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摘要：乌东德水电站压力钢管采用780MPa高强钢，这是国产780MPa宽厚钢板首次大规模在我国水利水电行业应用。780MPa高强钢焊接具有工艺水平复杂，焊接质量要求高等特点，本文总结乌东德水电站压力钢管焊接关键施工过程，能够对后续相关施工起到指导和借鉴作用。
关键词：780MPa高强钢 电弧焊 焊接方法
前言
乌东德水电站位于云南省禄劝县和四川省会东县交界的金沙江干流上，水库正常蓄水位975m，电站总装机容量10200MW。引水发电系统布置于左右岸，各安装6台单机容量850MW的水轮发电机组。
压力钢管内径由13.5m经锥管段渐变到11.5m与蜗壳相接，属于超大型地下埋管。压力钢管管壁采用780MPa级钢板，壁厚56mm-64mm，每节钢管由三块瓦片组成组成。加劲环采用Q345C钢板制造。
单条引水压力钢管分20个制造和安装单元， 6条管线共120个制造和安装单元，工程总量6693.594t。压力钢管分段、分节。
1、施工准备
1.1 坡口制备
（1） 高强钢δ56环缝、纵缝焊接坡口示意图
（4）坡口处理
采用火焰切割方法加工坡口，切割后将坡口表面淬硬层、过热组织、熔渣、毛刺等用角磨机打磨，露出金属光泽。
2.2 定位焊
2.2.1 定位焊预热
预热方式一：采用陶瓷加热板预热
① 在定位焊缝坡口两侧位置铺设陶瓷加热板进行预热。
② 焊缝定位焊时，应对定位焊缝周围宽150mm范围进行预热，预热温度应为120℃～150℃，采用红外测温仪测量；
预热方式二：采用火焰预热
① 定位焊缝坡口及其两侧位置采用烤枪火焰局部预热。
② 预热范围：沿焊缝中心线两侧，加热宽度150mm～200mm，加热长度200 mm～300mm，预热温度应为120℃～150℃，严禁烤伤母材表面。
③ 烤枪加热时，要求均匀移动，焊缝两边交替加热，采用红外测温仪实时监控温度。
2.2.2 定位焊要求
① 定位焊缝焊接工艺和对焊工要求与正式焊缝相同，要求严格控制线能量。
② 定位焊缝应在后焊一侧的坡口内。
③ 每段定位焊缝长度为80mm～120mm且至少焊接两层，间距为300mm～400mm，厚度不宜大于正式焊缝厚度的1/2，最厚不宜大于8mm～12mm。
④ 焊接层间温度应不低于预热温度，高强钢不应高于200℃。
⑤ 定位焊缝不得保留在高强钢的焊缝内。
10.7.3 定位焊后热措施：
后热措施一：采用陶瓷加热板的后热措施
后热温度为150℃～200℃，后热应在定位焊后立即进行，保温时间不少于1小时，达到保温时间后缓冷。
后热措施二：采用火焰预热的后热措施
定位焊焊接完成后，采用烤枪对定位焊周边150mm～200mm范围进行加热，加热温度为200℃，当温度达到200℃时，停止加热，过5分钟后再次进行加热，温度达到200℃后停止加热，定位焊缝缓冷，待定位焊冷却后进行检查。
2、焊接参数
3.1 预热处理
正式焊接焊缝预热要求：采用履带式陶瓷电加热板预热， 凡与SX780CF高强钢相连接焊缝均需预热。
管节纵缝、环缝预热温度为80-120℃。
预热范围为：沿焊缝中心线每侧各3倍板厚，且不小于100mm。采用红外测温仪测量其温度，测量部位距焊缝中心各50mm处对称测量，每条焊缝测量点间距不大于2m，且不小于3对。
3.2 焊缝层间温度
管节纵缝、环缝焊接层间温度不低于预热温度，控制在80-200℃之间。
3.3 加热方法
