9.1 焊接与检验

9.1.1 设计文件应标明输油管道及管道附件母材及焊接材料的规格、型号和焊缝及接头形式。应对焊接方法、焊接检验和验收合格标准提出明确要求。
9.1.2 施工单位在开工前，应根据设计文件提出的钢管和管件材料等级、焊接方法和材料等进行焊接工艺评定，并应根据焊接工艺评定结果编制焊接工艺规程。焊接工艺规程和焊接工艺评定内容应符合现行行业标准《钢质管道焊接及验收》SY／T 4103的相关规定。
9.1.3 焊接材料应根据被焊件的工作条件、机械性能、化学成分、接头型式等因素综合考虑确定。
9.1.4 焊接材料应符合现行国家标准《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB／T 5117、《热强钢焊条》GB／T 5118、《熔化焊用钢丝》GB／T 14957、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB／T 8110、《碳钢药芯焊丝》GB／T 10045、《低合金钢药芯焊丝》GB／T 17493的有关规定。
    当选用未列入标准的焊接材料时，应经焊接工艺试验并经评定合格后方可使用。
9.1.5 焊接接头设计应符合下列规定：
    1 对接焊缝坡口型式和尺寸的设计，应按焊接工艺规程执行；
    2 对接焊缝接头的外观检查、验收应符合现行行业标准《钢质管道焊接及验收》SY／T 4103的有关规定；
    3 两个壁厚不等的管端接头型式，宜符合本规范附录G的规定，或采用长度不小于管子半径的预制过渡短管；过渡短管接头设计宜符合本规范附录G的规定。
9.1.6 焊件的预热应根据材料性能、焊件厚度、焊接条件、气候和使用条件确定。当需要预热时，应符合下列规定：
    1 当焊接两种具有不同预热要求的材料时，应以预热温度要求较高的材料为准；
    2 预热时应使材料受热均匀，在施焊过程中其温降应符合焊接工艺的规定，并应防止预热温度和层间温度过高。
9.1.7 焊缝残余应力的消除应根据结构尺寸、用途、工作条件、材料性能确定。当需要消除焊缝残余应力时，应符合下列规定：
    1 壁厚大于32mm的焊缝应消除应力。当焊件为壁厚32mm～38mm碳钢时，且焊缝所用最低预热温度不低于95℃时，可不消除应力；
    2 当焊接接头所连接的两个部分厚度不同而材质相同时，其焊缝残余应力的消除应依据较厚者确定；对于支管与汇管的连接或平焊法兰与钢管的连接，其应力的消除应分别根据汇管或钢管的壁厚确定；
    3 不同材质之间的焊缝，当其中的一种材料要求消除应力时，该焊缝应进行应力消除。
9.1.8 焊接质量的检验应符合下列规定：
    1 所有现场环焊缝应采用射线或超声波等方式进行无损检测。在检测之前，应清除渣皮和飞溅物，并达到外观检验合格。
    2 采用手工超声波检测时，应对焊工当天所焊焊缝全部进行检查，并应对其中不少于5％的环焊缝进行全周长射线检测复查，设计可根据工程需要提高射线检测的比例。
    3 采用射线检测时，应对焊工当天所焊焊口不少于15％数量的焊缝全周长进行射线检测，如每天的焊口数量达不到上述抽检比例时，可将不大于500m长度内的管道焊口数作为一个检验段进行抽检。
    4 输油站场内以及通过居民区、工矿企业段管道和连头焊缝应进行100％射线和手工100％超声波检测。穿跨越段管道无损检测应符合现行国家标准《油气输送管道穿越工程设计规范》GB 50423和《油气输送管道跨越工程设计规范》GB 50459的有关规定。
    5 射线检测和手工超声波检测应符合现行行业标准《石油天然气钢质管道无损检测》SY／T 4109的有关规定，合格等级应为Ⅱ级或以上等级。
9.1.9 管道采用全自动焊时，宜采用全自动超声波检测仪对全部焊缝进行检测。全自动超声波检测应符合现行国家标准《石油天然气管道工程全自动超声波检测技术规范》GB／T 50818的有关规定。
9.1.10 液化石油气管道的焊接与检验应符合现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB 50251的有关规定。

