皖电东送工程焊接关键技术

崔建新 王玉杰 翟建峰

一、工程概述

1.项目概况

皖电东送特高压输电线路示范工程钢管塔涉及全国15个铁塔供应商。我公司承担了本工程第5包，共7个塔型，38基钢管塔，总重量8 572t，一级焊缝6 680条，焊缝长度近10 000m。工程实施过程中，公司围绕工程目标，积极采取一系列行之有效的管理措施，在焊接工艺革新，新设备、新工装研发，技术培训以及生产组织优化等方面着手，有力的保证了工程进度及焊接质量。所有焊缝经过检验外观质量优良，内部无损检测100%合格，满足一级焊缝质量要求。

2.工程特点

（1）交货工期紧，加工难度大 本工程在国内尚属首次大规模采用钢管塔，许多厂家面临加工经验不足，设备落后，人员技能偏低等诸多影响因素。

（2）焊接工程量大，焊接节点多，质量要求高 我公司承接的38基钢管塔中，平均一基塔焊接节点500多个，除带颈法兰与钢管连接的对接焊缝可以采用自动化焊接技术外，大部分节点靠手工焊接。

（3）焊接件尺寸精度要求高 需严格控制焊接变形及焊接收缩量，保证现场整体安装。

（4）钢管与带颈法兰的焊接控制及质量检测难度大 钢管与带颈法兰连接的对接焊缝质量要求为一级焊缝，并进行100%超声波探伤，同时进行第三方抽检。一级焊缝批量控制存在一定的难度。焊缝无损检测中，其中壁厚8mm以下的焊缝探伤属于新技术，作业人员在操作及判定方面需通过总结积累经验，以提高对缺陷的判定。

二、关键焊接技术

1.钢管塔生产主要焊接工艺

本工程钢管塔焊缝连接形式主要有：钢管法兰对接焊缝、钢管与法兰插接焊缝、钢管与钢板焊接的对接焊缝、 T形焊缝、角焊缝（见图1）。结合我公司的现状，钢管塔焊接主要采用熔化极气体保护焊进行焊接，其中钢管与带颈法兰对接焊缝采用富氩气体保护自动焊接技术，其他焊缝采用手工CO2气体保护焊接技术。

图 1

2.焊接新技术

（1）钢管法兰自动组焊机的应用 为保证工程焊接质量，钢管与带颈法兰对接焊缝的装配与焊接引进唐山开元PLHZ—1000法兰组焊生产线，有效地保证了法兰端面的垂直度，组对过程严格控制装配间隙，定位焊缝焊接后进行打磨处理，保证焊缝接头质量。φ400mm以上钢管采用双面焊接，两端同时焊接，先内焊后外焊，背面采用清根处理，外焊时根据钢管厚度采用多层焊接。内外焊缝外观质量如图2、图3所示。

（2）自动焊接单面焊双面成形工艺的应用 φ400mm以下钢管与带颈法兰对接焊缝引进钢管自动焊接专机，采用单面焊双面成形工艺。焊缝装配间隙控制在3～5mm，焊枪角度在2～3点钟位置，定位焊点进行打磨处理，焊接过程严格控制焊接参数，有效保证了焊缝质量（见图4）。

（3）钢管自动切割下料、开槽技术的应用 钢管下料长度直接影响构件的长度，构件长度相对误差直接影响钢管塔的安装质量。为此，在控制钢管长度方面，采用数控相贯线等离子切割机进行加工，切割中预留焊接收缩量，下料后逐根检验，以满足生产需要。

钢管开槽引进双端数控开槽专机（见图5），两端同时切割，保证两端开槽的相对位置；同时采用等离子切割，保证切割质量（见图6）。

（4）钢管坡口加工技术的应用 钢管坡口质量直接影响焊接质量，钢管坡口加工采用钢管坡口机（见图7），对坡口角度、钝边严格控制，逐根检验并记录，有效地保证了焊接质量（见图8）。

