烏東德水電站右岸地下電站780MPa高強(qiáng)鋼合攏縫環(huán)縫焊接工藝

辛彪　劉一霖

摘要：烏東德水電站壓力鋼管及蝸殼本體采用780MPa高強(qiáng)鋼，壓力鋼管出水口與蝸殼進(jìn)水口采用焊接連接，最后焊接的合攏縫相當(dāng)于拘束固定下進(jìn)行焊接，本文通過分析減少焊接應(yīng)力方法，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，制定了合攏縫過程監(jiān)控、質(zhì)量控制、減少應(yīng)力等措施，經(jīng)實(shí)踐證明該措施取得了良好的應(yīng)用效果，值得類似工程借鑒學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：780MPa高強(qiáng)鋼；合攏縫；安裝工藝

一、工程概述

烏東德水電站右岸地下電站引水壓力鋼管末節(jié)鋼板厚度64mm，與其連接的蝸殼鋼板厚度66mm，材質(zhì)為SX780CF，以上兩節(jié)合攏焊縫焊接時，壓力鋼管全部安裝完畢，焊接過程受拘束條件影響，焊接過程會產(chǎn)生較大應(yīng)力，造成座環(huán)位移。合攏縫焊接在保證質(zhì)量的前提下，需制定合理焊接工藝控制座環(huán)形位尺寸、減少焊接應(yīng)力。

二、合攏縫焊接過程重點(diǎn)及難點(diǎn)

（一）由于合攏縫焊接時，壓力鋼管混凝土澆筑完畢，焊接過程產(chǎn)生的焊接應(yīng)力對座環(huán)形位尺寸必定會產(chǎn)生變化，必須對座環(huán)位移進(jìn)行有效監(jiān)控，保證合攏縫焊接過程座環(huán)安裝尺寸在規(guī)范要求范圍內(nèi)，并根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整焊接工藝。

（二）必須制定合理的焊接工藝措施，減少焊接應(yīng)力及收縮量。

（三）合攏縫焊接時，由于剛性拘束，焊接完畢很可能產(chǎn)生延遲裂紋，因此必須選擇合理的預(yù)熱、后熱溫度及焊接工藝參數(shù)。

三、焊接工藝

（一）焊接參數(shù)

1.焊接材料選用伯樂焊材公司E11018- G H4、φ3.2mm/φ4.0mm電焊條。

2.焊接工藝參數(shù)（見表1）。

3.焊條擺動寬度應(yīng)不大于3倍焊條直徑，焊接接頭之間至少應(yīng)錯開30mm以上。

4.每焊接完畢一層，將焊道表面打磨光滑（打磨1-2mm），減少焊接應(yīng)力；

5.蓋面層焊接由兩側(cè)往中間焊接，且在蓋面焊縫的最后一條焊道上在焊接一道回火焊道，焊接完畢，打磨去除超高區(qū)域。

（二）溫度控制

采用履帶式加熱片進(jìn)行焊前預(yù)熱、層間溫度控制、后熱消氫處理，履帶式加熱片延焊縫兩側(cè)鋪設(shè)，均鋪設(shè)在合攏縫外邊，采用鏈條進(jìn)行周向固定，預(yù)熱范圍為焊縫兩側(cè)各200mm（大于3倍板厚），焊縫預(yù)熱溫度120～150℃，層間溫度不低于預(yù)熱溫度，但不高于175℃，后熱溫度200～250℃，保溫時間4小時。

（三）焊接準(zhǔn)備及注意事項(xiàng)

1.座環(huán)測量準(zhǔn)備工作

蝸殼VE5合攏縫焊接前必須在座環(huán)上環(huán)板±Y、±X方向安裝由第2節(jié)錐管支撐引出的測量支架，該測量支架共計(jì)架設(shè)4塊百分表，并做有效防護(hù)，測量座環(huán)上環(huán)板4個方向的位移，同時準(zhǔn)備水準(zhǔn)儀一臺進(jìn)行座環(huán)上環(huán)板水平監(jiān)測。

2.焊縫收縮量監(jiān)測

在蝸殼VE5與壓力鋼管環(huán)縫在上（外）、下（里）、左（里）、右（里）畫出監(jiān)測線，位于焊縫兩側(cè)各50mm處，并準(zhǔn)備200mm鋼板尺一把用于測量收縮量。

3.合攏縫工裝

蝸殼湊合節(jié)合攏縫側(cè)壓縫過程中，環(huán)縫不允許定位點(diǎn)焊，為防止出現(xiàn)錯牙超標(biāo)，沿環(huán)縫圓周方向每隔1.5米焊接一塊擋板（-30x100mmx400mm），擋板盡可能安裝在背縫一側(cè)，單側(cè)焊接，另一側(cè)管節(jié)不焊接，以確保在合攏縫另一側(cè)環(huán)縫焊接時合攏環(huán)縫能夠沿水流方向自由收縮。為控制蝸殼合攏縫焊接收縮變形，合攏縫焊接前，將擋板兩側(cè)雙面焊接（擋板當(dāng)作鎖板用），焊腳不小于14mm。

合攏縫焊接前，湊合節(jié)配割過程存在坡口間隙過大問題，為減少焊接過程收縮量，對坡口間隙大于4mm位置，在湊合節(jié)側(cè)進(jìn)行堆焊，堆焊采用正縫及背縫同時堆焊，見圖1，堆焊完畢打磨光滑進(jìn)行MT檢驗(yàn)。

（四）焊接工藝

1.焊接人員準(zhǔn)備

合攏縫的焊接為拘束狀態(tài)下焊接，應(yīng)力較大，安排8～12名合格焊工對稱、同時進(jìn)行環(huán)向焊縫的焊接，采用多層多道、對稱、分段退步焊接。

2.焊接過程要求

1）焊接前在焊縫單側(cè)標(biāo)出分段的退步焊接長度（400-500mm）、順序號；

2）合攏縫焊接正縫第1-3層、背縫1-2層使用直徑為φ3.2mm的焊條；其余層根據(jù)座環(huán)測量尺寸情況確定其余各層選擇φ3.2mm或者φ4.0mm焊條。

3.打底層焊接

合攏縫焊接應(yīng)力較大，打底焊時宜采用采用分段、退步、疊型焊，分段長度為1段200mm，2、3、4、5……n段分400mm-500mm。

四、焊接效果

目前烏東德水電站右岸7#、8#、9#、12#合攏縫全部焊接完畢，合攏縫收縮量監(jiān)測4個方位均小于3mm，同時座環(huán)形位偏差全部滿足規(guī)范要求。

五、結(jié)束語

本文通過溫度控制、焊接參數(shù)控制、焊接過程監(jiān)控、焊接工藝控制等方法相結(jié)合，有效的減輕了焊接應(yīng)力，減少了收縮量，希望為以后類似施工中提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。