摘要：抽水蓄能机组中的焊接结构件多为大型构件 ，对焊缝质量要求高 ，且焊接熔敷量大。在过去由于采用 CO2 半自动气体保护焊来焊接抽水蓄能机组设备结构件 ，焊工技术水平的高低直接决定了焊接的质量。焊接作为组装工艺之一，通常被安排在制造流程的前期或最初阶段，是一种关键的制造工序，技术含量高，对蓄能机组产品质量具有决定性作用。同时，随着抽水蓄能机组向大容量、高水头、高转速方向的发展，对抽水蓄能机组设备焊接质量提出了更高的要求。基于此，本文主要对抽水蓄能机组设备焊接标准及质量控制进行分析探讨。
关键词：抽水蓄能机组设备；焊接标准；质量控制
1、前言
大型构件的焊接质量直接影响着抽水蓄能机组的安全、有效运行，这其中，焊接质量又是水电设备质量控制的关键所在。充分了解国际项目中水电设备焊接质量控制和检验涉及到的关键问题，并将其贯穿到设备生产制造的质量控制过程中很有必要。这样有助于提高我国抽水蓄能机组设备的焊接质量控制水平，有效地保证蓄能机组设备的制造质量，加快我国抽水蓄能设备制造业与国际的接轨，增强在国际市场的竞争力。
2、抽水蓄能机组设备焊接质量控制要点分析及控制措施
影响设备焊接质量的因素大致可以包括人员、设备、材料、工艺或方法、生产检验等方面，设备生产制造质量控制的环节可以分为生产前、生产中和生产后。蓄能机组设备的焊接质量控制也正是从这些方而在不同的环节展开的，但具体的质量控制点设置应根据水电设备的验收要求以及抽水蓄能自身的特点来设定。材料、焊接工艺(PQR＼WPS)、焊接接头无损探伤检验是可以定性或者量化的检验项目，也是衡量、评价设备是否合格的验收指标。抽水蓄能电站业主对设备的焊接质量检验和验收也是从这些方面进行的。这里集中对蓄能机组设备材料、焊接工艺、标准以及焊接接头的质量控制进行分析。
2.1材料质量控制要点
2.1.1国内外材料牌号的对应在国际项目合同中，由于各国的材料牌号和对应的标准不同，我们应了解合同规定材料具体的化学成分和力学特性，选择满足要求的材料。例如，国内普遍用到的低合金钢Q345，过去的统称为16 Mn。新的国标中将其定为Q345，分为A，B，c，D，E五个等级，所代表的，主要是冲击的温度有所不同。其对应德国标准中的材料为St52-3。从等级方面来分的话，至少对应Q345C以上的等级，因此在选择材料的时候，有等级相当的材料牌号时，选择该材料，并应提交该材料对应的标准，以证实所选材料牌号满足合同要求；当没有相匹配的材料牌号时，应选择高一级的材料牌号，同样应提交该材料对应的标准。现在，随着机组水头的不断增高，600MPa甚至800MPa级低合金调质高强度钢板，以及大尺寸A668E锻件法兰已经应用于蓄能机组蜗壳、岔管和顶盖的制造中。
2.1.2原材料的检验验
收通常情况下，我国抽蓄机组承制单位是通过检查原材料的资质文件和材料供应商的资质文件来实现对原材料的质量控制；对于水轮机主轴、导叶、转轮等主要铸锻件及低合金调质高强度钢板，承制单位还要加做材料验证试验，即承制单位或者委托第三方检验单位对抽蓄机组主要材料的化学成分和力学性能进行测试。业主对材料的质量控制相当重视。目前来看，抽蓄设备主要部件原材料验证试验进行与否取决于业主要求或者补充协议，机电设备供货主合同很少细化到这一点。这也提醒我们在与业主签订抽蓄电站机电设备供货合同以及在协商制定设备质检计划时，要考虑到材料的验证试验问题。
2.2焊接质量控制要点
抽蓄机组设备的焊接部件多为承压设备，如水轮机主阀、蜗壳、转轮、尾水管以及座环等；特别是蜗壳，可以归属为压力容器。国内外对承压设备的焊接质量都有严格的要求，对焊接工艺评定、焊工技能评定、焊接材料以及焊接质量的检验与评定等都有相应的标准来进行限定。但是我国很多水轮机生产商的焊接质量控制文件流于形式，对焊接质量控制并不重视，并没有严格按照相关标准执行焊接工艺；甚至有的生产商对焊接相关标准以及如何执行标准并不了解，不具备按照要求来实施焊接工艺的能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆有些水轮机生产厂的焊工存在按“经验”和“习惯”施焊的情况，而质检部门乃至管理者也是按“贯例”进行管理。建立在标准之上的“经验”和“习惯”是可取的，脱离标准的“经验”和“习惯”必然降低焊接质量。