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

（5）薄壁管无损检测新技术的应用 特高压钢管塔使用的钢管规格为φ159～φ964mm，厚度为4～22mm。厚度8mm以上钢管超声波无损检测按照GB11345的要求进行；针对厚度4～8mm的钢管超声波检测，国内无参考标准。为此，国网公司针对厚度在4～8mm的钢管对接焊缝检测，编制了《薄壁管对接焊缝超声波检验与质量评定》，指导薄壁管对接焊缝检测。在检测过程采用爬坡探头检测，针对不同的工件厚度，采用不同K值的探头，尽量采用大K值探头。通过实施，在本工程一级焊缝第三方抽检中，焊缝合格率达到了99%以上。

3.焊接质量管理

（1）焊前检验 为保证焊接质量，生产过程中将质量管控的重心前移，从零件下料、坡口加工、组装间隙控制到定位焊缝的质量等都作为质量控制的重点。通过焊前控制，零部件的各项质量符合规定要求，为合格焊缝质量提供了前提条件。

图 7

图 8

（2）焊接过程控制 焊接过程中，每一个作业人员严格执行规定的焊接参数，对确认合格构件进行施焊。对出现的个别质量缺陷，严格按照返修的要求进行作业，在整个工程的焊接过程中，一次返修的合格率达到了100%。

（3）焊后质量检测 焊接完毕，质量检验人员严格按照检验方案进行检测，从外观质量、内在质量逐一检测，不放过一条焊缝、一处缺陷。特别是在一级焊缝的检测过程中，制定了《与驻厂监造及第三方检测人员的配合方案》、《焊缝查核表》、《探伤追溯性实施方案》、《报检单》、《一级焊缝操作记录》等文件，与公司的《质量保证计划》、《检验验证计划》一起，共同构成了公司的一级焊缝质量检测体系。

在批量生产中各级检验人员按照文件要求有条不紊、忙而不乱的作业，既保证了焊缝质量，又提高了效率。该工程一级焊缝共计6 680条，100%自检，其中6 580条焊缝一次检验合格，自检一次合格率为98.5%；第三方累计抽检1 650条，其中一次抽检合格1 644条，一次合格率为99.64%。为工程提供了最基础的质量保证。

三、焊切设备应用

1.焊接设备

本工程焊接设备引进了法兰组焊生产线（见图9）、钢管环缝焊接专机（见图10），焊机为松下逆变式NBC500气保焊机。手工焊接采用奥太逆变式气保焊机。各种焊接设备严格按照设备管理的要求，做好日常维护与保养，在本工程的应用过程中，焊接设备稳定可靠，能够有效地保证工程焊接质量。

图9 法兰组焊生产线

图10 钢管环缝焊接专机

2.焊接材料

本工程大部分钢材牌号为Q345B，根据等强的原则匹配焊材，选用保定蓝宇型号为ER50—6气体保护焊焊丝，焊丝规格为φ1.2mm。焊接用CO2气体，纯度≥99.5%，富氩气体（Ar80%+ CO220%）采用瓶装气体。所有焊材进厂均有出厂质量证明书，进厂复检合格后使用。焊接材料复检采用的标准如附表所示。

焊接材料选用标准

3.切割及配套加工设备

本工程生产过程中，引进购置了国内先进的切割设备及其他配套加工设备主要有：无锡华联GS/Z—4000数控切割机、GS/G—600钢管相贯线切割机等。自行研制了钢管连板装配工装，U形板加工专机、钢管下料设备、装配平台及组装方箱等部分工装设备，在生产中充分发挥了其效能，有效地保证了生产需求。

四、结语

在皖电东送特高压输电线路示范工程钢管塔的生产中，国家电网公司、国家电科院、业主项目部及相关监理高度重视，多次到公司进行调研、抽检、试组装验收；驻厂监造人员和第三方抽检人员高度负责，对本工程的焊接质量进行严格的检查，一级焊缝第三方抽检一次合格率达到99.64%，现场安装合格率达到100%，圆满地完成了本次工程任务，并得到了国家电网公司、业主项目部的好评。