摘要：金属的焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，主要是指在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度，影响材料焊接性的好坏主要决定于材料的化学成分，并与结构的复杂性、刚性、焊接法、采用的焊接材料、焊接工艺条件及结构的使用条件有密切关系，本文针对老挝南湃水电站压力钢管采用WDB620高强钢材质，分析压力钢管WDB620高强钢不预热焊接技术。
关键词：WDB620；无预热；工艺；焊接
1.概述
老挝南湃（NamPhay）水电站位于老挝万象省北部Phoun区，坝址位于南俄河（NamNgum）支流南湃河（NamPhay）满铺恩村（B.Muangphoun）下游。电站坝址距老挝首都万象约249.5km，厂房距万象约193.5km。本工程为长引水式电站，主要任务是发电，水库正常蓄水位1140.00m，总库容2.059亿m3，电站额定水头700m，设计引用流量14.03m3/s，总装机容量86MW，工程规模为二等大型工程。本工程枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、溢洪洞、进水口、引水隧洞、压力钢管及发电厂房、尾水系统等组成。
该水电站压力钢管总长1468.96m，其中洞内埋管长度为829m，钢筋混凝土外包管段长为639.96m，沿线布置6个镇墩，在1号镇墩附近设1个检修进入孔。压力钢管管径2.0m，管内流速4.6m/s，除埋管段前700m钢管采用Q345C钢材外，
其他均采用WDB620型高强钢。岔管采用对称“Y”形岔管，“一管两机”。压力钢管主管内径2.0m，主管壁厚为26、28、30、32mm。岔管壁厚分别为38、42、44、46mm，肋板壁厚92mm。
2.不预热焊接工艺的提出
南湃水电站压力钢管WDB620高强钢部分占比很大，管轴线长，如采用传统的“焊接前预热、焊接后后热”的工艺，需要投入大量的人力物力，而且，施工工序也较繁琐，工程量是非常大的。因此，思考一种较简洁的施工工艺能否取代传统的施工工艺。
2.1WDB620钢板材料分析
通常情况下，低合金高强钢中合金元素的含量较多，使得其具有比较高的淬硬性倾向，在焊接热影响区极易产生冷裂纹。所以，高强钢在焊接前需要对其进行一定程度的预热，所以，预热就变成了一个难题，在浪费人力物力的同时，极大地降低了工作效率。因此，对WDB620钢的焊接工艺试验，是整个工程中的关键一步。本文论述的主要内容即为WDB620高强钢无预热焊接技术。WDB620钢是近年来发展的一类焊接性能优良的高强度钢，该钢种采用微合金化和控轧工艺，钢材的强度不再依赖于添加固溶强化元素，而是采用Mn-Mo-Nb-B合金系列以形成贝氏体为强化手段，在合理地控轧工艺下充分细化铁素体和贝氏体组织，使得钢材的碳当量大幅度下降，同时使得焊接裂纹敏感性组分Pcm相应大幅度降低。据相关文献，“WDB620的Ceq≤0.41%，Pcm≤0.20%，WDB620钢板的最大厚度达到50mm，可采用不预热或低温余热的方式进行焊接，焊接接头性能达到与母材同等的水平，并且表现出较低的裂纹敏感性。”（《超低碳贝氏体钢的焊接性》，舞阳钢铁有限责任公司，姚连登等著。）
WDB620含C、S、P、B量很低的Cr、Mo、V系低合金钢，有着优良的综合力学性能，而且它是一种非调质高强钢，较通常所用的调质高强钢裂纹倾向性小，抗拉强度≥620MPa，是一种具有很好的焊接性和抗裂性的钢种。Mn含量较高，约为1.00％~1.60％，可以减小高温脆性区，因而，WDB620钢是一种可以减小高温脆性区的钢种。
3.不预热焊接工艺的确定确定
“不预热焊接”工艺的方案后，施工现场立即着手焊接工艺实验，形成焊接工艺评定报告，得到了“不预热焊接”工艺的理论依据。
