周 林，廖 均

（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，陜西省西安市 710016）

國(guó)產(chǎn)800MPa級(jí)超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼工藝研究

周 林，廖 均

（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司，陜西省西安市 710016）

通過(guò)呼和浩特抽水蓄能電站應(yīng)用實(shí)例，對(duì)WSD690E鋼材料的進(jìn)廠(chǎng)檢驗(yàn)、冷加工的卷板試驗(yàn)、焊接材料的比選、焊接性及焊接工藝試驗(yàn)、實(shí)體工程質(zhì)量控制等方面進(jìn)行了全面的施工技術(shù)研究，以了解700MPa級(jí)以上超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼的熱敏感性、淬透性、焊接性、冷加工性與普通鋼的區(qū)別，探索用超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼制造引水壓力鋼管的工藝方法和參數(shù)，解決小徑厚比厚壁壓力鋼管瓦片冷卷和焊接的施工技術(shù)難題，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼及配套焊接材料在水電站的應(yīng)用。經(jīng)兩年半的運(yùn)行實(shí)踐證明，該工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，安全可靠。經(jīng)研究成果經(jīng)鑒定專(zhuān)家委員會(huì)會(huì)議評(píng)審，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，可為類(lèi)似工程施工提供借鑒。

施工技術(shù)；工藝研究；試驗(yàn)比較；調(diào)質(zhì)鋼；國(guó)產(chǎn)高強(qiáng)鋼；壓力鋼管；制造安裝

0 引言

鋼結(jié)構(gòu)工程中，采用高強(qiáng)鋼相對(duì)于普通鋼而言，可以減少鋼材的用量，從而減少焊接材料消耗及施工工作量，可以減少礦產(chǎn)資源消耗，符合“效益優(yōu)先型”“資源節(jié)約型”“環(huán)境友好型”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向[1]，并且使得成型、組裝、起吊、運(yùn)輸更加容易，從而帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，并被越來(lái)越廣泛的采用，也是鋼結(jié)構(gòu)工程發(fā)展和進(jìn)步的必然趨勢(shì)[2]。國(guó)內(nèi)水工鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼應(yīng)用已有近半個(gè)世紀(jì)的歷史，國(guó)產(chǎn)600MPa級(jí)高強(qiáng)鋼在20世紀(jì)90年代由于三峽工程的推動(dòng)，在國(guó)內(nèi)水電站引水壓力鋼管制造中被廣泛應(yīng)用[3]。但700MPa及以上級(jí)別的超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼鋼板一直依賴(lài)進(jìn)口，僅在河南寶泉抽水蓄能電站的鋼支管中使用了少量的800MPa級(jí)超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼[4]。為推動(dòng)超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼及其相應(yīng)焊接材料的國(guó)產(chǎn)化和在水電站壓力鋼管中的應(yīng)用，呼和浩特抽水蓄能電站引水壓力鋼管工程的鋼板及配套焊接材料全部采用國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品。針對(duì)超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼加工工藝的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，以西龍池抽水蓄能電站中已掌握的日產(chǎn)SUMITEN780鋼的施工經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行WSD690E鋼的材料性能分析、配套焊材的比選、焊接工藝評(píng)定、實(shí)體工程質(zhì)量控制等研究，為類(lèi)似工程提供借鑒和參考。

1 應(yīng)用工程概況

呼和浩特抽水蓄能電站地處高寒的內(nèi)蒙古大青山地區(qū)，共安裝4×300MW可逆式水輪（水泵）/發(fā)電（電動(dòng)）機(jī)組。采用分組供水，兩條輸水道均采用三平兩斜的布置方式，在下平段設(shè)岔管。調(diào)壓井出口至廠(chǎng)房上游墻間采用地下埋藏式引水壓力鋼管引水。鋼管壁厚18～66mm，直徑2000～5400mm，鋼管制造安裝總量14355t，共用3種鋼板，其中，用WSD690E鋼制造鋼管3645t，管壁厚度30～66mm，共17個(gè)規(guī)格。該鋼種是國(guó)內(nèi)專(zhuān)為水電站引水壓力鋼管研發(fā)的800MPa級(jí)超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，也是首次在國(guó)內(nèi)電站壓力鋼管制造的實(shí)體工程中大規(guī)模應(yīng)用。鋼管設(shè)計(jì)遵循《水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T 5141—2001），鋼管制造安裝執(zhí)行《水電水利工程壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（DL/T 5017—2007）。

