張忠和，熊 濤，楊 雄

（江西洪屏抽水蓄能有限公司，江西省靖安縣 330603）

江西洪屏抽水蓄能電站減小鋼岔管焊接殘余應(yīng)力淺析

張忠和，熊 濤，楊 雄

（江西洪屏抽水蓄能有限公司，江西省靖安縣 330603）

通過分析江西洪屏抽水蓄能電站引水系統(tǒng)鋼岔管水壓試驗(yàn)前、后焊接殘余應(yīng)力測試數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)減少焊接殘余應(yīng)力提高焊縫機(jī)械性能的現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)。

鋼岔管；高強(qiáng)鋼焊接；殘余應(yīng)力分析

0 引言

江西洪屏抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)由引水系統(tǒng)和尾水系統(tǒng)兩部分組成，引水系統(tǒng)采用一洞兩機(jī)布置方式。引水隧洞從上豎井上彎段開始采用鋼管襯砌，直徑為φ5.2～φ2.1m；兩條引水隧洞在地下廠房上游約80m處設(shè)有2個(gè)引水鋼襯岔管（簡稱“鋼岔管”），將2條引水隧洞分岔為4條高壓支管。鋼岔管采用對稱Y形內(nèi)加強(qiáng)月牙肋型，分岔角為70?，主管直徑4.4m，支管直徑3.0m，設(shè)計(jì)內(nèi)水壓力5.84MPa，鋼板壁厚54mm，月牙肋壁厚120mm，材質(zhì)為B780CF型800MPa級(jí)高強(qiáng)鋼。

1 鋼岔管制作

主機(jī)設(shè)備制造單位負(fù)責(zé)完成鋼岔管的管節(jié)制作、大節(jié)拼裝、整體預(yù)組裝、部件運(yùn)輸包裝、臨時(shí)內(nèi)支撐及質(zhì)量檢查和驗(yàn)收等工作，并負(fù)責(zé)采購制造鋼板及現(xiàn)場所用焊接材料。鋼岔管分節(jié)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后由施工單位負(fù)責(zé)整體組裝、焊接、壓水試驗(yàn)及有關(guān)測試等工作。

2 壓水試驗(yàn)及測試

2.1 試驗(yàn)測試內(nèi)容

試驗(yàn)測試內(nèi)容包括：①壓水試驗(yàn)前后的焊接殘余應(yīng)力測試；②壓水試驗(yàn)應(yīng)力測試；③壓水試驗(yàn)變形測試；④鋼岔管體積變形曲線測試；⑤壓水試驗(yàn)過程中管內(nèi)水溫測試。

2.2 試驗(yàn)環(huán)境條件

（1）環(huán)境溫度不低于10℃，水溫不低于5℃。

（2）水壓試驗(yàn)最高壓力為6.09MPa，壓力等級(jí)為2.0、4.0、5.84、6.09MPa，每個(gè)壓力循環(huán)升壓至頂部停留30min，降壓停留15min，循環(huán)做2次。

2.3 加壓系統(tǒng)

水壓試驗(yàn)加壓系統(tǒng)由排氣系統(tǒng)、充水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)以及增壓系統(tǒng)等組成，在增壓系統(tǒng)管路及1號(hào)岔管安裝有G1和G2兩個(gè)壓力表，增壓系統(tǒng)由1臺(tái)壓力泵、1臺(tái)試壓泵、各種閥門、壓力表及管路組成。

2.4 試驗(yàn)前后焊接殘余應(yīng)力測試

（1）測試方法：壓痕應(yīng)變法。

圖1 水壓試驗(yàn)前后殘余應(yīng)力測試區(qū)域分布示意圖

（2）測試設(shè)備：KJS-3型應(yīng)力測試系統(tǒng)，應(yīng)變計(jì)型號(hào)為BE120-1BA（11）-ZKY。

（3）測點(diǎn)布置。根據(jù)試驗(yàn)方案要求并結(jié)合岔管特征，試驗(yàn)前、后焊接殘余應(yīng)力測試部位分布在2號(hào)岔管下半部具有代表性的焊縫及其附近區(qū)域，共布置了A、B、C、D、E五個(gè)測試區(qū)域，區(qū)域A布置3個(gè)測點(diǎn)、區(qū)域B布置4個(gè)測點(diǎn)、區(qū)域C布置3個(gè)測點(diǎn)、區(qū)域D布置4個(gè)測點(diǎn)、區(qū)域E布置3個(gè)測點(diǎn)。岔管內(nèi)壁和外壁對稱布置，共布置34個(gè)測點(diǎn)，具體測試區(qū)域如圖1所示。

