孫 文，宋慧濤，李建兵

(中國水利水電第七工程局有限公司機電安裝分局，四川 彭山，620860)

為了量測機組發(fā)電流量，需要在壓力鋼管下平段布置超聲波測流裝置，其數(shù)據(jù)采集線通過壓力鋼管上的接管引至地下廠房。下平段擬開孔位置鋼襯采用SX780CF高強鋼62mm鋼板，其強度高、厚度厚，國內(nèi)水電工程行業(yè)尚無在類似鋼板上開孔焊接的先例。為了了解鋼板的開孔性能、掌握鋼板焊接工藝參數(shù)、考察現(xiàn)場焊接能力，需進行SX780CF高強鋼開孔焊接試驗，本文對相關(guān)試驗成果進行總結(jié)分析。

1 開孔補強措施

采用600MPa級(件2)07MnMoVR鍛件補強方式，如圖1所示。此方案開孔直徑為220mm，開孔處用壁厚為52mm，長度為175mm的600MPa級07MnMoVR鍛件套筒補強。

該開孔補強措施所需主要材料如下：

(1)SX780CF高強鋼δ62mm×3020mm×7000mm鋼板1塊；

(2)07MnMoVR鍛件筒形件4件，尺寸為：外徑φ220mm、內(nèi)徑φ116mm、厚度175mm；

(3)07MnMoVR鍛件工藝評定板2塊，尺寸為δ62mm×300mm×600mm。

圖1 開孔補強措施示意

圖2 焊接工藝試驗過程及流程

2 試驗過程及步驟

2.1 材料檢驗

2.1.1 SX780CF鋼板化學成分

表1 SX780CF鋼板化學成分 單位：%

2.1.2 SX780CF鋼板力學性能

表2 SX780CF鋼板力學性能

2.1.3 07MnMoVR鍛件化學成分

表3 07MnMoVR鍛件化學成分 單位：%

表4 07MnMoVR鍛件化學成分實測結(jié)果值分析 單位：%

2.1.4 07MnMoVR成品筒形鍛件力學性能

表5 07MnMoVR成品筒形鍛件力學性能

2.1.5 焊材化學成分

表6 焊材熔敷金屬化學成分 單位：%

2.1.6 焊材力學性能

表7 焊材力學性能

2.2 焊接工藝評定

2.2.1 焊接工藝參數(shù)

按照以下焊接工藝參數(shù)進行了07MnMoVR鍛件與SX780CF高強鋼板焊接工藝評定。

(1)預熱溫度：80℃至150℃；

(2)層間溫度：100℃至180℃為宜；

(3)后熱溫度：150℃至200℃，保溫時間不少于1h；

(4)焊接線能量：20kJ/cm～35kJ/cm。

表8 焊接工藝參數(shù)

圖3 焊接工藝評定試板對裝

圖4 焊接工藝評定試板坡口示意

圖5 焊接工藝評定熔敷順序

2.2.2 焊接工藝評定結(jié)果

07MnMoVR鍛件與SX780CF高強鋼板根據(jù)上述2.2.1條款的參數(shù)要求，焊接完成后將試板送至云南省黑色冶金產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站進行力學性能檢測，實測結(jié)果值與QJ/CTG24-2015規(guī)范07MnMoVR鋼板標準值、NB/T 47009-2010規(guī)范08MnNiMoVD鍛件標準值對比分析見表9、表10。

表9 07MnMoVR鍛件與SX780CF鋼板焊縫機械性能實測結(jié)果值對比

表10 07MnMoVR鍛件與SX780CF鋼板焊縫V型沖擊試驗實測結(jié)果值對比

2.3 試驗材料制備

2.3.1 瓦片制備

瓦片(件1)制備采用數(shù)控切割，規(guī)格尺寸：4000mm×1000mm×62mm，用數(shù)控切割下料后，再用卷板機進行卷制成型，瓦片卷制成型直徑8600mm。

2.3.2 開孔

開孔采用火焰切割，四周坡口用碳弧氣刨加工。開孔是在瓦片卷制后進行，瓦片(件1)卷制成型后，采用火焰切割φ220mm孔，然后再用碳弧氣刨刨坡口，大坡口在內(nèi)弧側(cè)，小坡口在外弧側(cè)。用碳弧氣刨刨坡口后，再用角磨機打磨成型。

