烏東德水電站右岸地下電站780MPa高強鋼合攏縫環縫焊接工藝

辛彪　劉一霖

摘要：烏東德水電站壓力鋼管及蝸殼本體采用780MPa高強鋼，壓力鋼管出水口與蝸殼進水口采用焊接連接，最后焊接的合攏縫相當于拘束固定下進行焊接，本文通過分析減少焊接應力方法，結合現場實際情況，制定了合攏縫過程監控、質量控制、減少應力等措施，經實踐證明該措施取得了良好的應用效果，值得類似工程借鑒學習。

關鍵詞：780MPa高強鋼；合攏縫；安裝工藝

一、工程概述

烏東德水電站右岸地下電站引水壓力鋼管末節鋼板厚度64mm，與其連接的蝸殼鋼板厚度66mm，材質為SX780CF，以上兩節合攏焊縫焊接時，壓力鋼管全部安裝完畢，焊接過程受拘束條件影響，焊接過程會產生較大應力，造成座環位移。合攏縫焊接在保證質量的前提下，需制定合理焊接工藝控制座環形位尺寸、減少焊接應力。

二、合攏縫焊接過程重點及難點

（一）由于合攏縫焊接時，壓力鋼管混凝土澆筑完畢，焊接過程產生的焊接應力對座環形位尺寸必定會產生變化，必須對座環位移進行有效監控，保證合攏縫焊接過程座環安裝尺寸在規范要求范圍內，并根據檢測結果及時調整焊接工藝。

（二）必須制定合理的焊接工藝措施，減少焊接應力及收縮量。

（三）合攏縫焊接時，由于剛性拘束，焊接完畢很可能產生延遲裂紋，因此必須選擇合理的預熱、后熱溫度及焊接工藝參數。

三、焊接工藝

（一）焊接參數

1.焊接材料選用伯樂焊材公司E11018- G H4、φ3.2mm/φ4.0mm電焊條。

2.焊接工藝參數（見表1）。

3.焊條擺動寬度應不大于3倍焊條直徑，焊接接頭之間至少應錯開30mm以上。

4.每焊接完畢一層，將焊道表面打磨光滑（打磨1-2mm），減少焊接應力；

5.蓋面層焊接由兩側往中間焊接，且在蓋面焊縫的最后一條焊道上在焊接一道回火焊道，焊接完畢，打磨去除超高區域。

（二）溫度控制

采用履帶式加熱片進行焊前預熱、層間溫度控制、后熱消氫處理，履帶式加熱片延焊縫兩側鋪設，均鋪設在合攏縫外邊，采用鏈條進行周向固定，預熱范圍為焊縫兩側各200mm（大于3倍板厚），焊縫預熱溫度120～150℃，層間溫度不低于預熱溫度，但不高于175℃，后熱溫度200～250℃，保溫時間4小時。

（三）焊接準備及注意事項

1.座環測量準備工作

蝸殼VE5合攏縫焊接前必須在座環上環板±Y、±X方向安裝由第2節錐管支撐引出的測量支架，該測量支架共計架設4塊百分表，并做有效防護，測量座環上環板4個方向的位移，同時準備水準儀一臺進行座環上環板水平監測。

2.焊縫收縮量監測

在蝸殼VE5與壓力鋼管環縫在上（外）、下（里）、左（里）、右（里）畫出監測線，位于焊縫兩側各50mm處，并準備200mm鋼板尺一把用于測量收縮量。

3.合攏縫工裝

蝸殼湊合節合攏縫側壓縫過程中，環縫不允許定位點焊，為防止出現錯牙超標，沿環縫圓周方向每隔1.5米焊接一塊擋板（-30x100mmx400mm），擋板盡可能安裝在背縫一側，單側焊接，另一側管節不焊接，以確保在合攏縫另一側環縫焊接時合攏環縫能夠沿水流方向自由收縮。為控制蝸殼合攏縫焊接收縮變形，合攏縫焊接前，將擋板兩側雙面焊接（擋板當作鎖板用），焊腳不小于14mm。

合攏縫焊接前，湊合節配割過程存在坡口間隙過大問題，為減少焊接過程收縮量，對坡口間隙大于4mm位置，在湊合節側進行堆焊，堆焊采用正縫及背縫同時堆焊，見圖1，堆焊完畢打磨光滑進行MT檢驗。

（四）焊接工藝

1.焊接人員準備

合攏縫的焊接為拘束狀態下焊接，應力較大，安排8～12名合格焊工對稱、同時進行環向焊縫的焊接，采用多層多道、對稱、分段退步焊接。

2.焊接過程要求

1）焊接前在焊縫單側標出分段的退步焊接長度（400-500mm）、順序號；

2）合攏縫焊接正縫第1-3層、背縫1-2層使用直徑為φ3.2mm的焊條；其余層根據座環測量尺寸情況確定其余各層選擇φ3.2mm或者φ4.0mm焊條。

3.打底層焊接

合攏縫焊接應力較大，打底焊時宜采用采用分段、退步、疊型焊，分段長度為1段200mm，2、3、4、5……n段分400mm-500mm。

四、焊接效果

目前烏東德水電站右岸7#、8#、9#、12#合攏縫全部焊接完畢，合攏縫收縮量監測4個方位均小于3mm，同時座環形位偏差全部滿足規范要求。

五、結束語

本文通過溫度控制、焊接參數控制、焊接過程監控、焊接工藝控制等方法相結合，有效的減輕了焊接應力，減少了收縮量，希望為以后類似施工中提供寶貴經驗。