乌东德水电站右岸地下电站780MPa高强钢合拢缝环缝焊接工艺

辛彪　刘一霖

摘要：乌东德水电站压力钢管及蜗壳本体采用780MPa高强钢，压力钢管出水口与蜗壳进水口采用焊接连接，最后焊接的合拢缝相当于拘束固定下进行焊接，本文通过分析减少焊接应力方法，结合现场实际情况，制定了合拢缝过程监控、质量控制、减少应力等措施，经实践证明该措施取得了良好的应用效果，值得类似工程借鉴学习。

关键词：780MPa高强钢；合拢缝；安装工艺

一、工程概述

乌东德水电站右岸地下电站引水压力钢管末节钢板厚度64mm，与其连接的蜗壳钢板厚度66mm，材质为SX780CF，以上两节合拢焊缝焊接时，压力钢管全部安装完毕，焊接过程受拘束条件影响，焊接过程会产生较大应力，造成座环位移。合拢缝焊接在保证质量的前提下，需制定合理焊接工艺控制座环形位尺寸、减少焊接应力。

二、合拢缝焊接过程重点及难点

（一）由于合拢缝焊接时，压力钢管混凝土浇筑完毕，焊接过程产生的焊接应力对座环形位尺寸必定会产生变化，必须对座环位移进行有效监控，保证合拢缝焊接过程座环安装尺寸在规范要求范围内，并根据检测结果及时调整焊接工艺。

（二）必须制定合理的焊接工艺措施，减少焊接应力及收缩量。

（三）合拢缝焊接时，由于刚性拘束，焊接完毕很可能产生延迟裂纹，因此必须选择合理的预热、后热温度及焊接工艺参数。

三、焊接工艺

（一）焊接参数

1.焊接材料选用伯乐焊材公司E11018- G H4、φ3.2mm/φ4.0mm电焊条。

2.焊接工艺参数（见表1）。

3.焊条摆动宽度应不大于3倍焊条直径，焊接接头之间至少应错开30mm以上。

4.每焊接完毕一层，将焊道表面打磨光滑（打磨1-2mm），减少焊接应力；

5.盖面层焊接由两侧往中间焊接，且在盖面焊缝的最后一条焊道上在焊接一道回火焊道，焊接完毕，打磨去除超高区域。

（二）温度控制

采用履带式加热片进行焊前预热、层间温度控制、后热消氢处理，履带式加热片延焊缝两侧铺设，均铺设在合拢缝外边，采用链条进行周向固定，预热范围为焊缝两侧各200mm（大于3倍板厚），焊缝预热温度120～150℃，层间温度不低于预热温度，但不高于175℃，后热温度200～250℃，保温时间4小时。

（三）焊接准备及注意事项

1.座环测量准备工作

蜗壳VE5合拢缝焊接前必须在座环上环板±Y、±X方向安装由第2节锥管支撑引出的测量支架，该测量支架共计架设4块百分表，并做有效防护，测量座环上环板4个方向的位移，同时准备水准仪一台进行座环上环板水平监测。

2.焊缝收缩量监测

在蜗壳VE5与压力钢管环缝在上（外）、下（里）、左（里）、右（里）画出监测线，位于焊缝两侧各50mm处，并准备200mm钢板尺一把用于测量收缩量。

3.合拢缝工装

蜗壳凑合节合拢缝侧压缝过程中，环缝不允许定位点焊，为防止出现错牙超标，沿环缝圆周方向每隔1.5米焊接一块挡板（-30x100mmx400mm），挡板尽可能安装在背缝一侧，单侧焊接，另一侧管节不焊接，以确保在合拢缝另一侧环缝焊接时合拢环缝能够沿水流方向自由收缩。为控制蜗壳合拢缝焊接收缩变形，合拢缝焊接前，将挡板两侧双面焊接（挡板当作锁板用），焊脚不小于14mm。

合拢缝焊接前，凑合节配割过程存在坡口间隙过大问题，为减少焊接过程收缩量，对坡口间隙大于4mm位置，在凑合节侧进行堆焊，堆焊采用正缝及背缝同时堆焊，见图1，堆焊完毕打磨光滑进行MT检验。

（四）焊接工艺

1.焊接人员准备

合拢缝的焊接为拘束状态下焊接，应力较大，安排8～12名合格焊工对称、同时进行环向焊缝的焊接，采用多层多道、对称、分段退步焊接。

2.焊接过程要求

1）焊接前在焊缝单侧标出分段的退步焊接长度（400-500mm）、顺序号；

2）合攏缝焊接正缝第1-3层、背缝1-2层使用直径为φ3.2mm的焊条；其余层根据座环测量尺寸情况确定其余各层选择φ3.2mm或者φ4.0mm焊条。

3.打底层焊接

合拢缝焊接应力较大，打底焊时宜采用采用分段、退步、叠型焊，分段长度为1段200mm，2、3、4、5……n段分400mm-500mm。

四、焊接效果

目前乌东德水电站右岸7#、8#、9#、12#合拢缝全部焊接完毕，合拢缝收缩量监测4个方位均小于3mm，同时座环形位偏差全部满足规范要求。

五、结束语

本文通过温度控制、焊接参数控制、焊接过程监控、焊接工艺控制等方法相结合，有效的减轻了焊接应力，减少了收缩量，希望为以后类似施工中提供宝贵经验。