（4）測試時(shí)機(jī)。岔管充水前測試1次，水壓試驗(yàn)后，排干管內(nèi)的水再測試1次。

3 試驗(yàn)前后焊接殘余應(yīng)力測試結(jié)果及分析

3.1 測試結(jié)果

鋼岔管水壓試驗(yàn)前、后，焊接殘余應(yīng)力測試數(shù)據(jù)見表1。

3.2 測試結(jié)果分析

（1）岔管設(shè)計(jì)為外坡口，內(nèi)環(huán)縫殘余應(yīng)力大于外坡口，在岔管運(yùn)行時(shí)，內(nèi)水壓力增大，外環(huán)縫呈受拉狀態(tài)，對焊縫受力結(jié)構(gòu)有利。

（2）鋼岔管內(nèi)壁、外壁對稱設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)各17個(gè)，每個(gè)點(diǎn)各分σx、σy兩個(gè)受力方向監(jiān)測。

（3）內(nèi)壁水壓試驗(yàn)前，殘余應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度670MPa的點(diǎn)數(shù)，分別是σx=8處、σx=7處，占整個(gè)檢測總量17點(diǎn)的比例為σx=47.1%、σx=41.2%；水壓試驗(yàn)后：內(nèi)壁殘余應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度點(diǎn)數(shù)，是σx=3處和σy=2處，占整個(gè)檢測總量17點(diǎn)的比例為σx=17.6%、σy=11.8%。水壓試驗(yàn)前后分別降低29.5%和29.4%。殘余應(yīng)力σx、σy下降比例基本一致。

外壁水壓試驗(yàn)前，殘余應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度670MPa點(diǎn)數(shù)，都是3處，即σx=σy，占整個(gè)檢測總量17個(gè)點(diǎn)的比例都是σx=σy=17.6%；水壓試驗(yàn)后，外壁殘余應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度的點(diǎn)數(shù)，是σx=2處、σy=0處，占整個(gè)檢測總量的比例是σx=11.8%、σy=0%；水壓試驗(yàn)前、后分別降低5.8%和17.6%。外壁殘余應(yīng)力σx、σy下降較明顯，殘余應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度670MPa點(diǎn)數(shù)較少，外壁減低至沒有殘余應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度670MPa點(diǎn)數(shù)。證明焊接殘余應(yīng)力在800MPa鋼材的抗拉強(qiáng)度極限范圍之內(nèi)，可以保障鋼岔管安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

表1 水壓試驗(yàn)前后焊接殘余應(yīng)力測試結(jié)果 MPa

（4）水壓試驗(yàn)前內(nèi)壁殘余應(yīng)力，σx最大值=759MPa，σx平均=667.18MPa；σy最大=809MPa，σy平均=643.41MPa。經(jīng)水壓試驗(yàn)后，σx最大=737MPa，σx平均=588.82MPa；σy最大=723MPa，σy平均=557.41MPa。數(shù)據(jù)對比說明：水壓試驗(yàn)前后，殘余應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度峰值數(shù)量銳減并普遍降低，殘余應(yīng)力平均值下降至不超過屈服強(qiáng)度670MPa。說明焊接殘余應(yīng)力值較低，水壓試驗(yàn)削峰效果明顯，焊接質(zhì)量優(yōu)良。

4 減小焊接殘余應(yīng)力措施

從表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出焊縫具有優(yōu)良的機(jī)械性能，現(xiàn)場焊接工藝的嚴(yán)格控制使得焊縫質(zhì)量優(yōu)良。主要采取多項(xiàng)舉措，得以降低、減少焊縫殘余應(yīng)力。