表1 WSD690E鋼板的力學(xué)性能

表2 WSD690E鋼板的化學(xué)成分 %

2 WSD690E鋼的材料性能分析

2.1 鋼板機(jī)械性能與化學(xué)成分

對(duì)到貨鋼板按GB/T 2975的規(guī)定抽取了105組樣品，進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)和化學(xué)成分分析試驗(yàn)。屈服強(qiáng)度Rp0.2、抗拉強(qiáng)度Rm、延伸率%、-40℃/V型沖擊功Akv（橫向）等試驗(yàn)結(jié)果表明，WSD690E鋼各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)滿(mǎn)足水電站引水壓力鋼管的設(shè)計(jì)要求。由化學(xué)成分分析結(jié)果計(jì)算得知：Ceq=0.47%、Pcm=0.27%，說(shuō)明其焊接性較好[5][6]。WSD690E鋼板的力學(xué)性能、化學(xué)成分分別見(jiàn)表1和表2。

2.2 冷卷的加工性分析

從拉伸試樣的屈服強(qiáng)度RP0.2、斷面收縮率A、冷彎試驗(yàn)等指標(biāo)的結(jié)果看，材料的冷加工性較好。壓力鋼管制造的冷加工主要是彎曲加工（卷板），按DL/T 5017規(guī)范規(guī)定[7]，當(dāng)鋼板屈服強(qiáng)度RCL＞540N/mm2、RP0.2≤ 800N/mm2時(shí)，瓦片允許冷卷的最小徑厚比D/δ≥57。受內(nèi)水壓力及結(jié)構(gòu)限制，支管多個(gè)管節(jié)的徑厚比小于57。以3號(hào)支管為例，部分管節(jié)設(shè)計(jì)徑厚比見(jiàn)表3。從表3中可以看出，許多管節(jié)的徑厚比突破了規(guī)范的規(guī)定。為驗(yàn)證在較小徑厚比時(shí)鋼板的冷卷加工性，進(jìn)行了3個(gè)試樣的卷板試驗(yàn)。采用多次少量下壓的措施進(jìn)行試樣的卷制。卷制后對(duì)瓦片取樣測(cè)試鋼板機(jī)械性能的變化情況，試驗(yàn)參數(shù)及瓦片機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。與卷制前鋼板的性能比較，隨著曲率半徑變小，即徑厚比減小時(shí)，屈服強(qiáng)度上升、屈強(qiáng)比變大、-40℃橫向沖擊功、抗拉強(qiáng)度、延伸率均有所下降，即材料的機(jī)械性能變差，但數(shù)值變化不大，均在設(shè)計(jì)的指標(biāo)范圍內(nèi)，并有較大裕量，滿(mǎn)足工程需求。

表3 3號(hào)支管部分管節(jié)設(shè)計(jì)徑厚比

表4 卷板試驗(yàn)參數(shù)及瓦片機(jī)械性能檢驗(yàn)結(jié)果

表5 各供貨商的焊條和埋弧焊絲焊接接頭檢驗(yàn)結(jié)果

2.3 焊接性試驗(yàn)

試驗(yàn)遵循《焊接性試驗(yàn) 斜Y型坡口焊接裂紋試驗(yàn)方法》（GB 4675.1）標(biāo)準(zhǔn)。試件尺寸200×160mm，厚度δ=66mm，焊條牌號(hào)THJ807RH。焊接方法為焊條電弧焊。焊接電流170A，電壓22～24V，速度150～155mm/min。試驗(yàn)結(jié)果與化學(xué)成分分析結(jié)果一致，材料的焊接性較好，裂紋敏感性較低，焊接時(shí)的預(yù)熱溫度應(yīng)不低于80℃[5][6]。

3 配套焊材的比選

3.1 焊接方法

適合于800MPa級(jí)超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼大規(guī)模焊接施工的方法有焊條電弧焊（SMAW）、自動(dòng)埋弧焊（SAW）、富氬氣體保護(hù)焊、雙保護(hù)焊等4種。經(jīng)質(zhì)量保證、技術(shù)難度、焊接效率、采購(gòu)難易、材料成本等綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，最終確定本工程WSD690E鋼采用SMAW、SAW兩種焊接方法。

