管道焊接技术

简介

本书可作为从事管道设计、制造、焊接施工工程技术人员和广大焊接技术工人的工具书，也可作为从事管道焊接的材料采购、监察、质量检测管理人员的参考书，以及大专院校相关专业的辅助教材。本规范适用于碳素钢、合金钢、铝及铝合金、铜及铜合金、镍及镍合金、钛及钛合金、锆及锆合金金属材料焊接工程施工质量的验收。

目录

第1章基础知识1

1.1焊接管道受力及质量因素1

1.1.1焊接管道接头类别和受力基本概念1

1.1.2影响管道焊接的质量因素1

1.2钢材金相组织2

1.3影响焊缝金属的杂质和气体3

1.3.1硫3

1.3.2磷3

1.3.3焊接区内的气体3

1.4钢材的焊接性4

1.5焊缝余高与应力集中5

1.5.1对接焊缝余高5

1.5.2T形接头焊缝余高6

1.6引弧板、引出板和包角焊6

1.7焊接热效率、热循环、线能量、预热温度和层间温度7

1.7.1焊接热效率7

1.7.2焊接热循环8

1.7.3焊接线能量8

1.7.4预热温度9

1.7.5层间温度10

1.8焊接接头剖析10

1.8.1熔合区10

1.8.2焊接热影响区的组织和性能10

1.8.3热应变脆化区12

1.9焊缝金属的结晶组织12

1.9.1特点12

1.9.2特征12

1.9.3焊缝金属二次结晶组织13

1.10焊接变形和焊接应力13

1.10.1焊接变形14

1.10.2影响焊接变形的因素14

1.10.3控制焊接变形的措施15

1.10.4焊接应力15

1.11焊接裂纹及其他缺陷的防止16

1.11.1热裂纹16

1.11.2冷裂纹和延迟裂纹17

1.11.3再热裂纹18

1.11.4层状撕裂18

1.11.5未焊透和未熔合18

1.11.6夹渣19

1.11.7气孔19

1.11.8咬边19

1.11.9一级、二级焊缝的质量等级及缺陷分级（GB 50205-2001）20

1.12焊接接头的质量控制20

1.12.1材料匹配20

1.12.2焊接工艺方法20

1.12.3焊接线能量及焊接参数21

1.12.4加强焊前预热，控制层间温度21

1.12.5焊接方法22

1.12.6尽量减少组装造成的焊缝残余应力22

1.12.7对焊缝余高和焊缝咬边不容忽视22

第2章管道金属材料23

2.1管道金属材料的选用23

2.1.1压力管道金属材料的特点23

2.1.2压力管道金属材料的选用24

2.2API标准和管线钢27

2.3钢管29

2.3.1低压和中压锅炉用无缝钢管（GB 3087-1999）29

2.3.2低压和中压锅炉用电焊钢管（YB 4102-2000）30

2.3.3低压液体输送用焊接钢管（GB/T 3091-2001）30

2.3.4锅炉用无缝钢管33

2.3.5结构用无缝钢管41

2.3.6石油、天然气输送管道用直缝焊管（GB/T 9711.1-1997）54

2.3.7石油、天然气输送管道用直缝焊管（GB/T 9711.2-1999）55

2.3.8石油、天然气输送管线用直缝焊管（API5L）56

2.3.9钢管力学性能和化学成分57

2.4钢板57

2.4.1压力容器用钢板57

2.4.2低温压力容器用低合金钢板（GB 3531-1996）59

第3章管道焊接技术标准62

3.1压力管道分类62

3.1.1压力管道的定义62

3.1.2压力管道分类、分级63

3.1.3中石化集团公司压力管道分类63

3.1.4管子系列标准63

3.2管道焊接常用标准64

3.2.1管道焊接常用标准64

3.2.2国外常用标准体系65

3.3压力管道焊接规范规程标准摘录66

3.3.1国家质量技术监督局压力容器安全技术监察规程154号（摘录）66

3.3.2钢制压力容器（GB 150-1998）69

3.3.3电力建设施工及验收技术规范（管道篇）（DL 5031-1994）69

3.3.4船舶压力管系的焊接（中国船级社《材料与焊接规范》1998）70

3.3.5工业金属管道工程施工及验收规范（管道加工、管道焊接）

（GB 5023-1997）72

3.3.6现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（管道焊接）（GB 50236）76

3.3.7输油输气管道线路工程施工及验收规范（SY 0401-1998）82

第4章焊管设备87

4.1手工电弧焊87

4.1.1手工电弧焊技术87

4.1.2手工电弧焊设备88