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3.1焊接方式
根据现场施工的特点并本着经济适用的原则，直管制作的纵缝和部分环缝均采用埋弧自动焊焊接，安装环缝全部采用手工焊焊接。
3.2焊材选用
根据WDB620高强钢的化学成分、焊接特性及坡口形式等方面选取焊材。按《等强度匹配》原则，手工焊焊接材料选用四川大西洋生产的牌号CHE62CFLH超低氢钠型药皮碱性焊条，直径Ф4.0mm，自动焊焊接材料选用四川大西洋生产的牌号H08Mn2MoA，直径Ф4.0mm，焊剂：CHF113。
4.焊接实施
在具体焊接过程中，从焊接人员、焊接材料、过程控制、焊后检测等方面全方位进行控制，有效保证了焊接质量。
4.1焊接人员条件
参加南湃水电站压力钢管焊缝焊接的焊工必须持有与压力钢管板材种类、焊接方法与焊接位置相适应的焊工合格证。所有焊工必须参加监理主持的现场考试，并须持有监理单位颁发的上岗证才能上岗。
4.2焊材的管理
焊材入库时，必须有出厂材质证明书或质量合格证书。焊材存放在专用架子上，货架离地面高度间距不小于300mm，离墙壁间距不小于300mm，严格防备焊材受潮。焊条堆积的体积不能过大，宽度不大于两排，高度不超过1.2m。
焊材堆放时应按种类、牌号、规格、入库时间分类堆放，每垛应有明确标记，避免混乱。焊条烘烤、发放应填写烘烤发放记录，焊条在使用前按焊条使用说明书的规定进行烘烤，一般低氢型焊条（300~380℃）烘烤1~2h并保温。领取焊条时，应特别注意焊接材料的标识，以免发生错用，造成质量事故。焊条使用过程中必须装入保温筒，保温桶要接通电源进行保温，焊条随取随用，烘干后的焊条在保温筒内超过4h时应重新烘干，烘干次数不超过2次。
5.无损检验结果
老挝南湃水电站压力钢管WDB620高强钢制作实际焊缝总长度1940.354m，磁粉表面检查长度3880.708m，1次合格率100%，超声波探伤总长度1940.354m，1次合格率96%，超声波1次返修合格率100%，射线按比例抽检，1次合格率100%。
WDB620高强钢安装焊缝总长度1063.33m，磁粉表面检查长度2126.66m，1次合格率100%，超声波探伤总长度1063.33m1次合格率98%，超声波1次返修合格率100%，射线一类按40%和二类20%比例抽检，1次合格率100%。检查合格的焊缝放置数天后再次进行焊缝表面磁粉抽测，均一次性合格100%。老挝南湃水电站压力钢管制造、安装分部工程评定为优良工程。
结束语
老挝南湃水电站地处环境位置特殊，受昼夜温差大，湿度大，坡度大等因素影响，引水压力钢管工程制造安装施工工艺复杂、难度大，经严格按照“不预热焊接”工艺施焊后，焊缝一次合格率达96%以上，一次返修合格率100%。说明采用“不预热焊接”工艺技术可行，现场焊接质量控制可靠，整个施工过程未发现裂纹缺陷，未发生质量事故。结果证明，南湃水电站采用“不预热焊接”工艺保证了整个工程的焊接质量，节省了大量的人力、物力，简化了焊接工序，有效保证了压力钢管安装的工期，具有一定的推广价值。2016年4月，南湃水电站压力钢管全部安装完成，目前，该电站已安全连续稳定运行3个月。
参考文献：
[1]压力钢管用低焊接裂纹敏感性高强度WDB620钢板[J].宽厚板，2004（04）：50-49.
[2]压力钢管用低焊接裂纹敏感性高强度WDB620钢板[J].宽厚板，2003（06）：47-48.
论文作者:赵综凯
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：钢管论文; 老挝论文; 焊条论文; 压力论文; 水电站论文; 合格率论文; 裂纹论文; 《电力设备》2019年第6期论文;