摘 要：三峽1～6#機(jī)無伸縮節(jié)的壓力鋼管，*一條合攏焊縫是高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼厚板在強(qiáng)約束條件下的焊接，技術(shù)難度很大。但經(jīng)過試驗(yàn)研究制定出合理的焊接工藝，施工前準(zhǔn)備工作充分，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按工藝執(zhí)行。實(shí)踐證明，合攏縫采用對(duì)接式接頭是可行的。
關(guān)鍵詞：壓力鋼管； 合攏縫； 焊接； 三峽工程
1 概述
1.1 壓力鋼管布置
三峽水利樞紐電站壩后式廠房壓力鋼管直徑12.4 m，由上至下分為上斜段、上彎段、斜直段、下彎段、下平段和廠內(nèi)段，長(zhǎng)122.797 m。下平段和廠內(nèi)段按明管設(shè)計(jì)，其中左廠7-14#壓力鋼管下平段布置有伸縮節(jié)；1-6#壓力鋼管取消了伸縮節(jié)，用10 m長(zhǎng)墊層管來適應(yīng)廠壩間的鋼管位移，此處鋼管按彈性墊層管設(shè)計(jì)。為了使下彎段與下平段間受力明確，在彈性墊層管上游端設(shè)置了三道止推環(huán)，經(jīng)10 m彈性墊層管及1.22 m延伸段鋼管與蝸殼進(jìn)口端連接。本文主要討論1～6#機(jī)無伸縮節(jié)壓力鋼管*一條合攏焊縫的焊接。
1.2 湊合節(jié)安裝的施工難點(diǎn)
無伸縮節(jié)壓力鋼管與蝸殼焊接合攏時(shí)，蝸殼外圍的混凝土和通過主廠房上游墻內(nèi)穿墻管的外圍混凝土均已澆筑完成，合攏焊縫是在強(qiáng)約束條件下施焊。眾所周知，高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼厚板的強(qiáng)約束焊接技術(shù)難度很大，會(huì)產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力和變形，曾有個(gè)別工程出現(xiàn)裂縫和座環(huán)混凝土拉裂的問題。
為此，如何借鑒已建工程的成功經(jīng)驗(yàn)，解決三峽壓力鋼管湊合節(jié)合龍焊縫焊接問題，選擇適宜的焊縫形式和確定正確的焊接工藝，將是三峽壓力鋼管施工成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。
鑒于上述原因，1～6#壓力鋼管湊合節(jié)合攏焊縫在正式施工前，三峽總公司特委托水電八局三峽機(jī)電制造安裝項(xiàng)目部模擬現(xiàn)場(chǎng)焊接工況，進(jìn)行焊接試驗(yàn)和研究，為合攏焊縫接頭選型提供依據(jù)，同時(shí)擬定出切實(shí)可行的焊接施工工藝。
1.3 湊合節(jié)鋼管的材質(zhì)
蝸殼打壓，割除焊縫熱影響區(qū)后鋼管合攏段總長(zhǎng)2 700 mm。合攏段由兩個(gè)管節(jié)組成，其中標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)1 800 mm，湊合節(jié)長(zhǎng)900 mm。鋼管管壁材質(zhì)為NK-HITEN610U2，厚度60 mm，系高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，其化學(xué)成份及機(jī)械物理性能指標(biāo)見表1。
2 焊接試驗(yàn)
2.1 試驗(yàn)內(nèi)容
本試驗(yàn)為了模擬施工工況，在厚板中間開窗口，兩側(cè)加筋板，將試板兩端焊在窗口上，分別進(jìn)行搭接與對(duì)接兩種接頭形式試驗(yàn)，試板布局示意圖見圖1、圖2。