4.1 焊接前預(yù)熱

高強(qiáng)鋼焊接裂紋和熔合區(qū)脆化是首要問題，高強(qiáng)鋼的焊接熱影響區(qū)裂紋因素，和鋼材化學(xué)成分、融敷金屬中氫含量、結(jié)構(gòu)約束力等因素有關(guān)。預(yù)熱主要是防止焊接裂紋的發(fā)生，針對具體材料和施工環(huán)境，預(yù)熱方法是有差異的，過度的預(yù)熱不僅增加電焊工的疲勞程度，還會(huì)擴(kuò)大熱影響區(qū)范圍，人為的提高焊接層間溫度，對焊縫不利。所以，要綜合考慮所選用的鋼種材料的可焊性、焊接工藝、焊接條件和環(huán)境等影響因素，選擇合適的焊接預(yù)熱溫度。如某電站2號(hào)機(jī)組蝸殼焊接時(shí)，預(yù)熱溫度要求在100～150℃之間，由于溫控設(shè)備損壞而采用人工調(diào)節(jié)，每天焊接8～12h，停止焊接時(shí)溫控要求達(dá)100℃，夜間抽查個(gè)別點(diǎn)不足40℃。焊接后經(jīng)無損探傷檢測，出現(xiàn)裂紋、未融合、夾渣等缺陷。后經(jīng)分析：預(yù)熱和保溫造成的溫差較大、冷熱溫度波動(dòng)太頻是造成焊接缺陷的主要原因。所以強(qiáng)調(diào)焊前預(yù)熱的均勻性及溫控的嚴(yán)格性，不可因預(yù)熱不當(dāng)而引起焊接缺陷。

鋼岔管焊接預(yù)熱采用遠(yuǎn)紅外線電加熱板加熱，現(xiàn)場預(yù)熱溫度控制在80～100℃，環(huán)境溫度在22～25℃之間，每30min測量并記錄一次，包括焊接的層間溫度在內(nèi)的溫度監(jiān)測控制，每一環(huán)縫測量8個(gè)點(diǎn)位，在加熱鋼板背面的環(huán)縫兩邊的50mm處測量，并且每次測量記錄后，及時(shí)分析、及時(shí)調(diào)整焊接參數(shù)及焊接溫度。預(yù)熱溫控效果最終達(dá)到目的，對焊縫的質(zhì)量，尤其是焊縫的機(jī)械性能有利。所以，針對不同焊接條件，選擇合適有利的預(yù)熱溫度。

《水電水利工程壓力鋼管制造及安裝規(guī)范》（DL/T 5017—2007）中相關(guān)條款規(guī)定高強(qiáng)鋼預(yù)熱溫度在100～150℃。由于我國地域廣闊南北方溫差較大，若環(huán)境溫度高于25℃時(shí)，建議預(yù)熱溫度在80～100℃就可以滿足高強(qiáng)鋼焊接技術(shù)要求，如果預(yù)熱溫度偏高會(huì)造成焊接層間溫度升高或線能量增高的趨勢，所以，只要能達(dá)到除濕效果和預(yù)熱表面受熱均勻，預(yù)熱溫度還是不要偏高。這在焊縫殘余應(yīng)力測試結(jié)果分析中也能得到證實(shí)。

4.2 定位焊接

間斷焊接的定位焊大多采用火焰加熱方法預(yù)熱，尤其是厚板預(yù)熱，不要只看到表面溫度較高，掌握預(yù)熱時(shí)間和溫度，達(dá)到熱透且預(yù)熱均勻狀態(tài)是要點(diǎn)，要將定位焊接部位周邊范圍擴(kuò)大，定位焊接預(yù)熱比正常焊縫的預(yù)熱溫度提高20～30℃較為適宜，使得預(yù)熱效果良好，真正起到焊縫預(yù)熱的作用。現(xiàn)場施工定位焊接，往往以為定位焊接在刨背縫時(shí)可以清除干凈的，表面簡單的烘烤是不能夠達(dá)到預(yù)熱均勻狀態(tài)的，會(huì)造成定位焊接產(chǎn)生裂紋及延遲裂紋的隱患，若已經(jīng)產(chǎn)生裂紋或傷及母材部分沒有清除干凈，造成裂紋源隱患?xì)埩?，對焊縫質(zhì)量影響和危害是很大的，這是控制焊接質(zhì)量的主要因素之一。所以，高強(qiáng)鋼定位焊接的焊縫長度一般在80～100mm，且至少焊兩層，厚度不宜大于8mm，定位焊接的間距控制在300mm。正式焊縫焊接前，要仔細(xì)檢查，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢驗(yàn)，方可進(jìn)行下道工序的焊接工作。