3.2 焊接材料比選

進(jìn)行WSD690E鋼施工研究之前，已經(jīng)掌握了日產(chǎn)SUMITEN780鋼的施工技術(shù)，焊接材料由日本配套進(jìn)口，未選擇國(guó)產(chǎn)焊接材料。根據(jù)已掌握的技術(shù)和調(diào)研結(jié)果，選定了4個(gè)國(guó)產(chǎn)知名品牌和一個(gè)日本品牌進(jìn)行焊接材料比選試驗(yàn)。試焊在相同的外界條件下，用同一臺(tái)設(shè)備、同一個(gè)pWPS進(jìn)行焊接。焊后以相同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接頭進(jìn)行VT、UT、DOFD檢測(cè)，再進(jìn)行抗拉、沖擊、側(cè)彎等主要機(jī)械性能測(cè)試，結(jié)果如表5所示。

國(guó)產(chǎn)1的SAW焊接接頭低溫沖擊值不穩(wěn)定，經(jīng)焊接材料供貨商對(duì)焊絲配方進(jìn)行調(diào)整，新配方的焊絲保證了焊接接頭機(jī)械性能的穩(wěn)定。國(guó)產(chǎn)2 的SAW焊接接頭各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)穩(wěn)定，但該供貨商不生產(chǎn)電焊條。日產(chǎn)焊接材料SMAW、SAW的焊接接頭各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定。用國(guó)產(chǎn)3、國(guó)產(chǎn)4的焊接材料焊接的接頭低溫沖擊和抗拉強(qiáng)度均不合格。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，采取專(zhuān)家咨詢(xún)、會(huì)議評(píng)審的方式，綜合考慮各種因素，決定采用國(guó)產(chǎn)1的焊接材料對(duì)焊接工藝預(yù)規(guī)程（pWPS）進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)定。

4 焊接工藝評(píng)定

4.1 評(píng)定項(xiàng)目

按DL/T 5017規(guī)范和設(shè)計(jì)文件，選用國(guó)產(chǎn)1的焊接材料，進(jìn)行了8組WSD690E鋼試板的焊接工藝評(píng)定，一組WSD690E鋼+600MPa級(jí)鋼異種鋼接頭的SAW平焊工藝評(píng)定。焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目、試板編號(hào)、試焊位置如表6所示。

表6 焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目及編號(hào)

4.2 評(píng)定結(jié)果

WSD690E鋼試板采用SMAW、SAW兩種方法焊接，WSD690E+600MPa級(jí)鋼的異種鋼接頭采用SAW平焊位焊接。選用CHE808RH（焊條）、CHW-S80（焊絲）、CHF606（焊劑）焊接材料。試板接頭的主要機(jī)械性能檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

表7 試板焊接接頭的主要機(jī)械性能檢驗(yàn)結(jié)果

主要焊接參數(shù)：SAW的熱輸入控制在20～35kJ/cm，SMAW的熱輸入控制在12～35kJ/cm。預(yù)熱溫度為80～120℃，定位焊的預(yù)熱溫度在此基礎(chǔ)之上增加50℃，層間溫度不高于200℃。后熱消氫溫度在160～200℃，時(shí)間為1.5～2.5h，鋼板厚時(shí)取大值。

5 實(shí)體工程質(zhì)量控制

5.1 特殊要求質(zhì)量管控

壓力鋼管制造安裝都有完整的質(zhì)量保證體系并保持有效運(yùn)行，施工過(guò)程也能?chē)?yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)文件和規(guī)范，這些還不能滿(mǎn)足工藝技術(shù)的要求。對(duì)于700MPa級(jí)以上的超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，在冷加工時(shí)較大回彈量的補(bǔ)償、焊接接頭過(guò)熱區(qū)的高溫停留時(shí)間、T8/5的冷卻速度等方面有著特殊要求，針對(duì)這些特殊要求需要進(jìn)行探討。

5.2 下料、成型、組裝

（1）切割下料：高精度的切割、下料、成型，可避免強(qiáng)制裝配而帶來(lái)的較大內(nèi)應(yīng)力及其由此產(chǎn)生的裂紋、變形等危害。為保證瓦片的成型和組裝精度，采用數(shù)控切割機(jī)切割下料，多次下壓而減小每次下量的方式進(jìn)行卷制成型。

