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(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。
(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。
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
(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。
(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。
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)
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)
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。
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。