彭震宇

（遼寧省觀音閣水庫管理局，遼寧 本溪 117110）

1 概述

我國國內(nèi)設(shè)計(jì)的高水頭發(fā)電站壓力鋼管的岔管大多為地埋，因其特殊的功用和所處的位置，決定了其具有水流條件與受力條件差、承受最大靜動(dòng)水壓力、靠近廠房等諸多特點(diǎn)，如何保證岔管裝配質(zhì)量至關(guān)重要。此外高水頭大型高強(qiáng)鋼岔管重量大、體積大，吊裝及運(yùn)輸困難，歷來是水電站壓力管道施工當(dāng)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。大盈江水電站所用的大型高強(qiáng)鋼岔管采用場內(nèi)分解短節(jié)、現(xiàn)場裝配焊接的施工工藝，較好地解決了上述問題，水壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明裝配焊接質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)要求。

大盈江水電站鋼岔管整體裝配、焊接后自重接近100 t，根據(jù)施工圖紙將岔管進(jìn)行了合理精準(zhǔn)的分解，即在鋼管加工廠將岔管加工成短節(jié)，以每節(jié)重量不超過現(xiàn)場最大吊裝能力為最小分解單元，盡量減少鋼岔管的焊縫數(shù)量。在安裝現(xiàn)場進(jìn)行一次性裝配、整體焊接及水壓試驗(yàn)。

2 裝配焊接工藝流程

2.1 鋼岔管施工現(xiàn)場裝配

鋼岔管安裝現(xiàn)場整體裝配后產(chǎn)生的11道焊縫如圖1所示，將主錐第一節(jié)作為始裝節(jié)進(jìn)行整體裝配。依據(jù)中間拘束度較大、應(yīng)力較集中的焊縫首先焊接，岔管整體焊接之后盡量不要產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中的原理，制定鋼岔管焊接順序，如圖2所示。

2.2 焊接施工工藝要點(diǎn)

2.2.1 預(yù)熱溫度、層間溫度及熱輸入的控制

1）預(yù)熱設(shè)備采用自動(dòng)控溫紅外線加熱器，加熱區(qū)域?yàn)楸缓附宇^中厚板的3倍板厚范圍，但不得小于100 mm的區(qū)域。

圖2 岔管焊接焊縫示意圖

2）預(yù)熱和層間溫度的測量采用測溫表及遠(yuǎn)紅外測溫計(jì)進(jìn)行測量，測量時(shí)距焊縫兩側(cè)各50 mm。每隔30 min測量一次，環(huán)縫測量點(diǎn)為6對，縱縫測量點(diǎn)為3對。

3）接頭預(yù)熱溫度以較厚板為基準(zhǔn)，注意保證厚板側(cè)的預(yù)熱溫度，嚴(yán)格控制薄板側(cè)的層間溫度。

4）焊接過程中，焊接質(zhì)檢員對焊工施焊的熱輸入進(jìn)行抽檢是否在規(guī)定范圍之內(nèi)。

2.2.2 焊接工藝參數(shù)

手工電弧焊工藝參數(shù)、碳弧氣刨參數(shù)按擬定的作業(yè)任務(wù)書執(zhí)行。

2.2.3 焊接工藝要求

1）焊前將所有坡口兩側(cè)各10～20 mm范圍內(nèi)的氧化皮、鐵銹、油污及其它雜物應(yīng)處理干凈。

2）雙面焊時(shí)在其單面焊接后，背面進(jìn)行清根并進(jìn)行100%打磨，經(jīng)檢查刨槽尺寸符合要求后，再繼續(xù)焊接另一側(cè)，需預(yù)熱的鋼板，清根時(shí)保持其預(yù)熱溫度。

3）多層（道）焊接時(shí)，每層（道）的溶渣、飛濺物清除干凈，自檢合格后進(jìn)行下一道的焊接。

4）每條焊縫一次連續(xù)焊完，如果中斷應(yīng)在不少于3層以后，如因故中斷，采取緩冷的方法防止裂紋，并在重新焊接之前重新預(yù)熱。

5）定位焊。定位焊的工藝和對焊工的要求與正式焊縫相同,一、二類焊縫的定位焊由合格焊工擔(dān)任；定位焊長度不小于100 mm，間距不大于200 mm，厚度4～6 mm；定位焊的引弧和熄弧在坡口內(nèi)進(jìn)行，嚴(yán)禁在母材其他部位引??；對定位焊的裂紋、氣孔、夾渣等缺陷進(jìn)行清除；對于需要預(yù)熱的鋼板，定位焊時(shí)預(yù)熱區(qū)寬度保持在焊縫中心線兩側(cè)100 mm范圍內(nèi)；定位焊在氣刨側(cè)進(jìn)行，保證焊前定位焊清除干凈；縱縫定位焊從中間向兩側(cè)對稱進(jìn)行。

6）手工電弧焊多層焊的層（道）間接頭錯(cuò)開應(yīng)保證在30 mm以上。焊層厚度打底焊5～7 mm，后續(xù)層平焊3 mm，其它位置4～5 mm，焊道的最大寬度為焊條直徑的2.5～3倍。每條環(huán)縫焊接由4或6（偶數(shù)）人同時(shí)施焊，焊接過程中盡量保持焊接參數(shù)一致。