試驗(yàn)過程中測(cè)定試板焊接過程產(chǎn)生的拘束應(yīng)力。焊后測(cè)量焊縫的殘余應(yīng)力，利用超聲波及射線探傷來判斷焊縫是否產(chǎn)生裂紋。對(duì)焊接接頭的機(jī)械性能分兩種情況處理：對(duì)接接頭用常規(guī)試驗(yàn)（拉伸、彎曲、沖擊、硬度）進(jìn)行檢驗(yàn)，搭接接頭通過疲勞試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。為了對(duì)搭接接頭性能有較為全面的了解，本試驗(yàn)對(duì)不同參數(shù)的角焊縫焊趾及焊根的應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行有限元分析計(jì)算。
2.2 對(duì)接試驗(yàn)
2.2.1 試板焊接
所有試驗(yàn)用板材是NK-HITEN610U2，焊接材料為MK.J607RH，規(guī)格為3.2，4.0，對(duì)接試板總長(zhǎng)2 000 mm，寬560 mm，厚度為56 mm；3組試板分3種坡口間隙，分別是10 mm、6 mm、3 mm。對(duì)接試板坡口形式見圖3，焊接主要參數(shù)見表2。
G-1試板全部采用3.2的焊條焊完，由于試板間隙大，焊接時(shí)先采用沿坡口側(cè)壁全面堆焊，然后采用多層多道焊接。G-2、G-3試板焊接時(shí)，正反面前三層及蓋面采用3.2的焊條，其余用4.0的焊條焊成，3.2的焊條焊接電流為95～140 A，4.0的焊條使用焊接電流為160～195 A。3副試板均進(jìn)行150～180℃×2 h后熱處理。焊接順序是焊完大坡口側(cè)60%左右，背面清根，焊完背面再焊大坡口側(cè)。
2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
對(duì)接試驗(yàn)主要數(shù)據(jù)歸納見表3。
①在試驗(yàn)過程中焊縫沒有拉裂，經(jīng)UT和RT檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量合格；
②解除約束后焊縫的自由收縮量為2.73 mm；
③間隙10 mm的對(duì)接試件比3 mm、6 mm試件拘束應(yīng)力有明顯增加，間隙6 mm和3 mm試件拘束應(yīng)力差別不明顯。
④焊縫本應(yīng)收縮4.9 mm左右，但在拘束的條件下：①因剛性較大，窗口承擔(dān)了0.63 mm的拉伸變形，變形很小，意味著基本上對(duì)座環(huán)影響不大；②試板承擔(dān)了（2.73~0.63）mm拉伸變形。
⑤試驗(yàn)表明拘束應(yīng)力及變形均在彈性范圍內(nèi)。而實(shí)際鋼管的相對(duì)自由段總長(zhǎng)為10m，遠(yuǎn)大于試板長(zhǎng)度，由此可判定實(shí)際鋼管的拘束應(yīng)力遠(yuǎn)小于試驗(yàn)條件下的拘束應(yīng)力。
2.3 搭接試驗(yàn)
2.3.1 搭接試板焊接
搭接試板采用搭接板和基板之間1 mm、4 mm兩種間隙進(jìn)行試驗(yàn)，有4組試板，其中兩組試板沒有使用U形卡具，間隙控制較差，另兩組用U卡具進(jìn)行了固定。試板的焊接順序是：4條角焊縫先后次序?yàn)閮珊腹は葘⒁欢藘山呛缚p焊完，再焊另一端兩角焊縫。
2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
①搭接試板平均拘束應(yīng)力1 mm間隙是58 MPa，4 mm間隙是61 MPa，拘束應(yīng)力很小。
②對(duì)搭接試板焊后進(jìn)行了拉伸疲勞試驗(yàn)，從疲勞試驗(yàn)結(jié)果看，由于焊趾處應(yīng)力集中嚴(yán)重，所以，焊趾處*開裂，屬于低周疲勞。對(duì)應(yīng)200 MPa的應(yīng)力下，疲勞壽命*為5 099次，大于設(shè)計(jì)要求的1000次。對(duì)應(yīng)應(yīng)力44.44 MPa的*疲勞壽命為133 620次。試驗(yàn)表明搭接板與基板之間間隙對(duì)疲勞沒有明顯的影響。但是，在焊接前為了保證搭接板與基板之間的間隙而采取了強(qiáng)制性措施（如通過U形卡固定）的試板，其疲勞壽命下降很多，甚至不到?jīng)]強(qiáng)制控制間隙試板的一半。
