 表要求。注意：不同鋼號相焊時，預熱溫度按預熱溫度較高的鋼號選取，但對于

21、異類異種鋼接頭，可以適當降低預熱溫度，必要時經(jīng)試驗后確定。另外，要求預熱的焊件，在整個焊接過程中層間溫度應不低于預熱溫度。在此要說明一下，如選用的焊接工藝評定沒有采取預熱，而按焊件厚度需要預熱或按產(chǎn)品設計圖樣要求預熱，按照NB/T47014-2011（JB4708）表6，增加預熱措施不需重新評定，在焊接工藝卡中增加預熱溫度范圍就可以了。但如果工評已采取預熱，那預熱溫度范圍則按工評選取或按產(chǎn)品要求在工評的基礎上提高溫度，如選取的預熱溫度比已評定合格值降低50以上時須焊接工藝重新評定。2、后熱對于冷裂紋敏感性較大的低合金鋼（如CrMo鋼）和拘束度較大的焊件應采取后熱措施。后熱應在焊后立即執(zhí)行，如焊

22、后立即進行熱處理可不做后熱，后熱溫度范圍一般為200-350，一般不少于0.5h。同樣，如選用的工評沒有采取后熱，按實際情況需采取后熱時，編制焊接工藝時在焊接工藝卡中增加后熱溫度范圍、保溫時間即可。如果選用的工評已采取后熱，那后熱溫度范圍按工評選取或按產(chǎn)品要求重新編制焊接工藝確定后熱溫度范圍、保溫時間。3、 焊后熱處理此處的焊后熱處理是指改善焊接區(qū)域的性能，消除焊接殘余應力等有害影響，加熱到足夠的溫度，并保持一定的時間，而后均勻冷卻的熱過程。壓力容器常見鋼材焊后熱處理規(guī)范推薦見NB/T47015-2011；壓力管道的焊后熱處理基本要求按GB50235-2010和GB/T20801-2006、S

23、H3501-2011執(zhí)行。不銹鋼類焊接接頭不推薦進行焊后熱處理。異種鋼的焊后熱處理溫度，一般是按照熱處理溫度要求高的一側母材來選定異種鋼接頭的PWHT溫度，此時一定要事先做焊接工藝評定，以防使強度低的一側母材強度嚴重下降，出現(xiàn)強度不合格。焊后熱處理的工藝，加熱速度和冷卻速度應按不同的標準要求執(zhí)行，如壓力容器、壓力管道執(zhí)行的標準不同。焊接工藝評定的選用是編制焊接工藝的重要環(huán)節(jié)，目前公司有幾百項工藝評定，都是根據(jù)不同的技術要求制作，需要施工、工藝人員正確選擇。一般是根據(jù)現(xiàn)場條件、母材類別確定焊接方法，焊接方法確定后，需根據(jù)設備的材質類別、規(guī)格以及熱處理要求，審查現(xiàn)有的焊接工藝評定能否覆蓋該產(chǎn)品的焊

24、縫，如確定焊件厚度是否在工藝評定覆蓋厚度范圍，焊后熱處理保溫溫度、時間是否覆蓋?，F(xiàn)在的很多裝置或設備往往有附加的技術條件要求，因此在選擇工評時，不僅僅需滿足焊接方法，母材類別、規(guī)格以及熱處理工藝要求，還要審核有無特殊的技術、檢驗要求，決定是否選用或重新評定、或在原有的評定上增加試樣。GB50128-2005 立式圓筒形儲罐 T形角焊縫試件的制備和試驗，應符合規(guī)范附錄A的規(guī)定。 四、焊接工藝評定的選用目前壓力容器焊接工藝評定的有效版本是NB/T47014-2011。工藝評定的重要因素、補加因素和次要因素見NB/T47014-2011。如重要因素改變時必須重新評定；補加因素是指影響焊接接頭沖擊韌性

25、的工藝因素，如焊接線能量，當規(guī)定進行沖擊試驗時，補加因素變更或增加則需增加沖擊韌性試驗才可使用。所謂沖擊韌性試驗要求有以下三種情況：1）固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程、GB150、壓力容器產(chǎn)品專項標準規(guī)定要做沖擊韌性試驗的；2) 產(chǎn)品設計圖樣規(guī)定要做沖擊韌性試驗的；3）產(chǎn)品所選用的材料，其材料標準規(guī)定要做沖擊韌性試驗的。當不規(guī)定沖擊試驗時，補加因素作為次要因素對待。當變更次因素時不需重新評定，但需重新編制焊接工藝指導書。 焊接工藝評定檢索表、匯總表的應用材料的分類按NB/T47014-2011施焊方法、母材類別、規(guī)格、焊接位置、焊接材料決定了焊工所需持證的項目即焊工資格。焊工是焊接工藝是否得到

26、有效執(zhí)行的關鍵，需要熟悉考規(guī)、了解焊接施工，就可以確定最合適的焊工資格項目，有效安排焊工，指導焊工取證方向。焊工考試試件鋼號分類及代號（表11），其鋼號分類與NB/T47014焊接工藝評定中的鋼材分類不同。五、焊工資格1、焊接順序、焊接位置、焊工資格焊接位置是焊工施焊時所處的位置，與焊接順序相關。為了保證一次合格率，我們應盡量使焊工處在容易施焊的位置如平焊、水平轉動、垂直俯位，盡量減少施焊難度較大的焊接位置。 施焊方法、母材類別、規(guī)格、焊接位置、焊接材料決定了焊工所需持證的項目即焊工資格。焊工是焊接工藝是否得到有效執(zhí)行的關鍵，為了加強焊工的管理，提高焊工的焊接水平，保證焊接質量，國家質檢總局制

27、定了TSGZ6002-2010特種設備焊接操作人員考核細則。在焊接工藝卡中的焊工資格應是符合該工藝條件下最低資格要求，如管板角接頭試件，根據(jù)現(xiàn)場實際要求及適用范圍，焊工考試位置常選2FG、5FG、6FG，其中2FG是最普遍的。在行業(yè)檢查項目中，有焊工持證項目的檢查、超項上崗率的統(tǒng)計，因此需要了解我公司焊工考試情況、持證項目情況，以便給出最恰當?shù)暮腹べY格。表11 焊工考試試件鋼號分類及代號鋼類別代號國內(nèi)典型鋼號示例碳素鋼Fe IQ235 10 20 Q245R L210 L175 S205 HP245 低合金鋼Fe IIQ345R Q370R 15MnVR 20MnMo 12CrMo 15CrMoR 14Cr1MoR 12Cr1MoV 09MnD 09MnNiDR 16MnDR 15MnNiDRHP325 L415 L450 S315 Cr5%鉻鉬鋼、馬氏體鋼、鐵素體不銹鋼Fe III1Cr5Mo 06Cr13 12Cr13 10Cr17 06Cr13Al 1Cr9Mo1 10Cr9MoVNb奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼Fe IV06Cr19Ni10 06Cr19Ni11Ti 022Cr19Ni10022Cr17Ni12Mo2 06Cr19Ni13Mo3 06Cr17Ni12Mo2Ti06Cr23Ni13 06Cr25Ni20 12Cr18Ni9 HP表示氣瓶用鋼 L表示管