基于水電站大型壓力鋼管焊接質量控制問題

孫學勇

(新疆匯通水利電力工程建設有限公司，烏魯木齊830009)

0 引 言

針對本水電站的焊接要求，采用富氬氣體保護自動小車焊接相關技術，由于這種技術較為先進且需要注意地方比較多，刨邊機加工應用在縱縫坡口加工中，對于質量要求比較高的特點，在廠內進行焊接壓力鋼管所有縱縫，采用50%RT、00%UT 的方式進行探傷，較為適合I 類焊縫的焊縫類別的要求，能夠滿足一次合格率高于95%，且98%以上為優(yōu)良的相關要求。

另外，由于火焰矯正并不能應用在高強鋼上，這樣就難以實現(xiàn)大厚板機械矯弧的問題，存在較難控制焊接角變形的問題，所以，控制焊接角變形則需要考慮到焊接自身應力變形問題，這是比較有效方法。

1 焊接質量保證措施

焊接質量保證措施主要有以下三項措施:1)對于過程控制進一步強化。

相應的焊接技術員以及作業(yè)隊長對于焊接規(guī)范記錄、焊接溫度記錄等進行記錄，現(xiàn)場巡檢則由質檢工程師進行指導和監(jiān)督，使得整個施工過程能夠進行較好的控制。

2)通過實現(xiàn)三檢制度，監(jiān)督檢查進一步強化。

主要通過班長首先檢查，再通過隊長和主管技術人員進行二次檢查，三檢則是通過質檢工程師完成［1］。

3)做好現(xiàn)場的焊接明白卡張貼工作，以及焊前技術交底相關內容。

相關的操作人員和管理人員應該有技術部門負責，完成相關的技術交底工作，能夠幫助參與施工的相關人員對于施工加深更為清晰的認識，明確其中的質量要求、施工步驟、標準控制以及施工特點等方面。

2 焊接技術準備

焊接技術準備包括:進一步加強施工人員資質控制、原材料質量控制、編制焊接工藝規(guī)程、焊接工藝評定和焊接環(huán)境控制。

2.1 進一步加強施工人員資質控制

從用人制度上對于產品質量進行保證，對于壓力鋼管焊縫的焊接人員、無損檢測人員的資質進行嚴格控制。

其中，在無損檢測人員資格管理方面，應該保證具有II 級或II 級以上的檢測人員進行相關的焊縫質量的評定工作;工業(yè)部門技術資格證書也是對于無損檢測人員的基本要求。

在焊工資格管理方面，則應該《水工金屬結構焊工考試規(guī)則》進行相關的焊工的考核;保證焊工的焊接工作時間，對于達到6個月以上中斷人員，進行考試;電力部、水利部頒發(fā)的焊工證書，或者壓力容器焊工考試合格證書則是進行一、二類焊縫焊接的焊工的基本要求，保證合格證的有效性;焊工本人考試合格的項目則應該包括項目中所涉及到的焊接位置、焊接方法和相應的焊接的鋼材種類等方面的要求［2］。

2.2 原材料質量控制

材質證書與材料的吻合性應該在材料進場的情況下進行檢查，對于鋼板的抽查則應該每爐2%進行，并且抽查數(shù)量要求≥2 張，力學性能、超聲波探傷檢查、化學成分、表明檢查則是相關的檢驗項目。

2.3 編制焊接工藝規(guī)程

在結合實際工程的基礎上，進行施焊之前，參考已經通過審核的焊接工藝評定報，對于壓力鋼管焊接工藝規(guī)程及要求進行編制，并應經過監(jiān)理人的審核。

2.4 焊接工藝評定

在進行評定對接焊縫的焊接工中，對于壓力鋼管高強鋼縱縫來說，這是一個需要注意的地方。應該保證現(xiàn)場作業(yè)中所有的位置部位都應該試焊位置有所保證，在嚴格按照施工圖紙的基礎上，進行相關的預熱、后熱以及焊后的熱處理等工藝，還應該采用和制造鋼管所用的材料相同的焊接工藝評定的試板鋼材。