（1） 组圆纵缝焊接时，外焊缝加热板分布在内侧焊缝两侧，露出焊接覆盖区域，并且加热板固定牢靠，内纵缝加热板分布在内纵缝的焊缝两侧。
（2） 安装环缝焊接时，上半圈焊缝加热板分布在外壁焊缝两侧，下半圈焊缝加热板分布在内壁焊缝两侧，留出可焊接操作范围，并且加热板固定牢靠。
3.4 焊接工艺参数
焊接为多层多道焊，焊接参数见表4。
注：采用手工电弧焊时：平焊φ3.2mm、φ4.0mm焊条，焊接厚度≤4mm；立焊、仰焊φ3.2mm、φ4.0mm焊条，焊接厚度≤5mm；
3.5 纵缝焊接顺序与控制焊接变形措施
（1）焊前用钢管纵缝处弧度样板检查焊接接头棱角度（用弦长为1200mm的弧度样板检查，样板与瓦片间的间隙≤4mm），合格后方可进行焊接，先焊接大坡口侧，焊至3-4层时再用弧度样板检查纵缝与样板处间隙，根据间隙大小及时调整焊接顺序；当弧度样板与纵缝处间隙接近极限间隙时立刻停止正缝焊接，进行背缝焊接作业；背缝焊至3-4层后再视情况调整焊接顺序。每焊接1-2层检查样板与纵缝处间隙，并调整焊接顺序，直至纵缝焊接完成。
（2）采用焊条电弧焊或气保焊时，应分段退步法焊接，每段长度不大于500mm。
3、后热处理
管节纵缝、环缝均采用履带式陶瓷电加热板进行后热处理，后热温度为150℃～200℃，后热应在焊后立即进行，保温时间2小时，达到保温时间后缓冷。
4、减少焊接残余应力措施
（1）严格按照工艺要求控制焊接预热、层间温度及后热处理，减少焊接残余应力；
（2）采用合理方法拼装管节，减少应力集中；
（3）严格按照工艺采取多层多道焊、分段退步焊方式施焊，减少焊接残余应力；
（4）控制焊缝余高；
（5）严格按照工艺采用对称焊接方式施焊；
（6）焊接过程控制变形，减少校正；
（7）严格控制压力钢管制造精度。严格控制下料尺寸，坡口角度，卷板弧度，控制组拼形位尺寸偏差，减少焊前矫形量
5、焊缝缺陷返修
（1） 焊缝内部或表面发现裂纹时，应进行分析，找出原因，制订措施，经监理人同意后，进行返修。返修后的焊缝，仍应按规定进行复检。
（2） 焊缝内部缺陷应用碳弧气刨或砂轮将缺陷清除成便于焊接的凹槽，焊补前要认真检查。如缺陷为裂纹则应用磁粉或渗透探伤，确认裂纹已经消除，方可焊补。
（3） 当焊补的焊缝需要预热、后热时，则焊补前应按规定进行预热，预热温度应比正式焊缝预热温度高出20-30℃即120-150℃。焊补后按规定进行后热。
（4） 返工后的焊缝，同一部位返修次数不应超过两次，高强钢不宜大于1次，否则，应制订可靠的技术措施，经专门研究后，方可补焊。返修后的焊缝，应用超声波探伤或TOFD探伤复查。
（5）在母材上严禁有电弧划伤，如有擦伤应用砂轮做打磨处理，并检查有无微裂纹，对780MPa级高强钢在必要时还应用磁粉或渗透检查。
（6）应严格按以上规定进行缺陷部位返修，并作好记录，直至合格为止。
6、成果
截止本文编制之日，压力钢管纵缝和环缝累计焊接完成焊接长度2341.05m，外观检测一次性合格率100%，磁粉(MT)检测1438.2m，一次性合格率100%，超声波（UT）检测2341.05m，一次性合格率99.77%，TOFD检测719.1m，一次性合格率100%。
论文作者:王小勇,向金坤
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/14
标签：温度论文; 钢管论文; 东德论文; 措施论文; 电弧论文; 样板论文; 间隙论文; 《电力设备》2017年第27期论文;