③有限元計(jì)算表明，搭接接頭內(nèi)側(cè)焊縫焊趾處應(yīng)力集中系數(shù)大于外側(cè)焊縫焊趾處的應(yīng)力集中系數(shù)，焊趾處的應(yīng)力集中系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于焊根處應(yīng)力集中系數(shù)。計(jì)算表明外側(cè)接頭焊趾處主應(yīng)力集中系數(shù)在6左右，內(nèi)側(cè)焊趾處主應(yīng)力集中系數(shù)在9左右。應(yīng)力集中系數(shù)結(jié)果見表4。
3 4#機(jī)壓力鋼管下平段湊合節(jié)合攏縫的焊接
通過上述接頭試驗(yàn)，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件和國(guó)內(nèi)水電工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，*決定湊合節(jié)合攏焊縫采用對(duì)接接頭，在焊接過程中錘擊焊縫，以減少拘束應(yīng)力。試驗(yàn)結(jié)果表明：錘擊焊縫后拘束應(yīng)力、焊縫收縮、試板變形等均下降25%左右，對(duì)機(jī)械性能沒有影響。
根據(jù)上述試驗(yàn)，特制定了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)的焊接工藝和錘擊消應(yīng)工藝，并嚴(yán)格按工藝執(zhí)行。以4#機(jī)合攏縫為例，簡(jiǎn)述1～6#機(jī)合攏焊縫的實(shí)際焊接情況。
3.1 現(xiàn)場(chǎng)焊接的主要焊接工藝
湊合節(jié)合攏環(huán)縫周長(zhǎng)為39.144 m，由10名焊工分10段對(duì)稱焊接。坡口間隙要求≤3 mm，間隙過大的對(duì)坡口面進(jìn)行了堆焊，并保持間隙均勻；對(duì)于坡口面的清理要求打磨至金屬光澤，還應(yīng)保證表面平滑。
焊接順序是：總體順序?yàn)楹竿甏笃驴趥?cè)60%左右，背面清根，焊接背面小坡口側(cè)，小坡口側(cè)留兩層不焊，待焊完大坡口側(cè)以后，*焊完小坡口側(cè)。其中正、反面前3層（含打底層）及蓋面采用3.2的焊條，其余用4.0的焊接焊成。3.2的焊條焊接電流為110～140 A，4.0的焊條適用電流為160～185 A。焊接完成后，立即進(jìn)行150～180℃×2 h后熱消氫處理。焊接工藝參數(shù)均與試驗(yàn)時(shí)一致。
3.2 錘擊工藝及要求
①錘擊由專人實(shí)施，1個(gè)焊工配1個(gè)人錘擊，錘擊過程由技術(shù)（質(zhì)檢）員進(jìn)行監(jiān)督。
②錘擊采用C6型風(fēng)鏟，將風(fēng)鏟釬頭磨成R=5 mm的球狀圓頭。
③氣源壓力應(yīng)能確保風(fēng)鏟工作壓力在0.63 MPa（額定壓力）左右。（注：管路各氣壓損耗約0.2 MPa）
④在分段焊接的每1小段里，除打底和蓋面層外，每焊1層進(jìn)行錘擊，錘至表面光亮為止。
3.3 施工監(jiān)測(cè)結(jié)果和分析
4#機(jī)合攏焊縫及鋼管變位測(cè)量、軸向拘束應(yīng)力測(cè)量數(shù)據(jù)見表5。