為了便于07MnMoVR鍛件(件2)與瓦片(件1)對裝焊接，火焰切割φ220mm孔時允許正偏差2mm，實際切割打磨成型后的孔口尺寸為φ222mm。

圖6 開孔坡口

2.3.3 加強板制作

加強板(件3)為外徑φ440mm，內(nèi)徑φ220mm的圓環(huán)，采用數(shù)控火焰切割方式下料，為了便于加強板(件3)與筒形07MnMoVR鍛件(件2)的組裝，加強板(件3)內(nèi)徑220mm孔實際切割成型后為φ222mm，如圖8所示。

圖7 加強板(件3)

圖8 加強板(件3)坡口

2.4 組裝焊接

(1)先將弧形試驗板SX780CF高強鋼鋼板(件1)與筒形07MnMoVR鍛件(件2)對裝焊接。對裝前采用加熱片對弧形試驗板進行預熱，預熱溫度100℃～150℃。筒形07MnMoVR鍛件與弧形試驗板SX780CF高強鋼鋼板對裝定位焊在小坡口側(cè)。

(2)焊接時先焊接大坡口一側(cè)(正縫)，大坡口焊厚達到20mm左右，然后用碳弧氣刨對小坡口一側(cè)(背縫)進行清根，再焊接背縫，焊接過程中檢測弧度變化情況，隨時調(diào)整焊接順序。

(3)筒形07MnMoVR鍛件與弧形試驗板SX780CF高強鋼鋼板焊接完成后，將焊縫余高打磨平整，48h以后進行UT檢測。UT檢測合格后，再進行SX780CF高強鋼級鋼板(件3)與弧形試驗板SX780CF高強鋼(件1)以及筒形07MnMoVR鍛件(件2)的組裝焊接。最后進行電纜管Q345C(件4)與筒形07MnMoVR鍛件(件2)的組裝焊接。

2.5 水壓試驗

無損檢測合格后，在弧形試驗板SX780CF高強鋼鋼板(件1)內(nèi)弧側(cè)焊接500mm×500mm×100mm的方型悶頭進行水壓試驗，試驗壓力為工作壓力的1.25倍，工作壓力4MPa。

(1)利用軟管通過閥門進行注水，注水的同時開啟悶頭上部的排氣閥進行排氣；

(2)緩慢升壓，壓力升至4MPa時，停止升壓，并保壓10min；檢查無異常情況，然后將壓力升至5MPa，保持24h。試驗過程沒有異常現(xiàn)象為合格。

3 試驗結(jié)果

焊接參數(shù)為：

(1)07MnMoVR鍛件與SX780CF高強鋼板焊接，焊縫質(zhì)量能夠滿足SX780CF高強鋼開孔試驗的要求。其中預熱溫度：80℃至150℃；層間溫度：100℃至180℃為宜；后熱溫度：150℃至200℃，保溫時間不少于1h；焊接線能量：20kJ/cm～35kJ/cm。

(2)某鋼廠07MnMoVR鋼胚制作鍛件與低溫承壓設(shè)備用低合金鋼鍛件08MnNiMoVD機械性能、化學成分基本一致，能夠滿足SX780CF高強鋼高強鋼開孔補強材料的要求。

(3)SX780CF高強鋼鋼板卷制成型后，再用數(shù)控火焰切割開孔、碳弧氣刨刨坡口、角磨機打磨坡口成型的開孔方式是可行的。

(4)SX780CF高強鋼鋼板火焰切割，切割部位用砂輪機打磨(0.5mm以上)后，通過PT、UT、硬度檢測滿足相關(guān)規(guī)范要求，無異常情況。

(5)某公司07MnMoVR鍛件制造工藝是可以滿足開孔試驗要求的。其中焊接工藝試板δ62mm×300mm×600mm的力學性能較好，焊縫熱影響區(qū)-20℃沖擊吸收能量226J、221J、214J。筒形鍛件-20℃沖擊吸收能量分別是93.5J、63J、109J。

(6)07MnMoVR筒形鍛件訂貨時應(yīng)要求廠家在本體上進行取樣檢測機械性能，取樣檢測按照《低溫承壓設(shè)備用低合金鋼鍛件》(NB/T 47009-2010)規(guī)范執(zhí)行。廠家在本體取樣合格后方可發(fā)貨，同時要在成品上加長留樣，能夠滿足復測取樣的要求，到現(xiàn)場再次進行取樣，送第三方檢測機構(gòu)檢測。因此，廠家在制作時要考慮留有取樣的余量。