4.3 控制氫含量

由于現(xiàn)場條件差焊縫濕氣太重或者殘留水分等因素引發(fā)氫析出殘留及焊材中的氫擴(kuò)散，均可成為冷裂紋形成的原因之一。在選配優(yōu)良且匹配焊材的同時(shí)，確保焊材烘烤、發(fā)放等環(huán)節(jié)的質(zhì)量，盡量使焊縫擴(kuò)散氫降低至不能致裂標(biāo)準(zhǔn)以下，進(jìn)而保證焊縫質(zhì)量。對于高強(qiáng)鋼來講：低氫焊條擴(kuò)散氫含量不超過1.6cm/100g，消除焊接裂紋的危害。在焊接現(xiàn)場除濕的大環(huán)境下，注重施焊細(xì)小環(huán)節(jié)，清掃焊縫坡口，預(yù)熱除濕，還有焊材烘干和使用的規(guī)范化，采取相應(yīng)的措施才能使氫含量降低至不能致裂的標(biāo)準(zhǔn)以下。

4.4 控制線能量

焊接過程線能量的增高，意味著焊縫內(nèi)應(yīng)力增大，殘余應(yīng)力增高的幾率加大，采用多層多道的焊接工藝和控制預(yù)熱溫度及層間溫度的方法，將線能量這個(gè)綜合指標(biāo)焊接熱輸入數(shù)量，控制在穩(wěn)定的可控區(qū)間，就可基本保證和提高焊接質(zhì)量。

高強(qiáng)鋼焊接，每道焊縫采取一次性連續(xù)焊接完成，可以避免焊縫溫差變化大而引起的焊接缺陷，對稱、勻速的焊接也是保證焊縫收縮均勻、減少殘余內(nèi)應(yīng)力的必要措施之一。

嚴(yán)格控制每道焊縫的焊角高度，一般在6～8mm，焊道寬度不大于（φ4.0焊條）16mm，遵循多層多道的焊接工藝。將焊接電流控制在170A左右，層間溫度在（180±10）℃較為合適，這樣線能量可基本控制在20～35kJ/cm之間，可很好地控制焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生和積累，對防止熔合區(qū)脆化是有益的。

4.5 減小組裝間隙

焊縫對裝間隙盡量的小且均勻，只要保證焊縫的對裝質(zhì)量，沒有或減少過渡焊接現(xiàn)象，焊縫的焊量控制得當(dāng)，其殘余應(yīng)力基本就不會(huì)超過鋼材的屈服強(qiáng)度；某抽水蓄能電站引水鋼岔管的焊接殘余應(yīng)力測試結(jié)果可作證明：在2007年12月23日～ 2008年1月2日期間，所測161組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，焊縫總體殘余應(yīng)力平均值為：σx=481.02MPa、σy=489.20MPa。但是岔管和縱縫的殘余應(yīng)力為：σx=573.19MPa、σy=652.57MPa。若鋼岔管對裝間隙局部過大或者不均勻，有過渡焊縫焊接的，因?yàn)楹附恿枯^大，殘余應(yīng)力一般都達(dá)到800MPa，甚至更高。該電站在2008年9月，距前一次約9個(gè)月的充水實(shí)驗(yàn)后，再一次檢測殘余應(yīng)力，其結(jié)果對比來分析：（因?yàn)闄z測現(xiàn)場影響，本次只測到58組數(shù)據(jù)），焊縫總體殘余應(yīng)力平均值為：σx=486.67MPa、σy=488.07MPa。最大 /最小殘余應(yīng)力峰值為：σx=813/71MPa、σy=837/102MPa。而充水前最大/最小殘余應(yīng)力峰值為：σx=1057MPa /191MPa、σy=1088MPa /74MPa。通過比較：殘余應(yīng)力平均值變化較少，峰值變化卻很顯著，由此證明通過時(shí)效和充水試驗(yàn)削峰作用明顯，大大改善焊縫殘余應(yīng)力分布、優(yōu)化焊縫受力結(jié)構(gòu)。經(jīng)過多年的發(fā)電運(yùn)行，引水鋼岔管運(yùn)行安全穩(wěn)定。所以，努力實(shí)現(xiàn)焊縫的對裝質(zhì)量，減少焊縫的焊接填補(bǔ)量，焊縫殘余應(yīng)力就會(huì)減少。