随着抽蓄机组向大容量、高参数方向发展，焊接所占比重越来越大。焊接质量的好坏不仅关系到电站机组的安全经济运行，而且也体现了设备制造厂商和安装施工企业的生产水平。因此加强焊接质量控制，有效地提高焊接质量，确保机组安全稳定运行，显得越来越重要。
2.3焊接质量控制措施
2.3.1焊接全过程的质量控制
焊接质量控制可以分为三部分：焊前控制、焊中控制、焊后控制(即三控制)。
焊前控制主要是审查工厂焊接工艺评定和焊接工艺措施，审查焊工和无损检测人员资质，无合格证不准上岗。对于重要部件的焊接或者难度较大的焊接，还要考虑焊工的焊接经验，并进行焊接考试。焊中控制要求严格执行工序过程，对焊缝坡口、预热温度、焊条保温筒的保温情况以及引熄弧板进行检查，合格后才能开始施焊。对焊条使用部位、型号、规格等实行登记制度，并且回收焊条头；对焊接电流、电压、线能量(主要测量焊接速度)、层间温度、分层分道情况等随时进行抽查，并且做好记录；严格控制焊接变形和返修次数。焊后控制是在焊接完成之后，按照相关标准和合同要求对焊接接头进行无损探伤检测。对超标缺陷应制定返修方案，缺陷处理完成后，应重新对缺陷处焊接质量进行100％会检，直至合格为止。
2.3.2焊接过程中的抽检
为了提高焊接质量，除了在焊接过程中实时对接接头进行外观检查，还应重视焊接过程中的无损探伤抽检(射线、超声、渗透以及磁粉探伤等)。承制单位应成立专门的抽检小组在焊接过程中进行抽样检测，做详细的检测记录报告和处理报告。在ASME(美国机械工程师协会)第Ⅷ卷第一册提到，焊接接头的抽样检测被认为是一种有效的检测措施，抽样检测的规则也被认为有助于焊接质量控制。在焊工或焊接操作者完成一段焊接工作之后，立即进行抽样检测来证实该工作是否符合要求。若不符合，应将该段焊接清除，改善相关参数或操作细节，重新焊接；这样也可以提高后续各单元的焊接质量。抽样检测应作为承制单位控制焊接质量的必要环节，承包方(相对于总包合同)或者第三方监理人员也应重视焊接过程中的抽样检测环节，见证抽检过程，认真分析抽检结果。
2.4焊接接头的无损探伤检测
通过调查发现，焊接接头的无损探伤检测是抽蓄机组设备质量检测和验收一个很重要且工作量很大的内容。焊接接头的无损探伤检测及结果评定直接影响着设备验收合格与否，充分了解国内外无损探伤标准对电站机电设备的出口很必要。焊接接头的无损探伤检测与尺寸的检测以及材料的质量检测不一样，各标准体系对探伤方法、探伤结果分析以及结果评级的规定都存在差异。因此，这里专门列出一节对焊接接头的无损探伤检测标准进行介绍。
国内外关于焊缝检验以及检验结果评定的标准、规范很多，主要有美ASME、欧EN和ISO标准以及各国自己的标准。涉及到我国的大型水电站项目以及国际项目，焊接质量的检验和验收标准多采用国外标准，我国标准仅作参考。如VGS(GE VOITH SIE MENS)和ALSTOM((3ECALSTOMABB)两个联合体承包的三峡左岸水轮发电机组，蜗壳制作质量验收均采用美国ASME标准，我国标准只作为参考；持国内焊接等级证的焊工需严格按照ASME标准的有关规定重新进行资质认证，焊缝的超声(UT)和射线(RT)探伤验收采用美国ASME标准；对于抽水水蓄能电站和出口项目，对焊接质量有更高的要求，因此对焊接质量控制多采用美ASME、欧EN和ISO标准，国标仅作为参考。
参考文献：
[1]龚玉蛟.焊接新技术在锅炉压力容器制造中的应用[J].科技风，2011（02）：102-124.
[2]张兰.工程机械焊接自动化[J].金属加工（热加工），2011（22）：120-124.
论文作者:李振
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/25
标签：质量控制论文; 机组论文; 标准论文; 设备论文; 材料论文; 质量论文; 焊工论文; 《基层建设》2019年第24期论文;