7）鋼岔管焊接接頭采用開坡口全熔透對接接頭，根據(jù)不同的板厚，分別采用不對稱“X”型的2/3，1/3坡口型式。

8）正式施焊時(shí)，首先焊接坡口內(nèi)側(cè)（“X”型坡口先焊2/3坡口側(cè)）50%，然后轉(zhuǎn)到反面。首先用碳弧氣刨清根、磨光機(jī)打磨，之后將這一側(cè)焊道全部焊完，然后再將另一面焊道剩余部分全部焊接完畢。除封底和蓋面焊道外，中間焊道每焊一層厚度一般控制在4～5 mm的范圍內(nèi)?？刂坪附幼冃危麠l焊縫的焊接順序控制尤為重要，可將每條環(huán)縫分成8等份，由8名電焊工從每一等份的起始位置按同一時(shí)針方向，對稱分段退步，同時(shí)施焊。每個(gè)焊工分段數(shù)量根據(jù)實(shí)際情況確認(rèn)，但8個(gè)焊工分段數(shù)量必須相同，另外電焊工應(yīng)盡量保證一致的焊接速度，施焊時(shí)注意焊接電流的調(diào)整。

2.2.4 焊縫缺陷處理

1）裂縫：利用超聲波探傷，確定裂紋的深度、長度和走向后，用碳棒在裂紋兩側(cè)各延長50 mm處起刨，然后補(bǔ)焊。

2）焊縫尺寸不足、凹陷、咬邊超標(biāo)，應(yīng)補(bǔ)焊。

3）夾渣、氣孔、未焊透，用碳刨刨除后，補(bǔ)焊。

4）焊縫過溢或焊瘤，用砂輪打磨或碳棒刨除。

5）補(bǔ)焊時(shí)的預(yù)熱溫度比焊縫的原預(yù)熱溫度提高30℃。

6）焊補(bǔ)時(shí)應(yīng)在坡口內(nèi)引弧，熄弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑，多層焊的焊層之間接頭應(yīng)錯(cuò)開，焊縫長度應(yīng)不小于100 mm，當(dāng)焊縫長度超過500 mm時(shí)，采用分段退焊法。

7）返修部位應(yīng)連續(xù)焊成。如中斷焊接時(shí)，采取后熱、保溫措施，防止產(chǎn)生裂紋。再次焊接前，用磁粉或滲透探傷方法檢查，確認(rèn)無缺陷后方可繼續(xù)補(bǔ)焊。

8）返修焊縫應(yīng)填報(bào)返修施工記錄及返修前后的無損探傷報(bào)告，作為工程驗(yàn)收及存檔資料。

9）返修后的焊縫用UT進(jìn)行復(fù)查,同一部位返修次數(shù)不超過2次。

2.2.5 焊接檢驗(yàn)

1）焊縫無損探傷方法抽查率。岔管焊縫采用100%雙面雙側(cè)超聲波探傷，另外在焊縫背面氣刨后對刨槽進(jìn)行100%的磁粉探傷。

2）焊縫檢驗(yàn)要求：焊縫焊后進(jìn)行外觀檢查，外觀檢查合格后進(jìn)行無損檢測；保證在24 h以后（焊接結(jié)束后）進(jìn)行無損探傷檢驗(yàn)；超聲波探傷按GB11345—89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果的分級》標(biāo)準(zhǔn)評定，一類焊縫BI級為合格。

2.3 重點(diǎn)焊縫施工工藝

該工程重點(diǎn)焊縫包括：A4與A7環(huán)縫，A10，A11角焊縫。對重點(diǎn)焊縫焊接，從坡口形式、焊接人員與焊接順序安排、焊接變形控制、焊前預(yù)熱、氣刨清根、焊后保溫等各個(gè)質(zhì)量環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，確保焊縫品質(zhì)與作業(yè)任務(wù)書要求相符。

1）4和A7兩條焊縫各4人對稱焊接，每個(gè)人分3段焊接，采用分段退焊法；A10，A11岔管和月牙板對接角焊縫焊接時(shí)，2條焊縫各4名焊工，焊工安排和焊接順序按作業(yè)任務(wù)書執(zhí)行。

2）對于A10，A11岔管和月牙板對接角焊縫，首先焊接岔管內(nèi)焊縫，安裝加熱塊。月牙板厚度厚，且材質(zhì)為16MnR，預(yù)熱溫度適當(dāng)?shù)靥岣?，預(yù)熱溫度為180～200℃，用紅外線測溫儀測量A10內(nèi)、A11內(nèi)2條焊縫的溫度，溫度達(dá)到后方可焊接。

3 結(jié)語

大盈江電站工程鋼岔管制安縱縫長度38.4 m，焊縫一次合格率達(dá)到97.7%；環(huán)縫長度284 m，焊縫一次合格率達(dá)到97.5%；施工中未出現(xiàn)任何質(zhì)量事故，交驗(yàn)合格率100%；水壓試驗(yàn)安全、順利完成，試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)表明焊接質(zhì)量完全滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。