壓力鋼管有地下埋管、明管、壩內埋管三種布置形式,彎管、錐管、主管、分岔管是壓力鋼管的主要結構。一般壓力鋼管都是在水電站工地上制作、安裝。水利水電工程日漸趨于大型化,所以P·D(水頭×管徑)壓力鋼管越來越大,對其安裝、制作和運輸帶來巨大的困難。
壓力鋼管現場安裝焊接管理
水利水電焊接施工具有特殊性,與其他焊接施工不一樣,由于焊接位置變化多樣,手工焊接比例較高,涉及的材料種類較多,野外作業(yè)較多的特點,特別是在安裝過程中,由于點多面廣,受施工環(huán)境的影響較大的原因,不容易實現規(guī)范化管理。在水利水電焊接施工中,很容易在焊接接頭內產生瞬態(tài)變形和瞬態(tài)熱應力,尤其是焊縫橫向收縮會嚴重影響到壓力鋼管的安裝焊接性能。要在充分了解設計及質量要求后,開展現場安裝焊接工作,做好施工準備、實施計劃及施工控制。焊接組織措施和技術措施都將圍繞如何經濟而有效地保證讓產品焊接質量符合設計標準,盡可能地降低焊接返修率。
壓力鋼管安裝的焊接控制
1.焊接工藝
在鋼管施焊之前,要對主要部件的組裝進行檢查,及時校正偏差。各種焊接材料要符合規(guī)定進行保管和烘焙。在焊接時,為隨用隨取,要將焊條放置在專用的保溫筒內。在施焊前選定焊接順序和定位焊點,應從周圍約束較大的部位向約束較小的部位來推進,從而盡量收縮應力和減少變形。雙面焊接時,首先在其單側焊接后進行清根,并打磨干凈,再繼續(xù)焊另一面。在清根前預熱,再對需預熱后焊接的鋼板。焊縫應當一次連續(xù)焊完,若因故而中斷焊接時,要采取適當防裂措施,再次焊接時應將表面清理干凈,確認無裂紋后,方可按原工藝繼續(xù)施焊。焊接完畢,焊工進行自檢。自檢合格后的一、二類焊縫,用鋼印在焊縫附近打上工號,然后做好記錄。其中高強度鋼不用打鋼印,并進行編號,做好記錄,最后焊工簽字記錄。
焊接材料在滿足Q345C鋼材相適應的結507焊條基礎上,焊條需烘烤箱烘干。從烘烤箱中取出焊條后,為了隨取隨用,應裝在通電源的專用保溫桶內。圖紙當中設計的焊縫為“X”型破口雙面焊,對于施工現場來說,這種工藝會帶來一定的難度。為了能夠既加快施工的速度,又保證焊接的質量,在征得設計單位同意之后,可以將“X”型破口更換為內向的“V”型破口。依據《氣焊、手工焊及氣體保護焊焊縫破口的基本形式與尺寸》可知,“V”型破口能完全滿足設計要求。外壁差焊接口進行適當的圓滑處理,不同板厚的接頭應該以管內平為標準。
2.焊接要求
焊接的工作環(huán)境對焊接質量有一定的影響,一般要求洞內的風速不得大于8 m/s,周圍環(huán)境的溫度不能低于-4 ℃,同時相對濕度不能大于90%。如果遇到不符合以上要求的工作環(huán)境,應及時采取有效措施。如無法實施防范措施,必須停止焊接工作的進行。焊接前要對焊口的組裝工藝進行檢查,如果有超限偏差,需要及時糾正達到合格后再進行焊接。不得隨意更改焊接工藝的參數,要嚴格執(zhí)行焊接規(guī)范。在執(zhí)行多層焊接時,接頭應相互錯開,保證整條焊縫能夠連續(xù)不中斷;在安裝環(huán)峰及多名焊工進行焊接工作時,要盡量做到從中心位置向兩側對稱進行。如果遇到不利因素,影響焊接工作的正常進行時,必須采取有效的防護措施。在進行引、斷弧板的拆除工作時,要保證不傷及到母材。焊接工作完成后,焊接人員應該按照規(guī)定進行檢查。
線能量的控制
壓力鋼管其焊縫形式主要為橫向焊縫和縱向焊縫。施工中,需要嚴格控制橫向、縱向收縮(縱/彎)、波浪變形和角變形,其中波浪變形和角變形對圓度的控制有著很大的影響。當線能量保持不變時,則板厚δ增大、收縮變形量減小。由于壓力鋼管要求焊透,這種情況下焊條的金屬熔敷量W隨著線能量增大而增大(或板厚δ增大),此時收縮變形也會增大。兩者疊加后的影響就會更大,并且在實際工作中,焊縫未必能夠做到一次焊透達到焊接要求,很有可能要進行局部返修,當板厚δ增大時,收縮變形也將不可避免地增大。所以,在設計時,板厚δ要盡量做到優(yōu)化處理。同時,在制作過程中務必要控制好坡口或者根部間隙造成的影響,制作時應該在平臺平面度在2 mm的專用平臺下料開坡口處進行,下料尺寸、鋼板畫線務必要精確。還要特別注意控制鋼板卷制過程中卷板機卷輥軸心線和鋼板寬度中心線的垂直度,若事先已經開好縱縫的坡口,那么再開坡口,間隙就隨之增加,就需要重新修整坡口。若不垂直,容易造成縱縫間隙過大,縱縫的修整工作量過多。實際操作中,如果是薄板,縱縫往往在拼裝單件成圓時先將周長方向多余部分割除,再開坡口。這一方法雖然坡口間隙不大,但是用手工割除多余部分鋼板時,不可能很直,縱縫線性彎彎曲曲,極不規(guī)則,對于焊接變形、焊接質量有不利影響。對于厚板結構,當圓半徑較小時,還是應當精確下料(預留縱向焊縫壓頭長度),開好橫向坡口,卷制成弧后利用半自動切割機切除縱向焊縫多余部分并開好坡口,然后進行拼裝,這樣對焊接變形、焊接質量影響最小。
結語
總之,控制好壓力鋼管安裝焊接過程的變形極為重要,關系到壓力鋼管是否能夠安全運行,具有較大的經濟價值和社會意義。