表5中焊縫平均收縮量為4.90 mm；鋼管拉出墻的量表示鋼管在軸向拘束應(yīng)力作用下產(chǎn)生彈性變形時(shí)，鋼管測(cè)點(diǎn)相對(duì)于混凝土墻的變位，表中取平均值；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示在蝸殼端離合攏縫分別為700、900、1100mm距離的圓截面，應(yīng)力測(cè)試按截面圓周的鐘點(diǎn)位置布點(diǎn)，括弧內(nèi)數(shù)值表示鐘點(diǎn)位置，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表示應(yīng)力值。座環(huán)經(jīng)全站儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)全過程監(jiān)測(cè)沒有變位。
上述數(shù)據(jù)表明：焊縫收縮比試驗(yàn)時(shí)大將近2心mm，這是因?yàn)楹蠑n焊縫的拘束度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于試驗(yàn)焊縫的拘束度。所以拘束應(yīng)力也小很多，試驗(yàn)的平均拘束應(yīng)力是170 MPa（3 mm間隙），現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)平均拘束應(yīng)力是67 MPa。
3.4 焊縫內(nèi)部質(zhì)量控制
合攏縫焊接過程中除進(jìn)行一系列監(jiān)測(cè)以外，其焊縫內(nèi)部也進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，焊接過程中背面清根后進(jìn)行了干粉MT檢測(cè)，檢查是否存在表面裂紋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷。焊接結(jié)束后，對(duì)39.144 m長(zhǎng)的合攏環(huán)縫進(jìn)行了*的UT檢測(cè)和50%的RT檢測(cè)，其中UT探傷一次合格率為99.0%，RT探傷一次合格率為*。
4 結(jié)論
1～6#無伸縮節(jié)壓力鋼管合攏焊縫的焊接，雖然在強(qiáng)拘束條件下施焊，而高強(qiáng)度調(diào)制鋼厚板的強(qiáng)拘束焊接技術(shù)難度很大，但經(jīng)過試驗(yàn)研究制定出合理的焊接工藝，施工前準(zhǔn)備工作充分，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按工藝執(zhí)行。實(shí)踐證明，合攏縫采用對(duì)接式接頭是可行的。
作者：*三峽總公司金結(jié)檢測(cè)中心 程 惠
關(guān)鍵詞：壓力鋼管； 合攏縫； 焊接； 三峽工程
1 概述
1.1 壓力鋼管布置
三峽水利樞紐電站壩后式廠房壓力鋼管直徑12.4 m，由上至下分為上斜段、上彎段、斜直段、下彎段、下平段和廠內(nèi)段，長(zhǎng)122.797 m。下平段和廠內(nèi)段按明管設(shè)計(jì)，其中左廠7-14#壓力鋼管下平段布置有伸縮節(jié)；1-6#壓力鋼管取消了伸縮節(jié)，用10 m長(zhǎng)墊層管來適應(yīng)廠壩間的鋼管位移，此處鋼管按彈性墊層管設(shè)計(jì)。為了使下彎段與下平段間受力明確，在彈性墊層管上游端設(shè)置了三道止推環(huán)，經(jīng)10 m彈性墊層管及1.22 m延伸段鋼管與蝸殼進(jìn)口端連接。本文主要討論1～6#機(jī)無伸縮節(jié)壓力鋼管*一條合攏焊縫的焊接。
1.2 湊合節(jié)安裝的施工難點(diǎn)
無伸縮節(jié)壓力鋼管與蝸殼焊接合攏時(shí)，蝸殼外圍的混凝土和通過主廠房上游墻內(nèi)穿墻管的外圍混凝土均已澆筑完成，合攏焊縫是在強(qiáng)約束條件下施焊。眾所周知，高強(qiáng)調(diào)質(zhì)鋼厚板的強(qiáng)約束焊接技術(shù)難度很大，會(huì)產(chǎn)生很大的焊接應(yīng)力和變形，曾有個(gè)別工程出現(xiàn)裂縫和座環(huán)混凝土拉裂的問題。
為此，如何借鑒已建工程的成功經(jīng)驗(yàn)，解決三峽壓力鋼管湊合節(jié)合龍焊縫焊接問題，選擇適宜的焊縫形式和確定正確的焊接工藝，將是三峽壓力鋼管施工成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。