試焊施工則應該使用技能水平最高的焊工進行，焊前清理應該進行，保證坡口裝配質量，并進行相關的完整的焊接過程記錄［3］。

對于相關的施工過程中的規(guī)范參數(shù)進行重點控制，具體包括小車擺動速度、焊接電壓、行走速度、焊接電流、線能量等。

在進行機械性能試驗之前，應該保證焊接在48 h后，無損檢測合格則可以根據標準進行取樣。

在試驗相關的機械性能合格之后，可以根據實際工況要求，編制可用性且可靠性較強的焊接工藝參數(shù)報告。

2.5 焊接環(huán)境控制

下列幾個方面則是在焊接環(huán)境控制中需要注意的問題，應該進行相關的防護措施，焊接工作如果在沒有防護措施的情況下，則應該停止施工。

具體出現(xiàn)的焊接環(huán)境包括:

1)露天試焊在雪天或者雨天進行。

2)氣體保護焊在風速＞2 m/s下進行。

3)環(huán)境溫度＜－5 ℃。

4)相對濕度＞90%，則需要采取切實的防護措施。

3 焊接工藝要求分析與思考

3.1 焊接材料

在焊絲選用方面，這里采用CHW—65Aφ1．2 的實心焊絲;在保護氣體方面，采用80%Ar +20%CO2混合氣體，其中，CO2≥99.5%，氣體純度心不低于99.9%。

3.2 預熱溫度及后熱溫度

要求能夠達到80 ℃～120 ℃的預熱溫度，后熱處理則應該在焊后立即進行，保證后熱溫度能達到150 ℃～200 ℃，進行1 h的保溫處理，在此過程中，應該安排專人進行記錄［4］。

3.3 焊前準備工作

焊前準備工作主要包括以下7 點:

1)收弧板和引弧則是在焊縫兩端進行設置，具有和焊縫坡口一樣的坡口形式。

2)在施焊面的背面布置相關的預熱用的加熱片。

3)坡口附近進行相關的清理，周圍的油污、熔渣、鐵銹應該進行清理。

4)脈沖電弧應用。

5)為了能夠實現(xiàn)與坡口的距離的一致性，應該進行小車軌道的調整。

6)進行相關檢查，保證氣瓶、氣管以及送絲機和主機電源的連接的正確性。

7)進行相關的工藝參數(shù)的設置，根據實際情況包括相關的左右停留時間、擺動頻率、行車速度和擺動模式等。

3.4 焊接操作注意事項

在焊接操作過程中，需要注意的內容包括以下8個方面:

1)層間溫度應＜230 ℃。

2)焊道中的焊厚應該在6 ～8 mm 中，寬度＜25 mm。

3)線能量控制＜40 kJ/cm。

4)熔池變化和弧長應在焊接過程中注意，根據實際情況進行相關的調整。

5)表面的氧化物應該在進行焊接完后，利用磨光機進行清除，然后相應采取合理措施。

6)焊槍行走角在焊接過程中控制范圍在80° ～90°，同時，熔深隨著焊槍行走角增大而減少。

7)為了盡量不出現(xiàn)焊接死角，在采用全自動小車焊接的情況下，角度控制60° ～65°，相比于一般焊接坡口角度，出現(xiàn)稍大的焊接坡口［5］。

8)碳弧氣刨清根采用在背縫中，應該杜絕出現(xiàn)背縫形成尖角的情況，對于滲碳層則應該利用磨光機進行清除，進行檢查合格后，然后可以進行背縫焊接。

4 焊接檢驗

根據相關標準，進行檢查焊縫的外觀，要求100%外觀質量檢查的合格率，美觀的焊縫成形。無損檢測則是在焊縫外觀檢查之后的24 h后進行，根據相關的標準要求，無損檢測中要保證縱縫為I 類焊縫，50%RT+MT 和100%UT 超聲波探傷則是探傷采取的方式。