4.6 缺陷及時(shí)返修

焊接缺陷返修處理時(shí)，解除和釋放約束力，降低焊縫的內(nèi)應(yīng)力，避免因多次返修而造成的焊縫殘余應(yīng)力增大及多次受熱加重焊縫熱疲勞強(qiáng)度。我國以往所發(fā)生的鋼管及壓力容器質(zhì)量事故中，其根本原因有相當(dāng)一部分與焊縫多次返修有關(guān)。在焊接過程中，存在著或多或少的各類缺陷，經(jīng)過消缺后，大多數(shù)缺陷可以消除而不會(huì)影響焊縫質(zhì)量。但是有些缺陷對焊縫質(zhì)量有著根本性的影響，主要有這么幾個(gè)方面問題：由于高強(qiáng)鋼屈服強(qiáng)度比較高且塑性較低，是多合金元素的產(chǎn)物，所以電弧擦傷，會(huì)使高強(qiáng)鋼母材產(chǎn)生殘余應(yīng)力拘束以及微裂紋（施工中常說的雞爪紋）等擊傷缺陷。著重強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)鋼焊接，注意無謂的電弧擦傷，會(huì)引起不規(guī)則的“雞爪”狀的裂紋源，打磨處理前要加熱，杜絕和減少電弧擦傷的出現(xiàn)。硬物擊傷（包括高強(qiáng)鋼上面擊打的洋沖眼）及吊鉤撞擊、錘擊等，可導(dǎo)致該處傷痕冷作硬化產(chǎn)生塑性降低和裂紋發(fā)生。碳弧氣刨是一項(xiàng)工藝復(fù)雜、有一定的技術(shù)含量的工作，尤其是高強(qiáng)鋼的制造和安裝，操作不當(dāng)會(huì)引起滲碳嚴(yán)重或焊縫凹凸不平，直接影響焊縫質(zhì)量。所以高強(qiáng)鋼定位焊接不許殘留在焊縫內(nèi)，就是靠碳弧氣刨工序來完成。由此高強(qiáng)鋼鋼管制造、安裝要求是極嚴(yán)格的，控制焊縫的殘余內(nèi)應(yīng)力也是必須的和重要的。

對于高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼來說，焊縫過熱區(qū)反復(fù)加熱會(huì)造成晶粒組織粗大或產(chǎn)生如馬氏體這樣不利的金相組織，會(huì)降低接頭韌性和強(qiáng)度。日本住友株式會(huì)社鋼材的技術(shù)說明書就明確指出：“同一部位焊縫返修原則上僅限1次”。DL/T 5017—2007規(guī)范第6.5.4條也明確規(guī)定：高強(qiáng)鋼返修不宜大于1次。最大限度地控制焊接加熱次數(shù)，控制焊接達(dá)到不返修，也是控制焊接內(nèi)應(yīng)力減少的方法之一。

4.7 降低拘束應(yīng)力

在焊接過程中解決淬硬組織的形成、拘束應(yīng)力的降低等問題。須重視消除焊縫的殘余應(yīng)力，選擇符合所用鋼材特性的消除殘余應(yīng)力方法，真正達(dá)到殘余應(yīng)力均勻分布的效果。