鑒于上述原因，1～6#壓力鋼管湊合節(jié)合攏焊縫在正式施工前，三峽總公司特委托水電八局三峽機(jī)電制造安裝項(xiàng)目部模擬現(xiàn)場(chǎng)焊接工況，進(jìn)行焊接試驗(yàn)和研究，為合攏焊縫接頭選型提供依據(jù)，同時(shí)擬定出切實(shí)可行的焊接施工工藝。
1.3 湊合節(jié)鋼管的材質(zhì)
蝸殼打壓，割除焊縫熱影響區(qū)后鋼管合攏段總長(zhǎng)2 700 mm。合攏段由兩個(gè)管節(jié)組成，其中標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)1 800 mm，湊合節(jié)長(zhǎng)900 mm。鋼管管壁材質(zhì)為NK-HITEN610U2，厚度60 mm，系高強(qiáng)度調(diào)質(zhì)鋼，其化學(xué)成份及機(jī)械物理性能指標(biāo)見表1。
2 焊接試驗(yàn)
2.1 試驗(yàn)內(nèi)容
本試驗(yàn)為了模擬施工工況，在厚板中間開窗口，兩側(cè)加筋板，將試板兩端焊在窗口上，分別進(jìn)行搭接與對(duì)接兩種接頭形式試驗(yàn)，試板布局示意圖見圖1、圖2。
試驗(yàn)過程中測(cè)定試板焊接過程產(chǎn)生的拘束應(yīng)力。焊后測(cè)量焊縫的殘余應(yīng)力，利用超聲波及射線探傷來判斷焊縫是否產(chǎn)生裂紋。對(duì)焊接接頭的機(jī)械性能分兩種情況處理：對(duì)接接頭用常規(guī)試驗(yàn)（拉伸、彎曲、沖擊、硬度）進(jìn)行檢驗(yàn)，搭接接頭通過疲勞試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。為了對(duì)搭接接頭性能有較為全面的了解，本試驗(yàn)對(duì)不同參數(shù)的角焊縫焊趾及焊根的應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行有限元分析計(jì)算。
2.2 對(duì)接試驗(yàn)
2.2.1 試板焊接
所有試驗(yàn)用板材是NK-HITEN610U2，焊接材料為MK.J607RH，規(guī)格為3.2，4.0，對(duì)接試板總長(zhǎng)2 000 mm，寬560 mm，厚度為56 mm；3組試板分3種坡口間隙，分別是10 mm、6 mm、3 mm。對(duì)接試板坡口形式見圖3，焊接主要參數(shù)見表2。
G-1試板全部采用3.2的焊條焊完，由于試板間隙大，焊接時(shí)先采用沿坡口側(cè)壁全面堆焊，然后采用多層多道焊接。G-2、G-3試板焊接時(shí)，正反面前三層及蓋面采用3.2的焊條，其余用4.0的焊條焊成，3.2的焊條焊接電流為95～140 A，4.0的焊條使用焊接電流為160～195 A。3副試板均進(jìn)行150～180℃×2 h后熱處理。焊接順序是焊完大坡口側(cè)60%左右，背面清根，焊完背面再焊大坡口側(cè)。
2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
對(duì)接試驗(yàn)主要數(shù)據(jù)歸納見表3。
①在試驗(yàn)過程中焊縫沒有拉裂，經(jīng)UT和RT檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量合格；
②解除約束后焊縫的自由收縮量為2.73 mm；
③間隙10 mm的對(duì)接試件比3 mm、6 mm試件拘束應(yīng)力有明顯增加，間隙6 mm和3 mm試件拘束應(yīng)力差別不明顯。
④焊縫本應(yīng)收縮4.9 mm左右，但在拘束的條件下：①因剛性較大，窗口承擔(dān)了0.63 mm的拉伸變形，變形很小，意味著基本上對(duì)座環(huán)影響不大；②試板承擔(dān)了（2.73~0.63）mm拉伸變形。