（2）端部預(yù)彎：利用卷板機(jī)可水平下調(diào)的功能，對(duì)待卷鋼板的端部進(jìn)行預(yù)彎處理。如圖1所示，將卷板機(jī)的兩個(gè)下滾平移到進(jìn)板邊的極限位置，在卷板機(jī)出板側(cè)的下滾頂部平行放置鋼板條，減小兩個(gè)下滾軸間的支間距，操作上滾軸分次下壓，不斷用樣板檢查鋼板端部弧度，直到合格為止。鋼管卷制中采用此工藝，使鋼管縱縫處的直邊問(wèn)題得以改善，同時(shí)也使環(huán)縫組裝時(shí)的錯(cuò)牙問(wèn)題得到解決，保證了大節(jié)組裝質(zhì)量。

（3）瓦片卷制：WSD690E鋼屈服強(qiáng)度大，卷制中回彈量也大，特別是對(duì)于徑厚比較小的厚壁管節(jié)，必須采用多次卷制成型，嚴(yán)格控制每次的下壓量，盡量減少冷彎作業(yè)對(duì)鋼板的組織性能和機(jī)械性能的不利影響。在多次卷制成型的同時(shí)，要不斷地用樣板檢查瓦片成型的弧度，及時(shí)調(diào)整壓延所需的下壓量，以保證成品瓦片質(zhì)量[7]。

圖1 待卷鋼板的端部預(yù)彎處理

（4）單節(jié)組裝：?jiǎn)瓮咂芄?jié)，在瓦片成型后，用專(zhuān)門(mén)的夾具在卷板機(jī)上組對(duì)縱縫，檢測(cè)焊口及管口錯(cuò)臺(tái)，合格后進(jìn)行定位焊，整節(jié)吊離卷板機(jī)。對(duì)于多瓦片管節(jié)，則將各瓦片呈自由狀態(tài)立于組裝平臺(tái)，組裝調(diào)整縱向焊縫的調(diào)整，檢測(cè)錯(cuò)臺(tái)，以組裝平臺(tái)的精度來(lái)保證管口平面度。

（5）大節(jié)組裝：大節(jié)組裝在專(zhuān)門(mén)的臺(tái)車(chē)上臥式進(jìn)行。檢查管口平面度，測(cè)量?jī)晒芸诘闹荛L(zhǎng)差，計(jì)算環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)數(shù)值，由下中為起點(diǎn)，從左右兩側(cè)分別向上中對(duì)縫，將錯(cuò)臺(tái)均勻分布于整條環(huán)縫。

（6）附件安裝：用“米”字型支撐等工裝和設(shè)備進(jìn)行管節(jié)的調(diào)圓，當(dāng)管節(jié)的形位偏差符合要求后，安裝加勁環(huán)、止水環(huán)、止推環(huán)、排水槽（角）鋼等附件。

5.3 焊接

5.3.1 焊工、規(guī)程、管理

從事一、二類(lèi)焊縫焊接的焊工均按《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》考試和管理，操作技能還在現(xiàn)場(chǎng)用WSD690E鋼按《規(guī)則》復(fù)試合格后方可上崗。將WPS印刷成為便于攜帶的小冊(cè)子，發(fā)至每一個(gè)從事焊接工作及與焊接工作相關(guān)的人員手中，便于隨時(shí)查閱。施焊前，組織人員反復(fù)學(xué)習(xí)，做到人人心中明白。在每個(gè)班次的焊接作業(yè)中，設(shè)專(zhuān)職的焊接質(zhì)檢員，嚴(yán)格控制焊接熱輸入、焊接順序、預(yù)熱（層間）溫度等主要焊接工藝參數(shù)，保證WPS的全面貫徹執(zhí)行。

5.3.2 焊接溫度控制

嚴(yán)格執(zhí)行WPS的規(guī)定，WSD690E鋼的所有焊縫均進(jìn)行80～100℃的預(yù)熱，層間溫度控制在80～200℃。溫度過(guò)低，易引起冷裂紋，溫度過(guò)高，相當(dāng)于增大了焊接過(guò)程的熱輸入量。焊縫的預(yù)熱采用履帶式遠(yuǎn)紅外加熱器加熱。定位焊預(yù)熱溫度應(yīng)比主焊縫預(yù)熱溫度提高40～50℃，加熱方法也可采用火焰加熱，加熱范圍為焊縫四周向外延伸至少3倍鋼板的厚度，且單側(cè)不小于100mm。焊接過(guò)程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)待焊部位的表面溫度，溫度過(guò)低時(shí)，采用預(yù)熱的方法加熱，層間溫度過(guò)高時(shí)，則臨時(shí)中斷焊接降溫。用數(shù)字式遠(yuǎn)紅外測(cè)溫槍監(jiān)測(cè)溫度，顯示快捷，讀數(shù)方便，計(jì)量準(zhǔn)確。

