基于水电站大型压力钢管焊接质量控制问题

孙学勇

(新疆汇通水利电力工程建设有限公司，乌鲁木齐830009)

0 引 言

针对本水电站的焊接要求，采用富氩气体保护自动小车焊接相关技术，由于这种技术较为先进且需要注意地方比较多，刨边机加工应用在纵缝坡口加工中，对于质量要求比较高的特点，在厂内进行焊接压力钢管所有纵缝，采用50%RT、00%UT 的方式进行探伤，较为适合I 类焊缝的焊缝类别的要求，能够满足一次合格率高于95%，且98%以上为优良的相关要求。

另外，由于火焰矫正并不能应用在高强钢上，这样就难以实现大厚板机械矫弧的问题，存在较难控制焊接角变形的问题，所以，控制焊接角变形则需要考虑到焊接自身应力变形问题，这是比较有效方法。

1 焊接质量保证措施

焊接质量保证措施主要有以下三项措施:1)对于过程控制进一步强化。

相应的焊接技术员以及作业队长对于焊接规范记录、焊接温度记录等进行记录，现场巡检则由质检工程师进行指导和监督，使得整个施工过程能够进行较好的控制。

2)通过实现三检制度，监督检查进一步强化。

主要通过班长首先检查，再通过队长和主管技术人员进行二次检查，三检则是通过质检工程师完成［1］。

3)做好现场的焊接明白卡张贴工作，以及焊前技术交底相关内容。

相关的操作人员和管理人员应该有技术部门负责，完成相关的技术交底工作，能够帮助参与施工的相关人员对于施工加深更为清晰的认识，明确其中的质量要求、施工步骤、标准控制以及施工特点等方面。

2 焊接技术准备

焊接技术准备包括:进一步加强施工人员资质控制、原材料质量控制、编制焊接工艺规程、焊接工艺评定和焊接环境控制。

2.1 进一步加强施工人员资质控制

从用人制度上对于产品质量进行保证，对于压力钢管焊缝的焊接人员、无损检测人员的资质进行严格控制。

其中，在无损检测人员资格管理方面，应该保证具有II 级或II 级以上的检测人员进行相关的焊缝质量的评定工作;工业部门技术资格证书也是对于无损检测人员的基本要求。

在焊工资格管理方面，则应该《水工金属结构焊工考试规则》进行相关的焊工的考核;保证焊工的焊接工作时间，对于达到6个月以上中断人员，进行考试;电力部、水利部颁发的焊工证书，或者压力容器焊工考试合格证书则是进行一、二类焊缝焊接的焊工的基本要求，保证合格证的有效性;焊工本人考试合格的项目则应该包括项目中所涉及到的焊接位置、焊接方法和相应的焊接的钢材种类等方面的要求［2］。

2.2 原材料质量控制

材质证书与材料的吻合性应该在材料进场的情况下进行检查，对于钢板的抽查则应该每炉2%进行，并且抽查数量要求≥2 张，力学性能、超声波探伤检查、化学成分、表明检查则是相关的检验项目。

2.3 编制焊接工艺规程

在结合实际工程的基础上，进行施焊之前，参考已经通过审核的焊接工艺评定报，对于压力钢管焊接工艺规程及要求进行编制，并应经过监理人的审核。

2.4 焊接工艺评定

在进行评定对接焊缝的焊接工中，对于压力钢管高强钢纵缝来说，这是一个需要注意的地方。应该保证现场作业中所有的位置部位都应该试焊位置有所保证，在严格按照施工图纸的基础上，进行相关的预热、后热以及焊后的热处理等工艺，还应该采用和制造钢管所用的材料相同的焊接工艺评定的试板钢材。

试焊施工则应该使用技能水平最高的焊工进行，焊前清理应该进行，保证坡口装配质量，并进行相关的完整的焊接过程记录［3］。

对于相关的施工过程中的规范参数进行重点控制，具体包括小车摆动速度、焊接电压、行走速度、焊接电流、线能量等。

在进行机械性能试验之前，应该保证焊接在48 h后，无损检测合格则可以根据标准进行取样。

在试验相关的机械性能合格之后，可以根据实际工况要求，编制可用性且可靠性较强的焊接工艺参数报告。

2.5 焊接环境控制

下列几个方面则是在焊接环境控制中需要注意的问题，应该进行相关的防护措施，焊接工作如果在没有防护措施的情况下，则应该停止施工。

具体出现的焊接环境包括:

1)露天试焊在雪天或者雨天进行。

2)气体保护焊在风速＞2 m/s下进行。

3)环境温度＜－5 ℃。

4)相对湿度＞90%，则需要采取切实的防护措施。

3 焊接工艺要求分析与思考

3.1 焊接材料

在焊丝选用方面，这里采用CHW—65Aφ1．2 的实心焊丝;在保护气体方面，采用80%Ar +20%CO2混合气体，其中，CO2≥99.5%，气体纯度心不低于99.9%。

3.2 预热温度及后热温度

要求能够达到80 ℃～120 ℃的预热温度，后热处理则应该在焊后立即进行，保证后热温度能达到150 ℃～200 ℃，进行1 h的保温处理，在此过程中，应该安排专人进行记录［4］。

3.3 焊前准备工作

焊前准备工作主要包括以下7 点:

