蒲石河压力钢管B610CF高强钢焊接

1、蒲石河抽水蓄能电站压力钢管600MPa高强钢埋弧自动焊接水电六局水工机械厂 王彦勇摘要 本文围绕600MPa高强钢在实际埋弧自动焊接过程中容易出现裂纹的问题，论述了在蒲石河抽水蓄能电站压力钢管制造过程中600MPa高强钢埋弧自动焊接由于采取有效的工艺而取得的效果。关键词 压力钢管；600MPa级高强钢；埋弧自动焊接；质量控制1、工程概况蒲石河抽水蓄能电站枢纽建筑物主要由下水库及下水库泄洪排沙闸坝，上水库及上水库钢筋混凝土面板堆石坝、上下水库进出水口、地下厂房洞室系统、地下输水洞室系统及地面开关站等地面附属建筑物组成。该电站是我国东北拟建中的第一座大型纯抽水蓄能电站，共4台机组，总装机容量为12

2、00MW。输水系统中，发电引水系统采用二洞四机布置，压力钢管主要布置在发电引水系统，位于引水洞岔管后至蜗壳，钢管由14#四条输水管道组成，分别供给四台机组。1#管线长度为152.156m，2#管线长度为150.117m，3#管线长度为82.774m，4#管线长度为80.734m。最大直径5.0m，最小直径2.95m，钢管总重量为3018.7 t。材质分别为Q345D和600MPa级高强钢两种，其中600MPa级高强钢总重量为1286.2t。由直锥管和直管组成，钢板厚度4658mm，钢材选用上海宝钢生产的B610CF高强钢。2、B610CF高强钢钢板简介2.1 B610CF高强钢钢板化学成份及力

3、学性能表1 B610CF钢的化学成份（%）表CMnSiPSVNbTiCrNiMoBAlPcm0.091.001.600.150.400.0250.010.060.030.20.30.30.30.0030.0150.201.Pcm(%)=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B2.冶炼方法：由氧气转炉或电炉冶炼，并经过真空处理3.交货状态：钢板以淬火加回火的调质热处理状态交货，其回火温度不低于600。表2 B610CF钢的力学性能表屈服强度MPas(按残余伸长应力r0.2)抗拉强度bMpa延伸率5%夏比冲击功AkvJ180°冷弯试验，d

4、=弯心直径a=试样厚度4658mm-204906107301747d=3a2.2 B610CF高强钢钢板特性 B610CF钢板由于强度高，脆性大。在焊接过程中，尤其是埋弧自动焊时容易出现裂纹。3、焊接技术3.1焊接设备及焊接方法表3 焊接设备、焊接方法及适用范围焊接方法焊接设备电流和极性适用范围埋弧自动焊ZD5-1000直流反接钢管纵缝3.2 焊接材料的选择3.2.1埋弧自动焊焊丝：天津金桥H08MnMoA，焊丝规格4.0。表4 H08MnMoA焊丝化学成分及熔敷金属力学性能焊丝化学成分(%) CMnSiSPNiMoCrTi0.101.201.600.250.0300.0300.300.300

5、.500.200.15熔敷金属力学性能(配合SJ101焊剂) 试验项目 b(MPa)s(MPa)5(%)Akv1(J)保证值550-7004702027(-20)3.2.2焊剂：天津金桥SJ101焊剂，SJ101是氟碱型烧结焊剂。 表5 SJ101焊剂化学成分及熔敷金属力学性能焊剂参考成分(%) SPSiO2+TiO2CaO+MgOAl2O3+MnOCaF20.0600.0801525253520301525熔敷金属力学性能 （按GB/T5293-1999）项目bs5AKV(J)配合焊丝(Mpa)(Mpa)(%)-20H08MnMoA55065042020341.焊剂在使用前300350烘焙2

6、小时，保温温度80100。2.焊前清除焊件上的铁锈、油污、水分等杂质。3.3 焊接工艺参数的确定焊接工艺参数的选择按焊接工艺评定确定的参数执行。依据压力钢管制造安装及验收规范DL5017-93规定，在水工机械厂进行了B610CF钢板的焊接工艺评定（=58mm埋弧自动焊）；并对钢管的实际焊接进行了UT、RT、PT无损检测及力学性能试验，确定其焊接工艺参数。3.3.1 坡口加工坡口加工采用数控切割机、半自动切割机火焰切割成型。施焊前坡口面及坡口两侧1020mm范围内的毛刺、铁锈、氧化皮、挂渣等用角向磨光机打磨清除。3.3.2 焊接工艺参数钢板厚度为=58mm的对接焊缝，坡口型式采用非对称X坡口。如

7、下图示： 图1焊接材料及要求：焊接方法：埋弧自动焊焊丝牌号：H08MnMoA，焊丝规格4.0；焊剂牌号：SJ101，焊接烘干温度300350，保温2小时。预热温度：120150。层间温度：不大于180。焊接顺序：先焊内坡口再焊外坡口。操作技术：多层多道焊。清根方式：碳弧气刨清根后用角向磨光机清理渗碳层。焊接电流特性：见表6，输入线能量控制2028KJ/cm。表6 焊接电流特性焊接层、道数焊条直径焊接电流A焊接 电压V焊接速度cm/s线能量KJ/cm层间温度设备速度m/h备注第一层4.0540260.5823120-15021正面第二层4.0560270.5824.7120-15021正面三层一