4.2埋弧自动焊92

4.2.1工艺参数92

4.2.2埋弧自动焊设备93

4.3钨极氩弧焊（TIG）98

4.3.1钨极氩弧焊电弧的特点98

4.3.2钨极氩弧焊的不足98

4.3.3氩弧焊分类98

4.3.4钨极氩弧焊的工艺参数99

4.3.5钨极氩弧焊引弧的三种方法99

4.3.6钨极端部形状和电源99

4.3.7氩弧焊的应用参数100

4.3.8手工钨极氩弧焊设备100

4.4MIG/MAG熔化极气体保护焊技术及设备106

4.4.1特点106

4.4.2MIG/MAG焊接工艺参数107

4.4.3MIG/MAG设备109

4.5二氧化碳气体保护焊110

4.5.1CO2气体保护焊特点110

4.5.2CO2气体保护焊熔滴过渡种类及特点111

4.5.3设备及组成系统111

4.6等离子弧焊技术及设备112

4.6.1概述112

4.6.2等离子弧焊设备113

4.6.3设备品种113

4.7气焊方法及设备114

4.7.1气焊特点114

4.7.2气焊操作方法116

4.8热切割及设备116

4.8.1气体火焰热切割116

4.8.2等离子弧切割121

第5章焊前准备126

5.1原材料管理126

5.1.1钢材订货126

5.1.2检验126

5.1.3复验126

5.1.4堆放126

5.1.5钢材管理126

5.1.6钢材发放127

5.2金工展开127

5.2.1展开原理127

5.2.2三种基本展开方法127

5.3号料133

5.3.1管道的中性层和下料计算133

5.3.2符号134

5.3.3钢管最小弯曲半径及长度计算134

5.4切割134

5.4.1各种切割方法的原理和特点135

5.4.2剪切135

5.4.3锯割135

5.4.4气割136

5.4.5等离子弧切割137

5.5边缘加工138

5.5.1坡口三要素138

5.5.2坡口加工139

5.6成形加工145

5.6.1卷板（滚圆）145

5.6.2管子、管件及管道附件的配制（《电力建设施工及验收技术规范》DL 5031-1994）148

5.7焊前技术准备150

5.7.1焊接工艺评定试验150

5.7.2对焊接技术人员的要求150

5.7.3对焊工的要求150

第6章钢质管道焊接21法151

6.1概论151

6.2焊接材料153

6.2.1电焊条153

6.2.2焊丝160

6.2.3焊剂164

6.2.4焊接材料选用168

6.3焊管技术168

6.3.1焊接操作基本技术168

6.3.2焊管方法与技术（21法）170

6.3.3钢管与法兰连接189

6.4焊接管道检验190

6.4.1焊缝外表质量检验190

6.4.2无损检测191

6.4.3工业金属管射线照相检验和超声波检验（GB 50235-1997）191

第7章不锈耐热低温耐蚀钢管道焊接194

7.1概述194

7.2不锈钢特性194

7.2.1分类和牌号194

7.2.2不锈钢的特性195

7.3不锈钢焊接特点198

7.3.1可焊性综述198

7.3.2焊缝腐蚀、脆化及防止措施198

7.4奥氏体不锈钢管焊接199

7.4.1手工电弧焊199

7.4.2埋弧焊207

7.4.3钨极氩弧焊210

7.4.4熔化极氩弧焊212

7.4.5等离子弧焊213

7.4.6气焊214

7.5马氏体不锈钢板和钢管焊接214

7.5.1分类及特性214

7.5.2焊接特点214

7.5.3焊接方法与焊接材料214

7.5.4焊接工艺215

7.6铁素体不锈钢板和管焊接216

7.6.1焊接特点216

7.6.2焊接工艺216

7.7铁素体-奥氏体双相不锈钢板及钢管的焊接217

7.7.1铁素体-奥氏体双相不锈钢的特性217

7.7.2典型的铁素体-奥氏体双相不锈钢217

7.7.3三种双相不锈钢的焊接特点218

7.8不锈钢管焊接工程实例218

7.8.100Cr20Ni18Mo6CuN耐蚀不锈钢焊接218

7.8.2耐腐蚀性能219

7.8.3加工性219

7.8.4材料的焊接性219

7.8.5不锈钢厚壁容器用埋弧自动焊焊接220

7.8.6不锈钢中板炉体埋弧自动焊221

7.8.7不锈钢导管环缝焊接222

7.8.8二氧化碳药芯焊丝焊接不锈钢管223

7.8.9等离子弧焊焊接不锈钢容器"乳化缸"223

7.8.10手工电弧焊焊接.900mm×8mm不锈钢管道224

