崔建新 王玉杰 翟建峰
皖電東送特高壓輸電線路示范工程鋼管塔涉及全國15個鐵塔供應商。我公司承擔了本工程第5包,共7個塔型,38基鋼管塔,總重量8 572t,一級焊縫6 680條,焊縫長度近10 000m。工程實施過程中,公司圍繞工程目標,積極采取一系列行之有效的管理措施,在焊接工藝革新,新設備、新工裝研發(fā),技術培訓以及生產組織優(yōu)化等方面著手,有力的保證了工程進度及焊接質量。所有焊縫經過檢驗外觀質量優(yōu)良,內部無損檢測100%合格,滿足一級焊縫質量要求。
(1)交貨工期緊,加工難度大 本工程在國內尚屬首次大規(guī)模采用鋼管塔,許多廠家面臨加工經驗不足,設備落后,人員技能偏低等諸多影響因素。
(2)焊接工程量大,焊接節(jié)點多,質量要求高 我公司承接的38基鋼管塔中,平均一基塔焊接節(jié)點500多個,除帶頸法蘭與鋼管連接的對接焊縫可以采用自動化焊接技術外,大部分節(jié)點靠手工焊接。
(3)焊接件尺寸精度要求高 需嚴格控制焊接變形及焊接收縮量,保證現(xiàn)場整體安裝。
(4)鋼管與帶頸法蘭的焊接控制及質量檢測難度大 鋼管與帶頸法蘭連接的對接焊縫質量要求為一級焊縫,并進行100%超聲波探傷,同時進行第三方抽檢。一級焊縫批量控制存在一定的難度。焊縫無損檢測中,其中壁厚8mm以下的焊縫探傷屬于新技術,作業(yè)人員在操作及判定方面需通過總結積累經驗,以提高對缺陷的判定。
本工程鋼管塔焊縫連接形式主要有:鋼管法蘭對接焊縫、鋼管與法蘭插接焊縫、鋼管與鋼板焊接的對接焊縫、 T形焊縫、角焊縫(見圖1)。結合我公司的現(xiàn)狀,鋼管塔焊接主要采用熔化極氣體保護焊進行焊接,其中鋼管與帶頸法蘭對接焊縫采用富氬氣體保護自動焊接技術,其他焊縫采用手工CO2氣體保護焊接技術。
圖 1
(1)鋼管法蘭自動組焊機的應用 為保證工程焊接質量,鋼管與帶頸法蘭對接焊縫的裝配與焊接引進唐山開元PLHZ—1000法蘭組焊生產線,有效地保證了法蘭端面的垂直度,組對過程嚴格控制裝配間隙,定位焊縫焊接后進行打磨處理,保證焊縫接頭質量。φ400mm以上鋼管采用雙面焊接,兩端同時焊接,先內焊后外焊,背面采用清根處理,外焊時根據(jù)鋼管厚度采用多層焊接。內外焊縫外觀質量如圖2、圖3所示。
(2)自動焊接單面焊雙面成形工藝的應用 φ400mm以下鋼管與帶頸法蘭對接焊縫引進鋼管自動焊接專機,采用單面焊雙面成形工藝。焊縫裝配間隙控制在3~5mm,焊槍角度在2~3點鐘位置,定位焊點進行打磨處理,焊接過程嚴格控制焊接參數(shù),有效保證了焊縫質量(見圖4)。
(3)鋼管自動切割下料、開槽技術的應用 鋼管下料長度直接影響構件的長度,構件長度相對誤差直接影響鋼管塔的安裝質量。為此,在控制鋼管長度方面,采用數(shù)控相貫線等離子切割機進行加工,切割中預留焊接收縮量,下料后逐根檢驗,以滿足生產需要。
鋼管開槽引進雙端數(shù)控開槽專機(見圖5),兩端同時切割,保證兩端開槽的相對位置;同時采用等離子切割,保證切割質量(見圖6)。
(4)鋼管坡口加工技術的應用 鋼管坡口質量直接影響焊接質量,鋼管坡口加工采用鋼管坡口機(見圖7),對坡口角度、鈍邊嚴格控制,逐根檢驗并記錄,有效地保證了焊接質量(見圖8)。
圖 2
圖 3
圖 4
圖 5
圖 6