5 缺陷處理

1)對于裂紋等危險性缺陷出現(xiàn)在表面或者焊縫情況下，對于相關原因進行分析和探討，然后才有效制定措施。

2)對于其他內部缺陷來說，清除則是利用碳弧氣刨，為了方便進行焊接，還應該角磨機修磨，注意焊縫焊補工藝應和正式焊接一樣。

3)進行高強鋼返修控制在1 次，同一部位返修盡量控制在2 次內。要是有其他情況，則應該進行特殊情況進行專門研究，并進行詳細記錄。另外，還應該歸檔相關的無損檢查資料的返修記錄。

6 焊接角變形的控制與思考

在實際工況中，對于610MPa 級別的高強鋼來說，則更應該注意其在焊接中的變形問題，因為一般不可以進行相關的變形矯正，火焰矯正在高強度鋼中并不適用，也不可能利用機械矯正。所以，要想能夠保證壓力鋼管尺寸合格，就應該注意在焊接過程中的焊接變形控制問題。只有通過壓力鋼管焊接中的嚴格控制每個步驟，才有可能處理好控制變形問題。

6.1 壓力鋼管組圓

1)臨時固定采用點焊擋塊在組圓平臺支墩位置。

2)工字鋼焊接的對圓平臺上進行直立放置相關的卷制合格的瓦片，并進行組園平臺和底部的吻合。

3)火焰進行局部預熱應該保證在定位焊之前進行，然后通過定位焊來滿足瓦片間隙和樣板的要求，其中，高于正式焊縫預熱溫度20 ℃才算預熱溫度。

4)簡易的對接工裝就可以滿足對于瓦片縱縫對接錯牙調整的要求，檢測調整則是采用弦長2 000 mm 的樣板，要求瓦片和樣板間的間隙在2.5 mm。

5)為了有效保證要求范圍內，點焊后的瓦塊尺寸的測量則是通過樣板并輔以卷尺拉直徑的方法進行。

6.2 安裝加勁環(huán)

加勁環(huán)的安裝則是在驗收合格組圓之后，使得瓦塊的剛性固定進一步增大;在加工圖紙的要求下，對于加工合格加勁環(huán)瓦塊進行吊裝，為了使得樣線吻合，需要進行人工調整，后進行相應的電焊固定，為了保證連接部位的強度，應該保證電焊長度控制在50 mm內;為了便于進行焊接操作以及小車軌道鋪設，則應該要求不能把加勁環(huán)在縱縫兩側50 mm內。

6.3 焊接縱縫時變形控制

分段退步焊和多層多道焊則在進行縱縫焊接中采用，焊接次序則是由組圓時定位焊的位置所決定;對于瓦塊內側的定位焊縫來說，則是在瓦塊外側進行正式焊接的第一層打底焊接，反之，打底焊接則應該在內測進行;在焊接完成后，應該利用樣板進行瓦塊尺寸的測量，在相應的變形方向基礎上，對于焊接順序進行及時更改，能夠有效控制變形。

7 結 語

經過對于電站的規(guī)范和科學的壓力鋼管制造來說，經過實際工作檢驗，能夠使得焊接一次驗收滿足99.4%以上。經過不斷總結大型壓力鋼管焊接質量控制問題，希望能夠在今后的工作中，具有更高的焊接合格率，具有更好質量的焊接產品。

［1］王新昊，金哲光. 淺談抽水蓄能電站壓力鋼管的焊接控制對策［J］. 中國科技財富，2011(06):145－146.

［2］于華，權建軍，李偉武，等. 壓力鋼管的焊接工藝規(guī)程WPS［J］. 焊接技術，2002，31(06):58－59.

［3］李曉剛，趙延智. 積石峽水電站壓力鋼管焊接質量控制［J］. 水力發(fā)電，2011，37(11):32－34.

［4］馮艷蓉，李才，李奎生. 豐滿水電站老壓力鋼管加固與改造［J］. 水力發(fā)電學報，2001(02):47－57.

［5］董毓新，趙德海，馬震岳. 廠壩間巨型壓力鋼管在常規(guī)荷載作用下受力特性研究［J］. 水力發(fā)電，2001(01):44－46，71.