水電站岔管特種高強鋼焊接技術

張川

摘要：工程采取的焊接工藝技術合理可行，現場焊接質量控制措施可靠，整個施工過程未發現裂紋缺陷，WDB620D鋼材焊接性能較好，適用于水電站壓力鋼岔管等復雜的焊接結構件。目前該工程安全運行4年多，獲得了業主、監理、設計等有關單位的一致好評。

關鍵詞：水電站；鋼岔管；高強鋼；焊接技術

一、材料特性

1.鋼材特性

WDB620D鋼是舞鋼為適應和滿足國家西電東送項目而研制開發的水電壓力鋼管新型低焊接裂紋敏感性高強鋼板，分C、D兩個質量等級。由于該特種鋼碳當量Cep≤0.42%，焊接裂紋敏感系數Pcm≤0.20%，與其它調質高強鋼相比較而言，具有良好的焊接性能，裂紋傾向較小。特別是≦50mm鋼板具有焊前不預熱、焊后不需熱處理的特點，簡化了施焊程序，降低了施焊難度。

2.焊接材料特性

由于該鋼岔管結構的特殊性，制作安裝的焊縫全部采用手工焊焊接。焊接材料是決定和影響焊接質量的主要因素，根據WDB620D高強鋼的化學成分、焊接特性及坡口形式等方面選取焊材。焊接材料初選用四川大西洋生產的牌號為CHE607R焊條，直徑為Ф3.2mm和Ф4.0mm兩種，其焊條的熔敷金屬化學成分和力學性能分別見表1、表2。

二、焊接工藝措施

1.焊接工藝評定

參考以往焊接經驗，制定預生產工藝指導書，進行嚴格的焊接工藝評定。具體方法是制作焊接試板，進行無損檢測，對試板不同位置進行各項力學性能等方面的評定試驗，為驗證了工藝指導書的可行性，確保焊接質量的可靠性。

2.焊前準備

2.1坡口制備

該電站鋼岔管所用鋼板均為雙定尺鋼板，由數控編程下料，所以下料時就一起將坡口用等離子切割機制備，坡口型式、尺寸滿足焊接及施工圖紙要求。組對前，坡口面及坡口兩側20～30mm范圍內的毛刺、鐵銹、氧化皮、熔渣等清除干凈。坡口加工完畢后用砂輪機修磨，清除氧化皮和滲碳層。

2.2焊材準備

焊條使用前必須經過380℃×1h烘干，再保存于100～150℃的恒溫箱中，隨取隨用。焊工施焊時必須配備完好的焊條保溫筒，使用過程中保溫筒應通電加熱，焊條從保溫筒中取出一根用一根，烘干后的焊條在保溫筒內超過4h時應重新烘干，烘干次數不超過2次。

2.3焊接設備

焊接設備采用ZX7-400S型逆變直流焊機，與焊接工藝評定所使用的焊接設備相同。焊接設備上的電流表、電壓表必須完好且檢定合格，焊接參數調節裝置等設備必須完好，保證調節靈活。

2.4焊接人員

焊接人員除合格焊工外，還應配備專門的焊接技術人員、焊接檢查員和無損檢測人員。焊工必須取得國家特種鋼全位置焊接資格證書；施焊前，必須進行詳細的技術交底，在全面掌握WDB620D鋼的焊接特點、控制項目及方法后；按照工藝指導書進行焊接作業，嚴格執行“三檢制度”。

3.焊接工藝要點

3.1 必須嚴格按照經評定合格的焊接工藝指導書實施焊接。

3.2 定位焊應焊在后焊側坡口內，后焊坡口側焊前必須清除定位焊道，定位焊縫長度為80～100mm，間距為300mm左右。

3.3 現場焊接檢查員在施焊過程中必須嚴格監測和控制層間溫度及焊接線能量，并對每條焊縫進行實際施焊規范記錄。

3.4 雙面焊的焊縫，一側焊后，另一側采用碳弧氣刨清根。清根時，第一道焊縫應完全清除。

3.5 焊工應配備齊全鋼絲刷、扁鏟、角向磨光機等清理工具，多層多道焊時，應將每道的熔渣、飛濺物仔細清理，自檢合格后方可進行下層（道）焊接。

3.6 焊縫表面盡可能平滑，咬邊、焊瘤、焊趾過渡角過大的部位要用細砂輪仔細打磨，使表面光滑平整。

3.7 每條焊縫應進行編號，并記下施焊焊工姓名和焊工代號存檔。禁止在母材上打焊工鋼印號碼。

3.8 安裝環縫焊接順序應逐條焊接，不得跳躍；每條環縫安排偶數焊工，對稱、均勻占位，采用“分段退步，多層多道，小規范”的方法進行。

4.焊接工藝參數

在合格的焊接工藝評定、焊接工藝參數的基礎上，嚴格按照制定的焊接工藝指導書進行施焊。具體焊接工藝參數及焊接層次分別見表3。

施焊過程中，焊接線能量嚴格控制在36kJ/cm以下，一根焊條約在1min內焊完。因此，對于一根直徑3.2mm的焊條，控制其焊道長度一般不少于60mm；一根直徑4.0mm的焊條，其焊道長度一般不少于80mm。其每道焊縫的厚度為4mm左右為宜。

5.焊縫質量檢驗

施焊完成后，首先進行外觀檢查，外觀檢查由焊工、班組長質、專職質檢員進行嚴格的三級檢查。焊縫內部質量檢測和評定由Ⅱ級或Ⅱ級以上的無損檢測人員擔任，按照《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》、《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果分級》等規范要求進行無損檢測。

焊縫質量的實際檢驗結果：WDB620D高強鋼焊縫總長度約478m，超聲波探傷總長度478m，一次合格長度463m，一次合格率96.9%。拍片39張，合格39張，一次合格率100%。

參考文獻：

[1] 國家發改委.DL/T5017水電水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規范.北京，中國電力企業聯合會，2007：130-131.

[2] 國家發改委.DL/T 868焊接工藝評定規程.北京，中國電力企業聯合會，2004：14-18.

[3] 國家水利部.SL432水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規范.北京，國家水利部，2008：9-16.