表2 蒲石河抽水蓄能電站鋼管焊接縱縫殘余應(yīng)力檢測結(jié)果表

5 焊縫消應(yīng)措施

5.1 溫控消應(yīng)

升溫消應(yīng)的溫度控制不容易掌控，某抽蓄電站高強(qiáng)鋼采用日本住友株式會(huì)社所產(chǎn)600MPa級(jí)高強(qiáng)鋼SUMITEN610-TMC和800MPa級(jí)高強(qiáng)鋼SUMITEN780，均為調(diào)質(zhì)回火鋼材，其要求后熱消氫最高溫度不超過230℃，就是防止因后熱過程加熱和冷卻不當(dāng)增大殘余應(yīng)力，導(dǎo)致再熱裂紋發(fā)生。加熱消應(yīng)處理時(shí)，后熱消應(yīng)溫度較高，規(guī)范建議數(shù)據(jù)為580～650℃，稍有不慎，就會(huì)引起惡化或者傷及鋼材金相組織，降低了焊縫的機(jī)械性能。所以一般不提倡加熱消應(yīng)處理的。

5.2 爆破消應(yīng)

焊接殘余應(yīng)力的重新分布與消應(yīng)工程：消除焊接殘余應(yīng)力方法有熱處理消應(yīng)、爆破消應(yīng)、機(jī)械振動(dòng)消應(yīng)等方法。十三陵抽蓄鋼管焊接時(shí)，中國水利水電第一工程局有限公司聘請的沈陽部隊(duì)爆破專業(yè)隊(duì)伍，進(jìn)行消應(yīng)處理，效果良好。但是，爆破消應(yīng)缺點(diǎn)也是存在的，因?yàn)闅堄鄳?yīng)力峰值不容易選擇準(zhǔn)確，爆破消應(yīng)削峰的準(zhǔn)確性也在降低。其二，爆破消應(yīng)后殘余應(yīng)力不均勻程度偏差較大，局部消應(yīng)效果明顯，也難免有遺漏。其三，殘余應(yīng)力重新分布，在體積和形狀效應(yīng)影響下，還會(huì)有新的峰值存在，甚至個(gè)別峰值還會(huì)增加。也就是說，消應(yīng)不徹底，依據(jù)能量守恒定律，殘余應(yīng)力不會(huì)消失，而是重新分布。因而，蒲石河抽水蓄能電站鋼管做了部分爆破消應(yīng)，效果不甚理想，消應(yīng)效果見表2。

按照檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，鋼管縱縫焊接殘余應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度點(diǎn)數(shù)和比列在σx=24.1%、σy=22.4%，質(zhì)量是比較優(yōu)良的；若經(jīng)充水試驗(yàn)后，會(huì)達(dá)到10%左右，甚至?xí)?，電站運(yùn)行是安全的。

5.3 機(jī)械振動(dòng)消應(yīng)

洪屏抽水蓄能電站鋼岔管焊接，采用機(jī)械振動(dòng)消應(yīng)，在控制焊接熱輸入的同時(shí)，每道焊縫要做到風(fēng)鏟振動(dòng)消應(yīng)均勻，降低殘余應(yīng)力峰值，提高焊縫質(zhì)量。這項(xiàng)工作嚴(yán)謹(jǐn)、易操作，但是關(guān)鍵在于堅(jiān)持持久，工作較繁瑣。每層每道焊縫都要進(jìn)行消應(yīng)，振動(dòng)消應(yīng)2～3次的同時(shí)，焊縫也得到修整、降溫（使層間溫度下降、減少熱輸入量）。經(jīng)洪屏抽水蓄能電站鋼岔管水壓試驗(yàn)前后殘余應(yīng)力檢測數(shù)據(jù)對比，說明風(fēng)鏟振動(dòng)消應(yīng)效果是顯著的。具體的做法是：用鴨嘴風(fēng)鏟在每道焊縫表面清理過程中，盡量將焊縫的表面振動(dòng)達(dá)到2～3遍，在層間應(yīng)力較小及溫度沒有完全冷卻的時(shí)候，進(jìn)行均化應(yīng)力并及時(shí)排除和釋放應(yīng)力，使焊縫殘余應(yīng)力得到消除、均化、釋放，達(dá)到消除或降低殘余應(yīng)力的目的，實(shí)現(xiàn)焊縫殘余應(yīng)力普遍較低的成果。這項(xiàng)堅(jiān)持、細(xì)致、耐心地做好每一道焊縫的消應(yīng)工作，是積小功而獲大益的結(jié)果。在工期緊張的工程，也是不容易做到的，這也是機(jī)械消應(yīng)的缺點(diǎn)。