5.3.3 焊接熱輸入

（1）對(duì)于低碳鋼、普低鋼材料的焊接，長(zhǎng)期以來(lái)的著眼點(diǎn)主要是焊縫，只要焊縫的VT、UT、RT、TOFD等檢查合格就行了?？蓪?duì)于調(diào)質(zhì)狀態(tài)供貨的鋼材，不僅要保證焊縫的無(wú)損檢測(cè)合格，還要保證焊縫和熱影響區(qū)的組織不出現(xiàn)不可接受的既沒(méi)有強(qiáng)度又沒(méi)有韌性的組織。焊縫可以通過(guò)調(diào)整熔敷金屬的化學(xué)成分達(dá)到控制組織、改善性能的目的，但熱影響區(qū)的晶粒和組織粗化問(wèn)題才是焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵[9]。焊接熱輸入的大小，決定熱循環(huán)過(guò)程，影響t8/5時(shí)間的長(zhǎng)短，決定了焊接接頭的組織性能[10]。圖2為幾個(gè)鋼種焊接熱輸入與接頭脆性轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系。這些不可接受的組織及其性能，直接危害結(jié)構(gòu)安全，現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)方法又無(wú)法檢測(cè)出，只能靠焊接施工過(guò)程中工藝參數(shù)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些參數(shù)中，熱輸入起著決定性的作用，過(guò)程中的熱輸入控制就極為重要。要避免過(guò)大的熱輸入造成熱影響區(qū)的組織變壞，在嚴(yán)格控制預(yù)熱和層間溫度避免裂紋產(chǎn)生的同時(shí)，需更加準(zhǔn)確地控制熱輸入的大小[11]。焊接熱輸入的計(jì)算公式為E=IU/V，計(jì)算很簡(jiǎn)單，難點(diǎn)是全員、全過(guò)程、全方位地有效控制。

（2）自動(dòng)埋弧焊的熱輸入宜控制在20～35kJ/cm。首先對(duì)操作控制盤(pán)上的電流表、電壓表、速度表進(jìn)行校準(zhǔn)。根據(jù)計(jì)算公式E=60IU/1000V，按每一伏特一個(gè)級(jí)差制成一張圖表，發(fā)給埋弧焊操作工，要求只能按圖表給定的參數(shù)進(jìn)行焊接。表8所示為電弧電壓等于33V時(shí)的電流I、速度V、熱輸入E、電流與電壓比值I/U的圖表?？紤]到的焊縫成型、熔深系數(shù)、藥渣清理的難易程度等因素，I/U比值最佳應(yīng)選擇在14～17之間，如表中陰影部分的熱輸入所對(duì)應(yīng)的焊接電流、行走速度。

圖2 熱輸入與受熱影響部位韌性之間的關(guān)系

表8 焊接電流等于33V時(shí)、焊接其他參數(shù)的相互關(guān)系

（3）焊條電弧焊的熱輸入應(yīng)控制在12～35kJ/cm。焊條電弧焊為手工操作，表顯電弧電壓、焊接電流跳動(dòng)較大，不便于讀取和記錄，且運(yùn)條速度監(jiān)測(cè)困難，按熱輸入要求提前計(jì)算出每根焊條應(yīng)焊接的焊道長(zhǎng)度，以此控制焊接熱輸入。表9為不同直徑單根焊條焊道的長(zhǎng)度范圍。

表9 每根焊條應(yīng)焊接的焊道長(zhǎng)度

5.4 工程質(zhì)量評(píng)價(jià)

