崔建新 王玉杰 翟建峰

一、工程概述

1.項目概況

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(yīng)商。我公司承擔(dān)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(shí)施過程中，公司圍繞工程目標(biāo)，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(shè)備、新工裝研發(fā)，技術(shù)培訓(xùn)以及生產(chǎn)組織優(yōu)化等方面著手，有力的保證了工程進(jìn)度及焊接質(zhì)量。所有焊縫經(jīng)過檢驗外觀質(zhì)量優(yōu)良，內(nèi)部無損檢測100%合格，滿足一級焊縫質(zhì)量要求。

2.工程特點(diǎn)

（1）交貨工期緊，加工難度大 本工程在國內(nèi)尚屬首次大規(guī)模采用鋼管塔，許多廠家面臨加工經(jīng)驗不足，設(shè)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(diǎn)多，質(zhì)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(diǎn)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(shù)外，大部分節(jié)點(diǎn)靠手工焊接。

（3）焊接件尺寸精度要求高 需嚴(yán)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(zhì)量檢測難度大 鋼管與帶頸法蘭連接的對接焊縫質(zhì)量要求為一級焊縫，并進(jìn)行100%超聲波探傷，同時進(jìn)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(shù)，作業(yè)人員在操作及判定方面需通過總結(jié)積累經(jīng)驗，以提高對缺陷的判定。

二、關(guān)鍵焊接技術(shù)

1.鋼管塔生產(chǎn)主要焊接工藝

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(jié)合我公司的現(xiàn)狀，鋼管塔焊接主要采用熔化極氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接，其中鋼管與帶頸法蘭對接焊縫采用富氬氣體保護(hù)自動焊接技術(shù)，其他焊縫采用手工CO2氣體保護(hù)焊接技術(shù)。

圖 1

2.焊接新技術(shù)

（1）鋼管法蘭自動組焊機(jī)的應(yīng)用 為保證工程焊接質(zhì)量，鋼管與帶頸法蘭對接焊縫的裝配與焊接引進(jìn)唐山開元PLHZ—1000法蘭組焊生產(chǎn)線，有效地保證了法蘭端面的垂直度，組對過程嚴(yán)格控制裝配間隙，定位焊縫焊接后進(jìn)行打磨處理，保證焊縫接頭質(zhì)量。φ400mm以上鋼管采用雙面焊接，兩端同時焊接，先內(nèi)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(nèi)外焊縫外觀質(zhì)量如圖2、圖3所示。

（2）自動焊接單面焊雙面成形工藝的應(yīng)用 φ400mm以下鋼管與帶頸法蘭對接焊縫引進(jìn)鋼管自動焊接專機(jī)，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(diǎn)鐘位置，定位焊點(diǎn)進(jìn)行打磨處理，焊接過程嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，有效保證了焊縫質(zhì)量（見圖4）。

（3）鋼管自動切割下料、開槽技術(shù)的應(yīng)用 鋼管下料長度直接影響構(gòu)件的長度，構(gòu)件長度相對誤差直接影響鋼管塔的安裝質(zhì)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(jī)進(jìn)行加工，切割中預(yù)留焊接收縮量，下料后逐根檢驗，以滿足生產(chǎn)需要。

鋼管開槽引進(jìn)雙端數(shù)控開槽專機(jī)（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(zhì)量（見圖6）。

（4）鋼管坡口加工技術(shù)的應(yīng)用 鋼管坡口質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量，鋼管坡口加工采用鋼管坡口機(jī)（見圖7），對坡口角度、鈍邊嚴(yán)格控制，逐根檢驗并記錄，有效地保證了焊接質(zhì)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(shù)的應(yīng)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(jìn)行；針對厚度4～8mm的鋼管超聲波檢測，國內(nèi)無參考標(biāo)準(zhǔn)。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(zhì)量評定》，指導(dǎo)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(shí)施，在本工程一級焊縫第三方抽檢中，焊縫合格率達(dá)到了99%以上。

3.焊接質(zhì)量管理

（1）焊前檢驗 為保證焊接質(zhì)量，生產(chǎn)過程中將質(zhì)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(zhì)量等都作為質(zhì)量控制的重點(diǎn)。通過焊前控制，零部件的各項質(zhì)量符合規(guī)定要求，為合格焊縫質(zhì)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(yán)格執(zhí)行規(guī)定的焊接參數(shù)，對確認(rèn)合格構(gòu)件進(jìn)行施焊。對出現(xiàn)的個別質(zhì)量缺陷，嚴(yán)格按照返修的要求進(jìn)行作業(yè)，在整個工程的焊接過程中，一次返修的合格率達(dá)到了100%。

（3）焊后質(zhì)量檢測 焊接完畢，質(zhì)量檢驗人員嚴(yán)格按照檢驗方案進(jìn)行檢測，從外觀質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)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(shí)施方案》、《報檢單》、《一級焊縫操作記錄》等文件，與公司的《質(zhì)量保證計劃》、《檢驗驗證計劃》一起，共同構(gòu)成了公司的一級焊縫質(zhì)量檢測體系。

在批量生產(chǎn)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(zhì)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(chǔ)的質(zhì)量保證。

三、焊切設(shè)備應(yīng)用

1.焊接設(shè)備

本工程焊接設(shè)備引進(jìn)了法蘭組焊生產(chǎn)線（見圖9）、鋼管環(huán)縫焊接專機(jī)（見圖10），焊機(jī)為松下逆變式NBC500氣保焊機(jī)。手工焊接采用奧太逆變式氣保焊機(jī)。各種焊接設(shè)備嚴(yán)格按照設(shè)備管理的要求，做好日常維護(hù)與保養(yǎng)，在本工程的應(yīng)用過程中，焊接設(shè)備穩(wěn)定可靠，能夠有效地保證工程焊接質(zhì)量。

圖9 法蘭組焊生產(chǎn)線

圖10 鋼管環(huán)縫焊接專機(jī)

2.焊接材料

本工程大部分鋼材牌號為Q345B，根據(jù)等強(qiáng)的原則匹配焊材，選用保定藍(lán)宇型號為ER50—6氣體保護(hù)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(jìn)廠均有出廠質(zhì)量證明書，進(jìn)廠復(fù)檢合格后使用。焊接材料復(fù)檢采用的標(biāo)準(zhǔn)如附表所示。

焊接材料選用標(biāo)準(zhǔn)

3.切割及配套加工設(shè)備

本工程生產(chǎn)過程中，引進(jìn)購置了國內(nèi)先進(jìn)的切割設(shè)備及其他配套加工設(shè)備主要有：無錫華聯(lián)GS/Z—4000數(shù)控切割機(jī)、GS/G—600鋼管相貫線切割機(jī)等。自行研制了鋼管連板裝配工裝，U形板加工專機(jī)、鋼管下料設(shè)備、裝配平臺及組裝方箱等部分工裝設(shè)備，在生產(chǎn)中充分發(fā)揮了其效能，有效地保證了生產(chǎn)需求。

四、結(jié)語

在皖電東送特高壓輸電線路示范工程鋼管塔的生產(chǎn)中，國家電網(wǎng)公司、國家電科院、業(yè)主項目部及相關(guān)監(jiān)理高度重視，多次到公司進(jìn)行調(diào)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(fù)責(zé)，對本工程的焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，一級焊縫第三方抽檢一次合格率達(dá)到99.64%，現(xiàn)場安裝合格率達(dá)到100%，圓滿地完成了本次工程任務(wù)，并得到了國家電網(wǎng)公司、業(yè)主項目部的好評。