⑤試驗(yàn)表明拘束應(yīng)力及變形均在彈性范圍內(nèi)。而實(shí)際鋼管的相對(duì)自由段總長(zhǎng)為10m，遠(yuǎn)大于試板長(zhǎng)度，由此可判定實(shí)際鋼管的拘束應(yīng)力遠(yuǎn)小于試驗(yàn)條件下的拘束應(yīng)力。
2.3 搭接試驗(yàn)
2.3.1 搭接試板焊接
搭接試板采用搭接板和基板之間1 mm、4 mm兩種間隙進(jìn)行試驗(yàn)，有4組試板，其中兩組試板沒有使用U形卡具，間隙控制較差，另兩組用U卡具進(jìn)行了固定。試板的焊接順序是：4條角焊縫先后次序?yàn)閮珊腹は葘⒁欢藘山呛缚p焊完，再焊另一端兩角焊縫。
2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
①搭接試板平均拘束應(yīng)力1 mm間隙是58 MPa，4 mm間隙是61 MPa，拘束應(yīng)力很小。
②對(duì)搭接試板焊后進(jìn)行了拉伸疲勞試驗(yàn)，從疲勞試驗(yàn)結(jié)果看，由于焊趾處應(yīng)力集中嚴(yán)重，所以，焊趾處*開裂，屬于低周疲勞。對(duì)應(yīng)200 MPa的應(yīng)力下，疲勞壽命*為5 099次，大于設(shè)計(jì)要求的1000次。對(duì)應(yīng)應(yīng)力44.44 MPa的*疲勞壽命為133 620次。試驗(yàn)表明搭接板與基板之間間隙對(duì)疲勞沒有明顯的影響。但是，在焊接前為了保證搭接板與基板之間的間隙而采取了強(qiáng)制性措施（如通過U形卡固定）的試板，其疲勞壽命下降很多，甚至不到?jīng)]強(qiáng)制控制間隙試板的一半。
③有限元計(jì)算表明，搭接接頭內(nèi)側(cè)焊縫焊趾處應(yīng)力集中系數(shù)大于外側(cè)焊縫焊趾處的應(yīng)力集中系數(shù)，焊趾處的應(yīng)力集中系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于焊根處應(yīng)力集中系數(shù)。計(jì)算表明外側(cè)接頭焊趾處主應(yīng)力集中系數(shù)在6左右，內(nèi)側(cè)焊趾處主應(yīng)力集中系數(shù)在9左右。應(yīng)力集中系數(shù)結(jié)果見表4。
3 4#機(jī)壓力鋼管下平段湊合節(jié)合攏縫的焊接
通過上述接頭試驗(yàn)，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件和國(guó)內(nèi)水電工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，*決定湊合節(jié)合攏焊縫采用對(duì)接接頭，在焊接過程中錘擊焊縫，以減少拘束應(yīng)力。試驗(yàn)結(jié)果表明：錘擊焊縫后拘束應(yīng)力、焊縫收縮、試板變形等均下降25%左右，對(duì)機(jī)械性能沒有影響。
根據(jù)上述試驗(yàn)，特制定了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)的焊接工藝和錘擊消應(yīng)工藝，并嚴(yán)格按工藝執(zhí)行。以4#機(jī)合攏縫為例，簡(jiǎn)述1～6#機(jī)合攏焊縫的實(shí)際焊接情況。
3.1 現(xiàn)場(chǎng)焊接的主要焊接工藝
湊合節(jié)合攏環(huán)縫周長(zhǎng)為39.144 m，由10名焊工分10段對(duì)稱焊接。坡口間隙要求≤3 mm，間隙過大的對(duì)坡口面進(jìn)行了堆焊，并保持間隙均勻；對(duì)于坡口面的清理要求打磨至金屬光澤，還應(yīng)保證表面平滑。