（1）鋼管制造：鋼管制造下料實(shí)測(cè)偏差0.1 ～0.5mm，卷板弧度偏差實(shí)測(cè)值0.5～3.0mm，實(shí)測(cè)周長(zhǎng)偏差2.0～9.0mm，實(shí)測(cè)管口圓度1～15mm，管口平面度0.5～2mm。鋼管制造中嚴(yán)格實(shí)行工序驗(yàn)收制，只有上道工序合格后方可轉(zhuǎn)入正道工序，從而保證了所有管節(jié)各項(xiàng)環(huán)節(jié)全部進(jìn)行檢查驗(yàn)收，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（2）鋼管安裝：鋼管安裝的實(shí)測(cè)管口中心偏差15～20mm，環(huán)縫錯(cuò)臺(tái)0.5～3mm。樁號(hào)、里程、調(diào)和等位置公差全部符合規(guī)范要求。

（3）鋼管焊接：施工中嚴(yán)格執(zhí)行WPS的規(guī)定，焊接質(zhì)量?jī)?yōu)良。工程由第三方進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，一、二類(lèi)焊縫檢測(cè)結(jié)果如表10所示。

表10 WSD690E鋼焊縫無(wú)損檢測(cè)結(jié)果

（4）整體質(zhì)量：用WSD690E鋼板制造安裝的呼和浩特抽水蓄能電站引水壓力鋼管質(zhì)量評(píng)定結(jié)果如表11所示。

表11 鋼管制造安裝質(zhì)量評(píng)定結(jié)果

6 研究成果與建議

6.1 研究成果

（1）通過(guò)焊接性試驗(yàn)、焊接工藝研究與評(píng)定，得出了自動(dòng)埋弧焊、焊條電弧焊兩種焊接方法均適合于國(guó)產(chǎn)WSD690E超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼壓力鋼管的制造安裝工程。

（2）通過(guò)多個(gè)品牌焊接材料的對(duì)比焊接與試驗(yàn)研究，比選出焊接WSD690E鋼的多個(gè)品牌的國(guó)產(chǎn)焊接材料，實(shí)現(xiàn)了焊接材料的國(guó)產(chǎn)化。

（3）國(guó)產(chǎn)WSD690E超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼常溫焊接時(shí)焊接裂紋率高。通過(guò)試驗(yàn)研究，當(dāng)預(yù)熱溫度控制在80～120℃時(shí)，可有效預(yù)防焊接裂紋。確定了鋼材的預(yù)熱、層間、后熱溫度范圍，明確了自動(dòng)埋弧焊、焊條電弧焊熱輸入范圍和最佳工藝參數(shù)，保證了焊接接頭的性能符合設(shè)計(jì)要求。

（4）通過(guò)試驗(yàn)研究，總結(jié)出了厚壁小徑厚比鋼管瓦片多次下壓卷制成型的卷板工藝試驗(yàn)參數(shù)，解決了超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼小徑厚比鋼管瓦片的冷卷難題，得出了徑厚比為33.3、δ=66mm時(shí)WSD690E鋼冷卷瓦片的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的結(jié)論。

（5）通過(guò)焊接殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果表明，鋼管的焊接方法、程序、參數(shù)合理，焊接接頭的殘余應(yīng)力值控制在合理范圍內(nèi)。

（6）研究成果已運(yùn)用于呼和浩特抽水蓄能電站引水壓力鋼管制造安裝工程。該電站于2014年6月充水，同年11月發(fā)電，并經(jīng)雙機(jī)甩負(fù)荷試驗(yàn)考驗(yàn)，安全運(yùn)行至今。

6.2 建議與意見(jiàn)

（1）根據(jù)近四五年國(guó)內(nèi)類(lèi)似工程800MPa級(jí)超高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼國(guó)際招標(biāo)采購(gòu)報(bào)價(jià)統(tǒng)計(jì)，國(guó)外同級(jí)別的鋼板價(jià)格是國(guó)產(chǎn)價(jià)格的1.4～2.0倍，平均達(dá)到1.65倍。國(guó)產(chǎn)超高強(qiáng)度鋼板已能滿(mǎn)足水電站壓力鋼管工程的設(shè)計(jì)要求[5]，從投資經(jīng)濟(jì)學(xué)、支持國(guó)產(chǎn)化、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度，應(yīng)大力推廣使用。