(5)薄壁管無損檢測新技術的應用 特高壓鋼管塔使用的鋼管規(guī)格為φ159~φ964mm,厚度為4~22mm。厚度8mm以上鋼管超聲波無損檢測按照GB11345的要求進行;針對厚度4~8mm的鋼管超聲波檢測,國內無參考標準。為此,國網(wǎng)公司針對厚度在4~8mm的鋼管對接焊縫檢測,編制了《薄壁管對接焊縫超聲波檢驗與質量評定》,指導薄壁管對接焊縫檢測。在檢測過程采用爬坡探頭檢測,針對不同的工件厚度,采用不同K值的探頭,盡量采用大K值探頭。通過實施,在本工程一級焊縫第三方抽檢中,焊縫合格率達到了99%以上。
(1)焊前檢驗 為保證焊接質量,生產過程中將質量管控的重心前移,從零件下料、坡口加工、組裝間隙控制到定位焊縫的質量等都作為質量控制的重點。通過焊前控制,零部件的各項質量符合規(guī)定要求,為合格焊縫質量提供了前提條件。
圖 7
圖 8
(2)焊接過程控制 焊接過程中,每一個作業(yè)人員嚴格執(zhí)行規(guī)定的焊接參數(shù),對確認合格構件進行施焊。對出現(xiàn)的個別質量缺陷,嚴格按照返修的要求進行作業(yè),在整個工程的焊接過程中,一次返修的合格率達到了100%。
(3)焊后質量檢測 焊接完畢,質量檢驗人員嚴格按照檢驗方案進行檢測,從外觀質量、內在質量逐一檢測,不放過一條焊縫、一處缺陷。特別是在一級焊縫的檢測過程中,制定了《與駐廠監(jiān)造及第三方檢測人員的配合方案》、《焊縫查核表》、《探傷追溯性實施方案》、《報檢單》、《一級焊縫操作記錄》等文件,與公司的《質量保證計劃》、《檢驗驗證計劃》一起,共同構成了公司的一級焊縫質量檢測體系。
在批量生產中各級檢驗人員按照文件要求有條不紊、忙而不亂的作業(yè),既保證了焊縫質量,又提高了效率。該工程一級焊縫共計6 680條,100%自檢,其中6 580條焊縫一次檢驗合格,自檢一次合格率為98.5%;第三方累計抽檢1 650條,其中一次抽檢合格1 644條,一次合格率為99.64%。為工程提供了最基礎的質量保證。
本工程焊接設備引進了法蘭組焊生產線(見圖9)、鋼管環(huán)縫焊接專機(見圖10),焊機為松下逆變式NBC500氣保焊機。手工焊接采用奧太逆變式氣保焊機。各種焊接設備嚴格按照設備管理的要求,做好日常維護與保養(yǎng),在本工程的應用過程中,焊接設備穩(wěn)定可靠,能夠有效地保證工程焊接質量。
圖9 法蘭組焊生產線
圖10 鋼管環(huán)縫焊接專機
本工程大部分鋼材牌號為Q345B,根據(jù)等強的原則匹配焊材,選用保定藍宇型號為ER50—6氣體保護焊焊絲,焊絲規(guī)格為φ1.2mm。焊接用CO2氣體,純度≥99.5%,富氬氣體(Ar80%+ CO220%)采用瓶裝氣體。所有焊材進廠均有出廠質量證明書,進廠復檢合格后使用。焊接材料復檢采用的標準如附表所示。
焊接材料選用標準
本工程生產過程中,引進購置了國內先進的切割設備及其他配套加工設備主要有:無錫華聯(lián)GS/Z—4000數(shù)控切割機、GS/G—600鋼管相貫線切割機等。自行研制了鋼管連板裝配工裝,U形板加工專機、鋼管下料設備、裝配平臺及組裝方箱等部分工裝設備,在生產中充分發(fā)揮了其效能,有效地保證了生產需求。
在皖電東送特高壓輸電線路示范工程鋼管塔的生產中,國家電網(wǎng)公司、國家電科院、業(yè)主項目部及相關監(jiān)理高度重視,多次到公司進行調研、抽檢、試組裝驗收;駐廠監(jiān)造人員和第三方抽檢人員高度負責,對本工程的焊接質量進行嚴格的檢查,一級焊縫第三方抽檢一次合格率達到99.64%,現(xiàn)場安裝合格率達到100%,圓滿地完成了本次工程任務,并得到了國家電網(wǎng)公司、業(yè)主項目部的好評。