条文说明

9.1 焊接与检验

9.1.1 本条所要求的资料是施工单位编制焊接工艺评定报告和焊接工艺试验的基本依据，对焊接工艺、预热、热处理等，设计文件可只作原则规定，具体内容由施工单位通过焊接工艺试验确定。
9.1.2 焊接工艺评定报告是根据设计文件提出的资料和要求，进行焊接工艺试验后编制的，并据此提出焊接工艺规程，作为焊接工作的指导性文件，在施工中应遵照执行。
9.1.3 本条指出了选用焊接材料时应考虑的因素。焊接同种钢材时，一般应选用焊缝金属的性能和化学成分与母材相当、工艺性能良好的焊接材料。限制焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，合理选择焊缝金属的合金成分，可提高焊缝的抗裂能力和脱渣性能。
9.1.4 本条列出了国内现行焊接材料标准。不符合本条规定标准的其他填充材料，如经焊接工艺试验并评定合格者，在焊接中也可采用。本条补充了标准号及气体保护焊用钢丝标准。
9.1.5 本条指出了焊接接头设计应遵行的原则。对于等壁厚的钢管，其对接接头坡口尺寸在国家现行标准《油气长输管道工程施工及验收规范》GB 50369中已有规定，本规范不再重复。对于管壁不等厚的对焊接头形式，本规范推荐采用美国国家标准ASME B31.4-2012的规定。
9.1.6 碳当量是评价焊接时产生冷裂缝倾向及脆化倾向的粗略估算方法，可对可焊性作出初步评价。美国国家标准ASME B31.4-2012的规定，碳当量(C＋0.25Mn)超过0.65％(炉前分析)时，应加以预热。但本规范未作规定，设计人员可据此作初步评价，并结合本条中指出的因素和通过焊接工艺试验确定其可焊性。
    预热可以降低冷却速度，防止产生冷裂缝，减少焊接应力。预热温度愈高，冷却速度越低。不同成分的钢种都有一个临界冷却速度，如焊缝实际冷却速度超过这个临界值，在热影响区内可能产生硬的马氏组织。所以，当焊接两种不同成分的钢材时，应以临界冷却速度低的钢材确定预热温度，亦即以预热温度要求高的材料为准。
    为保持预热的作用并促进焊缝和热影响区中的氢扩散逸出，通常层间温度应等于或略高于预热温度。预热与层间温度过高，均可能引起某些钢种的焊接接头组织与性能的恶化。
9.1.7 焊件是否有必要消除残余应力，应从结构尺寸、用途、工作条件、材料性能等方面综合考虑，而厚度是考虑的主要因素之一。因为厚度不大的焊件残余应力基本上是双轴的，厚度方向的残余应力很小，只有在厚度大的焊件中，厚度方向的应力才达到较高数值。本条所规定的厚度限值，是按照美国国家标准ASME B31.4-2012的标准规定的。
    同理，当焊接厚度不同而材质相同的焊件时，应根据较厚部件来确定是否应进行应力消除。
    对焊后热处理的焊缝，应根据经审定的焊接工艺评定报告和据此编制的焊接工艺规程的规定进行检查，如加热温度、加热速度、恒温时间及冷却速度等，以判定热处理的作用是否达到，是否可能在焊件中造成更大的残余应力，必要时应重新进行热处理。
9.1.8 本条所指的无损检测进行检验包括射线探伤、超声波及其他可行的无损探伤方法。选用哪一种方法，取决于被检验焊件的材料厚度、形状、大小、缺陷的位置及特点等。所采用的方法应能清楚地显示出焊缝的缺陷并能对其作出准确的解释和评定。参考国内外有关规范，首推射线探伤和超声波探伤检验方法。
    为了不妨碍对缺陷的辨认，在进行无损探伤前，焊缝需经表面检验合格并除去焊瘤、飞溅物等。
    对于焊缝的抽检数量，美国国家标准ASME B31.4-2012、加拿大标准CAN／CSA-Z662-11等规范规定一般要抽检焊工当天完成焊缝的10％～15％进行无损检测。考虑到我国地形复杂、人口相对密集，同时现场管道焊缝质量是保证管道的安全的最重要一个环节，目前的检测方法和手段有了很大提高，如射线爬行器和全自动超声波的应用，提高了检测效率，降低了检测成本。因此本版标准要求所有的管道环焊缝均要进行无损检测，比以往规定严格。
    对于输油站场、居民区、工矿企业区管段，考虑到这些地段的管道一旦发生事故，危害极大，要求采用100％射线探伤检验和100％超声波探伤检验。对于碰死口焊缝，主要考虑到这些管道的安装条件相对较差，环焊缝中存在缺陷的概率相对要大，有可能还会存在一些裂纹，因此采用100％射线探伤检验和100％超声波探伤检验，以确保焊接缺陷的检出率。
    原来执行的《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB 3323-87和《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB 11345-89相比现行行业标准《石油天然气钢质管道无损检测》SY／T 4109，缺陷的分类和要求不够细致，同时圆形缺陷要求偏严，现场焊接难以达到，总体来讲，不适宜长输管道的焊接检测。多年来，国内普遍采用的是现行行业标准《石油天然气钢质管道无损检测》SY／T 4109，因此本版标准对焊缝的验收标准进行了修改，采用现行行业标准《石油天然气钢质管道无损检测》SY／T 4109，与现行国家标准《油气输送管道穿越工程设计规范》GB 50423和《油气长输管道工程施工及验收规范》GB 50369等保持一致。对于焊缝的合格标准，根据工程经验和参照美国《Weiding of Pipe-lines and Related Facilities》API RP1104对焊缝的验收合格标准，确定Ⅱ级质量等级为焊缝的合格等级。
9.1.9 目前国内大口径、高压力管道，为提高焊接施工效率，在地形开阔地方，多采用全自动焊接方式，相比手工电弧焊和半自动焊来讲，全自动焊的坡口尺寸和焊缝较为规整，可采用全自动超声波进行检测。全自动超声波相比传统的手工超声波，检测效率和检测精度大幅提高，同时还可以对缺陷进行定位和保存，具有可追溯性。
9.1.10 考虑液化石油气泄漏后相对输油管道泄漏所引起的危害更大，因此要求焊接检验采用现行国家标准《输气管道工程设计规范》GB 50251。