焊接順序是：總體順序?yàn)楹竿甏笃驴趥?cè)60%左右，背面清根，焊接背面小坡口側(cè)，小坡口側(cè)留兩層不焊，待焊完大坡口側(cè)以后，*焊完小坡口側(cè)。其中正、反面前3層（含打底層）及蓋面采用3.2的焊條，其余用4.0的焊接焊成。3.2的焊條焊接電流為110～140 A，4.0的焊條適用電流為160～185 A。焊接完成后，立即進(jìn)行150～180℃×2 h后熱消氫處理。焊接工藝參數(shù)均與試驗(yàn)時(shí)一致。
3.2 錘擊工藝及要求
①錘擊由專人實(shí)施，1個(gè)焊工配1個(gè)人錘擊，錘擊過程由技術(shù)（質(zhì)檢）員進(jìn)行監(jiān)督。
②錘擊采用C6型風(fēng)鏟，將風(fēng)鏟釬頭磨成R=5 mm的球狀圓頭。
③氣源壓力應(yīng)能確保風(fēng)鏟工作壓力在0.63 MPa（額定壓力）左右。（注：管路各氣壓損耗約0.2 MPa）
④在分段焊接的每1小段里，除打底和蓋面層外，每焊1層進(jìn)行錘擊，錘至表面光亮為止。
3.3 施工監(jiān)測(cè)結(jié)果和分析
4#機(jī)合攏焊縫及鋼管變位測(cè)量、軸向拘束應(yīng)力測(cè)量數(shù)據(jù)見表5。
表5中焊縫平均收縮量為4.90 mm；鋼管拉出墻的量表示鋼管在軸向拘束應(yīng)力作用下產(chǎn)生彈性變形時(shí)，鋼管測(cè)點(diǎn)相對(duì)于混凝土墻的變位，表中取平均值；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示在蝸殼端離合攏縫分別為700、900、1100mm距離的圓截面，應(yīng)力測(cè)試按截面圓周的鐘點(diǎn)位置布點(diǎn)，括弧內(nèi)數(shù)值表示鐘點(diǎn)位置，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表示應(yīng)力值。座環(huán)經(jīng)全站儀工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)全過程監(jiān)測(cè)沒有變位。
上述數(shù)據(jù)表明：焊縫收縮比試驗(yàn)時(shí)大將近2心mm，這是因?yàn)楹蠑n焊縫的拘束度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于試驗(yàn)焊縫的拘束度。所以拘束應(yīng)力也小很多，試驗(yàn)的平均拘束應(yīng)力是170 MPa（3 mm間隙），現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)平均拘束應(yīng)力是67 MPa。
3.4 焊縫內(nèi)部質(zhì)量控制
合攏縫焊接過程中除進(jìn)行一系列監(jiān)測(cè)以外，其焊縫內(nèi)部也進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，焊接過程中背面清根后進(jìn)行了干粉MT檢測(cè)，檢查是否存在表面裂紋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷。焊接結(jié)束后，對(duì)39.144 m長(zhǎng)的合攏環(huán)縫進(jìn)行了*的UT檢測(cè)和50%的RT檢測(cè)，其中UT探傷一次合格率為99.0%，RT探傷一次合格率為*。
4 結(jié)論
1～6#無伸縮節(jié)壓力鋼管合攏焊縫的焊接，雖然在強(qiáng)拘束條件下施焊，而高強(qiáng)度調(diào)制鋼厚板的強(qiáng)拘束焊接技術(shù)難度很大，但經(jīng)過試驗(yàn)研究制定出合理的焊接工藝，施工前準(zhǔn)備工作充分，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按工藝執(zhí)行。實(shí)踐證明，合攏縫采用對(duì)接式接頭是可行的。
作者：*三峽總公司金結(jié)檢測(cè)中心 程 惠