6 減少焊接殘余應(yīng)力的體會(huì)

（1）鋼管和鋼岔管、蝸殼等鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，不論是水壓試驗(yàn)前后，還是引水道充水試驗(yàn)前后，其殘余應(yīng)力重新分布，削峰效果是較明顯的。其下降比例約30%，削峰數(shù)值符合鋼材特性。但是，短時(shí)間的時(shí)效結(jié)果不顯著。

（2）慎密、嚴(yán)格地做好適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境的焊接工藝評(píng)定，擬訂合理的焊接規(guī)程；強(qiáng)調(diào)并推薦生產(chǎn)性焊接試板試驗(yàn)，以驗(yàn)證焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)合格的實(shí)用性和可靠性。

（3）焊接過程應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝設(shè)計(jì)，是控制焊接殘余應(yīng)力的關(guān)鍵。同時(shí)也包括了各種方法的無損探傷檢驗(yàn)，是焊接質(zhì)量保證的主要手段。但是要想優(yōu)化焊縫的機(jī)械性能，還要在焊接過程工藝控制上面下工夫，降低熱輸入、減少拘束應(yīng)力、避免擴(kuò)散氫含量等焊接過程，就是焊縫機(jī)械性能優(yōu)化的過程。

（4）焊接的消氫、消應(yīng)工作。通過殘余應(yīng)力測試統(tǒng)計(jì)、分析、對比，說明殘余應(yīng)力是消除不了的，只能是重新分布，削其峰值而降低其危害，最佳選擇就是焊接過程控制，推薦焊縫層間機(jī)械振動(dòng)消應(yīng)，從根本上解決和改變焊接殘余應(yīng)力的存在，使殘余應(yīng)力分布更合理，達(dá)到優(yōu)化焊縫機(jī)械性能的目的。

國內(nèi)抽蓄電站大部分都做了焊縫殘余應(yīng)力檢測，從概率統(tǒng)計(jì)來分析，其殘余應(yīng)力存在和應(yīng)力存在大小的趨勢，是符合鋼材理論特性，消應(yīng)及應(yīng)力重新分布都有它的規(guī)律性，掌握和分析其特性理論和規(guī)律，便于解決、優(yōu)化焊縫機(jī)械性能，使我們能夠掌控焊縫的殘余應(yīng)力存在情況，克服和減少焊接缺陷的存留，使焊縫更加優(yōu)越。

張忠和（1953—），男，本科，高級(jí)工程師，從事水電站機(jī)電安裝及金屬結(jié)構(gòu)制造安裝與高強(qiáng)鋼焊接等技術(shù)和管理工作。E-mail：284259025@qq．com

熊 濤（1982—），男，本科，工程師，從事水電站檢修與技術(shù)管理工作。E-mail：421980291@qq．com

楊 雄（1987—），男，本科，工程師，從事水電站維護(hù)與技術(shù)管理工作。E-mail：624757452@qq．com

Reduce residual Stress on the Steel Bifurcation for Jiangxi Hongping Pumped Storage Power Station

ZHANG Zhonghe，XIONG Tao，YANG Xiong
（Jiangxi hongping pumped storage power Co. Ltd，Jing’an 330603，China）

Through the analysis of Jiangxi Hongping pumped storage power station steel bifurcation hydraulic test before，after the analysis of welding residual stress test data，summarize the reduced drop welding residual stress to improve the construction experience of mechanical property of weld seam.

steel bifurcation; welding of high strength steel;residual stress analysis