（2）按《鋼、鎳及鎳合金的焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)》（GB/T 19869.1—2005）規(guī)定：認(rèn)可的熱輸入上限、下限可在試件焊接使用的熱輸入±25%范圍內(nèi)浮動(dòng)[12]，實(shí)際工程應(yīng)用中此范圍仍然較窄，工地現(xiàn)場(chǎng)的大規(guī)模生產(chǎn)性焊接控制難度較大，反而容易失控?！叭绻附庸に囋u(píng)定試驗(yàn)用高、低兩個(gè)熱輸入進(jìn)行，則其中間的所有熱輸入也適用”[12]，在焊接工藝評(píng)定中，應(yīng)拓寬試件焊接的熱輸入范圍，使認(rèn)可的熱輸入范圍更加寬泛，以利于生產(chǎn)中的實(shí)際控制。

（3）鋼板材料供應(yīng)商提供的焊接工藝參數(shù)：2003年、2013年日本神鋼推薦的SUMITEN780鋼焊接熱輸入范圍均是不大于46kJ/cm即可，并且推薦了可靠的配套焊接材料，現(xiàn)場(chǎng)施工控制非常方便。國(guó)內(nèi)800MPa級(jí)鋼供貨商推薦的焊接熱輸入范圍狹小，從焊接接頭質(zhì)量保證、現(xiàn)場(chǎng)焊接控制的難易、規(guī)模性焊接的生產(chǎn)效率、優(yōu)勢(shì)焊接材料的配套等，均無(wú)法與日產(chǎn)鋼板相比。國(guó)產(chǎn)鋼板廠(chǎng)商在推薦焊接工藝規(guī)范時(shí)，應(yīng)推薦適應(yīng)性更加廣泛的工藝參數(shù)，以提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

（4）通過(guò)焊接材料試驗(yàn)，用國(guó)產(chǎn)2生產(chǎn)的焊絲進(jìn)行SAW焊接，其焊接接頭各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)優(yōu)良且穩(wěn)定，雖是小廠(chǎng)，卻是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)焊絲的廠(chǎng)商，“因?yàn)閷?zhuān)業(yè)，所以卓越”，應(yīng)該不僅僅是口號(hào)。選擇焊接材料時(shí)，不能僅看生產(chǎn)廠(chǎng)是否大廠(chǎng)、老廠(chǎng)，而應(yīng)以科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

[1] 施剛，石永久，王元清．超高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用[J]．建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展，2008，10（4）：32 ～ 38．

[2] 譚艷艷，馬春偉．高強(qiáng)鋼焊接研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，28（4）：374～377．

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[5] 周林，屈剛，羅栓定．兩種不同牌號(hào)800MPa級(jí)高強(qiáng)鋼焊接性試驗(yàn)比較 [J]． 電焊機(jī)，2013．10 ：72 ～ 75．

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[7] DL/T 5017—2007水電水利工程壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范[S]．北京：中國(guó)電力出版社，2007．

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周 林（1961—），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向：水電站金屬結(jié)構(gòu)的制造、安裝、焊接、設(shè)備安裝的技術(shù)與技術(shù)管理，水利水電工程施工。E-mail：zhoulin12345@126．com

廖 鈞（1981—），男，助理工程師，主要研究方向：金屬結(jié)構(gòu)施工技術(shù)、質(zhì)量管理。

Research on the Technology of 800MPa Grade Ultra High Strength Quenched and Tempered Steel

ZHOU Lin，LIAO Jun
（SINOHYDRO Bureau No.3 Co.Ltd.，Xi’an 710016，China）

In the application example of Hohhot pumped-storage hydroelectric station， the material incoming inspection， cold rolled plate test， weld material， weld ability and weld technical skill comparison， and project quality control of WSD690E steel were studied. It discovered the difference of heat sensitivity，hardening capacity， weld ability， and cold machinability between superior hardened and tempered steel above 700MPa and regular steel， explored the fabrication process and index of using superstrength hardened and tempered steel to produce diverting force steel pipe， solved the cold rolling and welding problem of thick-wall pressure steel with small diameter-to-thickness ratio， and promote the application of domestic super-strength hardened and tempered steel and its welding material in hydroelectric station. After two and half years running， this project delivered a great quality with safe and reliable operation and achieved a significant economic benefit and social benefit. Based on the review of expert committee，the study result is reached domestic lead level and can be used for reference for other similar projects.

construction technology; technology research;test comparison; quenched and tempered steel; domestic high strength steel; pressure pipe; manufacture and installation