1)收弧板和引弧则是在焊缝两端进行设置，具有和焊缝坡口一样的坡口形式。

2)在施焊面的背面布置相关的预热用的加热片。

3)坡口附近进行相关的清理，周围的油污、熔渣、铁锈应该进行清理。

4)脉冲电弧应用。

5)为了能够实现与坡口的距离的一致性，应该进行小车轨道的调整。

6)进行相关检查，保证气瓶、气管以及送丝机和主机电源的连接的正确性。

7)进行相关的工艺参数的设置，根据实际情况包括相关的左右停留时间、摆动频率、行车速度和摆动模式等。

3.4 焊接操作注意事项

在焊接操作过程中，需要注意的内容包括以下8个方面:

1)层间温度应＜230 ℃。

2)焊道中的焊厚应该在6 ～8 mm 中，宽度＜25 mm。

3)线能量控制＜40 kJ/cm。

4)熔池变化和弧长应在焊接过程中注意，根据实际情况进行相关的调整。

5)表面的氧化物应该在进行焊接完后，利用磨光机进行清除，然后相应采取合理措施。

6)焊枪行走角在焊接过程中控制范围在80° ～90°，同时，熔深随着焊枪行走角增大而减少。

7)为了尽量不出现焊接死角，在采用全自动小车焊接的情况下，角度控制60° ～65°，相比于一般焊接坡口角度，出现稍大的焊接坡口［5］。

8)碳弧气刨清根采用在背缝中，应该杜绝出现背缝形成尖角的情况，对于渗碳层则应该利用磨光机进行清除，进行检查合格后，然后可以进行背缝焊接。

4 焊接检验

根据相关标准，进行检查焊缝的外观，要求100%外观质量检查的合格率，美观的焊缝成形。无损检测则是在焊缝外观检查之后的24 h后进行，根据相关的标准要求，无损检测中要保证纵缝为I 类焊缝，50%RT+MT 和100%UT 超声波探伤则是探伤采取的方式。

5 缺陷处理

1)对于裂纹等危险性缺陷出现在表面或者焊缝情况下，对于相关原因进行分析和探讨，然后才有效制定措施。

2)对于其他内部缺陷来说，清除则是利用碳弧气刨，为了方便进行焊接，还应该角磨机修磨，注意焊缝焊补工艺应和正式焊接一样。

3)进行高强钢返修控制在1 次，同一部位返修尽量控制在2 次内。要是有其他情况，则应该进行特殊情况进行专门研究，并进行详细记录。另外，还应该归档相关的无损检查资料的返修记录。

6 焊接角变形的控制与思考

在实际工况中，对于610MPa 级别的高强钢来说，则更应该注意其在焊接中的变形问题，因为一般不可以进行相关的变形矫正，火焰矫正在高强度钢中并不适用，也不可能利用机械矫正。所以，要想能够保证压力钢管尺寸合格，就应该注意在焊接过程中的焊接变形控制问题。只有通过压力钢管焊接中的严格控制每个步骤，才有可能处理好控制变形问题。

6.1 压力钢管组圆

1)临时固定采用点焊挡块在组圆平台支墩位置。

2)工字钢焊接的对圆平台上进行直立放置相关的卷制合格的瓦片，并进行组园平台和底部的吻合。

3)火焰进行局部预热应该保证在定位焊之前进行，然后通过定位焊来满足瓦片间隙和样板的要求，其中，高于正式焊缝预热温度20 ℃才算预热温度。

4)简易的对接工装就可以满足对于瓦片纵缝对接错牙调整的要求，检测调整则是采用弦长2 000 mm 的样板，要求瓦片和样板间的间隙在2.5 mm。

5)为了有效保证要求范围内，点焊后的瓦块尺寸的测量则是通过样板并辅以卷尺拉直径的方法进行。

6.2 安装加劲环

加劲环的安装则是在验收合格组圆之后，使得瓦块的刚性固定进一步增大;在加工图纸的要求下，对于加工合格加劲环瓦块进行吊装，为了使得样线吻合，需要进行人工调整，后进行相应的电焊固定，为了保证连接部位的强度，应该保证电焊长度控制在50 mm内;为了便于进行焊接操作以及小车轨道铺设，则应该要求不能把加劲环在纵缝两侧50 mm内。

6.3 焊接纵缝时变形控制

分段退步焊和多层多道焊则在进行纵缝焊接中采用，焊接次序则是由组圆时定位焊的位置所决定;对于瓦块内侧的定位焊缝来说，则是在瓦块外侧进行正式焊接的第一层打底焊接，反之，打底焊接则应该在内测进行;在焊接完成后，应该利用样板进行瓦块尺寸的测量，在相应的变形方向基础上，对于焊接顺序进行及时更改，能够有效控制变形。

7 结 语

经过对于电站的规范和科学的压力钢管制造来说，经过实际工作检验，能够使得焊接一次验收满足99.4%以上。经过不断总结大型压力钢管焊接质量控制问题，希望能够在今后的工作中，具有更高的焊接合格率，具有更好质量的焊接产品。

［1］王新昊，金哲光. 浅谈抽水蓄能电站压力钢管的焊接控制对策［J］. 中国科技财富，2011(06):145－146.

［2］于华，权建军，李伟武，等. 压力钢管的焊接工艺规程WPS［J］. 焊接技术，2002，31(06):58－59.

［3］李晓刚，赵延智. 积石峡水电站压力钢管焊接质量控制［J］. 水力发电，2011，37(11):32－34.

［4］冯艳蓉，李才，李奎生. 丰满水电站老压力钢管加固与改造［J］. 水力发电学报，2001(02):47－57.

［5］董毓新，赵德海，马震岳. 厂坝间巨型压力钢管在常规荷载作用下受力特性研究［J］. 水力发电，2001(01):44－46，71.