7.8.11TP321管材的焊接225

7.9耐热钢、低温钢、耐蚀钢钢管焊接226

7.9.1耐热钢钢管焊接226

7.9.2珠光体耐热钢焊接特点及工艺要点226

7.9.3奥氏体型耐热钢焊接特点及工艺要点232

7.9.4马氏体型耐热钢焊接233

7.9.5铁素体耐热钢焊接233

7.9.6耐热钢管焊接实例233

7.9.7低温用钢的焊接235

7.9.8耐蚀钢焊接240

7.9.9工程实例--耐腐蚀合金钢管MoNAl400的焊接241

第8章焊接制管243

8.1概述243

8.2高频直缝电阻焊钢管243

8.2.1高频电阻焊243

8.2.2高频感应焊243

8.2.3高频焊特点244

8.2.4高频直缝电阻焊钢管生产244

8.2.5高频焊应用范围244

8.2.6高频电阻焊焊接速度244

8.3钢管生产工艺流程及主要特点244

8.4螺旋缝埋弧焊管246

8.4.1焊接材料246

8.4.2旋转口埋弧焊工艺参数248

8.4.3关于螺旋焊管生产标准（GB/T 9711.1-1998规定）248

8.4.4可能出现的质量问题分析248

8.5直缝埋弧焊钢管250

8.5.1国外制管工业发展250

8.5.2我国直缝埋弧钢管250

8.5.3大口径直缝埋弧钢管生产线（巨龙直缝埋弧焊管生产线）250

第9章长输管道焊接技术253

9.1长输管道焊接技术发展概论253

9.1.1管材钢级现状与发展趋势253

9.1.2焊接制管工艺（管型）254

9.1.3管道钢管规格（管径和长度）255

9.2前苏联长输管道焊接256

9.2.1焊前准备及对接口组装256

9.2.2管子焊接站的焊接工作258

9.2.3双面埋弧自动焊工艺261

9.2.4在线路工地上管道手工电弧焊的设备及技术工艺262

9.3德国、加拿大天然气输送管道的施工技术265

9.3.1大口径钢管弯管的制作265

9.3.2X80管道的试压265

9.3.3焊缝检测266

9.4我国长输管道焊接工程266

9.4.1西气东输工程266

9.4.2药芯焊丝半自动焊焊长输油管271

9.4.3上向与下向复合焊接工艺焊接长输大直径厚壁水管272

第10章钛镍铝铜管焊接274

10.1钛合金管焊接274

10.1.1钛及钛合金分类274

10.1.2钛材特点274

10.1.3钛制品的焊接特点274

10.1.4提高焊接质量的工艺措施274

10.1.5钛的焊接方法275

10.1.6钛及钛合金焊接工艺276

10.1.7钛及钛合金管道焊接工艺277

10.1.8焊接实例278

10.2镍管焊接279

10.2.1镍及镍合金的焊接性能279

10.2.2镍及镍合金手工焊接工艺280

10.2.3钨极氩弧焊281

10.2.4实例--Ni200纯镍管道焊接281

10.3铝及铝合金管道的焊接282

10.3.1铝及铝合金焊接特点282

10.3.2焊接工艺283

10.3.3管道焊接285

10.4铜及铜合金管焊接286

10.4.1分类及牌号286

10.4.2焊接材料287

10.4.3铜及铜合金可焊性分析288

10.4.4焊管要领291

第11章塑料管道的焊接292

11.1概述292

11.2塑料管道的特点293

11.3塑料管道的规格尺寸294

11.4塑料管道的连接技术297

11.4.1热熔对接焊和电熔焊297

11.4.2热熔承插焊297

11.4.3机械连接297

11.5塑料管道焊接的机理298

11.6热熔对接焊299

11.6.1热熔对接焊的基本过程与参数300

11.6.2影响热熔对接焊接头性能的因素302

11.6.3热熔对接焊接头的焊接性能分析303

11.6.4热熔对接焊机的分类及其特点304

11.6.5热熔对接焊机的使用307

11.6.6热熔对接焊机的故障分析308

11.6.7焊接接头的基本要求309

11.7电熔焊310

11.7.1电熔焊的基本过程310

11.7.2电熔焊管件310

11.7.3电熔焊的控制方式311

11.7.4电熔焊接过程分析312

11.7.5影响电熔连接接口质量的几个因素314

11.7.6电熔焊机的特点及性能315

11.7.7电熔焊机的使用316

11.8施工辅助工具316

附录锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则318

参考文献338