8、道4.0540260.622120-15021.8正面三层二道4.0540260.622120-15021.8正面四层一道4.0560260.6122.6150-20022正面四层二道4.0560260.6122.6150-20022正面第五层第七层4.056060026280.60.72326150-2002125正面封面4.060062028300.640.72328150-2002325正面第一层4.0540260.5823120-15021背面第二层4.0560270.5824.7120-15021背面三层一道4.0540260.622120-15021.8背面三层二道4.054026

9、0.622120-15021.8背面四层一道4.0560260.6122.6150-20022背面四层二道4.0560260.6122.6150-20022背面第五层第六层4.056060026280.60.72326150-2002125背面封面4.060062028300.640.72328150-2002325背面4、生产性焊接质量控制措施实际生产焊接除严格按照焊接工艺评定技术参数及焊接通用技术要求执行外，针对B610CF钢板的焊接特制定相应的质量保证措施：4.1在以下任一环境情况下（采取有效保护措施者除外）禁止焊接：a.风速超过8m/s；b.相对湿度大于90%；c.环境温度低于-5；d

10、.在雨天或雪天无遮盖时。4.2定位焊4.2.1施焊前检查坡口组对质量，用钢丝刷对坡口进行清理，并对局部组对间隙大或缺肉处进行处理后方可施焊。4.2.2在焊缝外坡口侧进行定位焊。4.2.3定位焊前必须对焊缝进行预热，预热温度150。4.2.3.1预热方式：在焊缝内坡口侧的钢板表面采用履带板均匀加热；4.2.3.2预热范围：以焊接处为中心，至少在200mm范围内进行预热；4.2.3.3测量方法：用红外线测温仪在焊缝外坡口侧进行测量，在距焊缝中心线各50mm处对称测量，每条焊缝测量点不少于6对。4.2.4定位焊采用手工电弧焊由中间向两端施焊。定位焊缝长度100mm，间距100mm，焊缝厚度满足管节吊

11、装要求。距管口30mm内不得进行定位焊。4.3埋弧自动焊接4.3.1施焊过程设专职监测人员控制焊接层间温度和线能量输入，并对每道焊缝进行外观质量检查，对实际焊接参数进行记录。4.3.2纵缝焊接在焊缝两端设置引弧板和熄弧板（引弧板长度不小于200mm, 熄弧板长度不小于100mm），引弧板和熄弧板不得用锤击落。应用氧、乙炔火焰或碳弧气刨切除，并用砂轮修磨成原坡口形式。4.3.3焊接前背缝采用焊剂衬垫。4.3.4焊剂在使用前300350烘焙2小时，保温温度80100。4.3.5焊前预热，预热温度120-150，预热时必须均匀加热，预热区的宽度为焊缝中心线两侧3倍板厚，且不小于300mm，其温度测量

12、在距焊缝中心线各50mm处对称测量，每条焊缝测量点不少于6对。4.3.6焊接层间温度不高于180。4.3.7每道焊缝要一次完成不能中断，层间焊接应将焊接熔渣、飞溅物清理干净。熔渣清理采用刨锤清理，不得使用风铲清理。4.3.8内侧焊缝焊接完成后，用碳弧气刨进行背面清根，将焊在清根侧的定位焊缝金属清除。并用砂轮修整刨槽，磨除渗碳层，认真检查保证无缺陷。清根前监测焊缝温度，低于预热温度时对焊缝进行重新预热。4.3.9焊缝表面尽可能平滑。对焊缝局部咬边、焊瘤、凹坑、裂纹的修补处理，进行原因分析，并制定切实可行的处理方案。焊缝缺陷处理采用碳弧气刨或砂轮机，不允许用电弧或火焰切割。修补工作由经验丰富的合格

13、焊工进行。4.3.10内侧焊缝的第一、二、三层及清根后背缝的第一、二、三层较易出现局部裂纹，应着重监测。4.3.11每条焊缝要一次性连续完成，尽量避免二次预热施焊。4.3.12厚度大于38mm高强钢应作后热消氢处理，后热温度为150-200，保温时间为1小时以上。4.4焊缝缺陷处理4.4.1焊缝缺陷的定性。焊缝缺陷定性一定要准确，UT检测不确定时，RT补充检测，并在缺陷处标识出缺陷性质、长度、深度及走向。4.4.2分析焊缝缺陷原因，制定出切实可行的返修方案。4.4.3焊缝缺陷处理采用碳弧气刨或砂轮机，不允许用电弧或火焰切割。用碳弧气刨处理时，在缺陷两侧各延长50mm处起刨。刨后用砂轮机打磨清理彻底。4.4.4补焊时的预热温度比焊缝的原预热温度提高30。焊补时在坡口内引弧，熄弧时应填满弧坑，多层焊的焊层之间接头应错开，焊缝长度应不小于100mm，当焊缝长度超过500mm时，采用分段退焊法。4.4.5返修部位应连续焊成。如中断焊接时，要采取后热、保温措施，防止产生裂纹。再次焊接前，用磁粉或渗透探伤方法检查，确认无缺陷后方可继续补焊。4.4.6返修焊接填报返修施工记录及返修前后的无损探伤报告，作为工程验收及存档资料。4.4.7返修后的焊缝用UT进行复查,同一部位返修次数不超过两次。4.4.8修补工作由经验丰富的合格焊工进行。5