高海拔寒冷地區(qū)不銹鋼壓力管道焊接工藝
浙江至德鋼業(yè)有限公司以西藏旁多水利樞紐工程為實(shí)例,主要研究了海拔4000m左右晝夜溫差極大地區(qū)的不銹鋼壓力管道焊接工藝流程。指出了晝夜溫差極大地區(qū)的不銹鋼壓力管道制作焊接的重點(diǎn)及其要點(diǎn),詳細(xì)指出了高寒地區(qū),壓力管道焊接的注意事項(xiàng)和措施,從而避免缺陷產(chǎn)生,滿足壓力鋼管焊接質(zhì)量的要求。西藏拉薩“旁多水利樞紐工程”位于西藏拉薩自治區(qū)林周縣旁多鄉(xiāng)下游,距離林周縣直線距離約為25公里。西藏拉薩“旁多水利樞紐工程”主要以防洪灌溉為主,兼顧發(fā)電。在旁多鄉(xiāng)當(dāng)?shù)赜欣匦?,?gòu)建碾壓式土壩將河截流形成庫(kù)容12.3億m3,通過(guò)隧洞將將水引至林周縣用于當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田灌溉;同時(shí)從順?biāo)鞣较蛏襟w右側(cè)山體巖石堅(jiān)固處挖通隧道用于引水發(fā)電,發(fā)電機(jī)組總計(jì)四臺(tái)4萬(wàn)kW總計(jì)16萬(wàn)kW。我公司主要負(fù)責(zé)隧道口連接廠房部位的“引水隧洞壓力鋼管制作安裝工程”,引水隧洞需要安裝壓力鋼管每條支洞壓力鋼管100m左右,總長(zhǎng)近450m,采用鋼筋混凝土襯砌。
一、旁多水利樞紐工程引水管道的焊接環(huán)境
該工程施工自然環(huán)境:海拔4000 m,空氣稀薄,含氧量低;氣溫低,冬季漫長(zhǎng);晝夜溫差大,8月份溫差在20℃左右;多大風(fēng),特別是下午,沿著峽谷溝河道方向特別大;常年有雪、冰雹氣候,在旁多工地,大雪天氣從冬季一直會(huì)持續(xù)到6月份;地區(qū)氣候特干燥,但該壓力鋼管工程由于在洞內(nèi)施工,常年有洞內(nèi)滴水,濕度相對(duì)較大,冬季洞頂?shù)嗡畠鋈诔伞氨S”狀態(tài)。西藏旁多水利樞紐工程引水管道鋼管材質(zhì)為304不銹鋼管,板厚從δ14mm~24mm。由于工期緊,整個(gè)冬季包括過(guò)年都不間斷連續(xù)施工,壓力鋼管的焊接遇到高寒缺氧的特有困難:空氣稀薄,含氧量低導(dǎo)致其電弧燃燒不充分,降低了其線能量值和電弧的穩(wěn)定性;低溫環(huán)境,需采取保證焊接的可靠溫度措施;晝夜溫差大,增加了冷裂紋傾向和變形。
二、 西藏旁多水利樞紐工程焊接工藝
不銹鋼壓力管道制作之前,首先要進(jìn)行焊接工藝的評(píng)定,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)焊接。西藏旁多水利樞紐工程引水管道鋼管材質(zhì)為304不銹鋼管,板厚規(guī)格從δ14mm~24mm不等。由于304不銹鋼管的焊接運(yùn)用非常的成熟,在很多電站都有過(guò)類(lèi)似的評(píng)定檢測(cè)報(bào)告,在征得監(jiān)理部同意情況下,用304不銹鋼板做焊評(píng),從而覆蓋所有的不同板厚規(guī)格的壓力管道,經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)實(shí)施。同時(shí)為了體現(xiàn)高海拔寒冷地區(qū),影響最大參數(shù)之一“晝夜溫差”的不利影響,所有焊接評(píng)定“焊接試板”全部在晚上20:00以后進(jìn)行焊接。焊接工藝評(píng)定嚴(yán)格遵照《水電水利工程壓力鋼管制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范DL/T 5017-2007》要求予以實(shí)施,同時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求予以實(shí)施。經(jīng)焊接評(píng)定試驗(yàn)成果,焊接試塊所檢項(xiàng)目全部符合NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)中的304不銹鋼管技術(shù)要求。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)δ14~δ24坡口形式如上圖所示,由于坡口設(shè)計(jì)考慮了如下因素:對(duì)稱(chēng)坡口,對(duì)稱(chēng)實(shí)施焊接,有利于變形控制;有利于多層多道焊接的實(shí)施,特別在在高寒地區(qū),在保證焊接熔合的情況下,適當(dāng)降低線能量,從而減少內(nèi)應(yīng)力,防止冷裂紋產(chǎn)生;預(yù)留2mm鈍邊和焊縫對(duì)接間隙,有益于保證焊接焊透的同時(shí),不至于線能量過(guò)大擊穿形成缺陷;焊縫內(nèi)外兩側(cè)均可進(jìn)行定位焊接,可以減少定位焊接對(duì)變形的影響。
三、 壓力鋼管的焊接工藝控制
a. 從事壓力鋼管一、二類(lèi)焊縫焊接的焊工經(jīng)培訓(xùn)、考試合格后持證上崗。
b. 焊材入庫(kù)后須按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)檢查焊條的產(chǎn)品、規(guī)格、型號(hào)及外觀質(zhì)量狀況后才可使用。
c. 焊接材料放置于通風(fēng)情況良好、干燥的專(zhuān)設(shè)庫(kù)房?jī)?nèi),設(shè)專(zhuān)職人員進(jìn)行焊條的出入庫(kù)登記、保管、烘干、發(fā)放、回收。
d. 焊條烘焙后在130℃左右的保溫箱內(nèi)保存;一旦發(fā)現(xiàn)焊條藥皮有明顯的裂紋和脫落的,立即停止使用。
e. 現(xiàn)場(chǎng)使用的焊條應(yīng)裝入保溫筒,焊條應(yīng)該隨取隨用,避免隔夜吸潮。
f. 焊工在使用焊條前,應(yīng)檢查批號(hào)及外觀質(zhì)量狀況是否符合要求,避免焊條型號(hào)和材質(zhì)不匹配產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。
g. 焊接設(shè)備、設(shè)施應(yīng)派專(zhuān)人負(fù)責(zé)管理,并有專(zhuān)業(yè)人員定期進(jìn)行保養(yǎng)、維護(hù)及檢修。
四、消除焊接殘余應(yīng)力處理
每道焊縫焊接之后,用裝有圓弧半徑不小于5 mm的圓頭鏟釬在熔敷金屬表面進(jìn)行錘擊消除應(yīng)力,同時(shí)將焊縫表面藥皮藥渣清除干凈。
1. 定位焊的質(zhì)量要求及工藝措施與正式焊縫相同,同時(shí)定位焊接注意對(duì)稱(chēng)定位施焊,從中間開(kāi)始,分別向兩邊定位,有利于變形量的控制;
2. 一、二類(lèi)焊縫定位焊必須由持有效合格證書(shū)的焊工焊接;
3. 定位焊縫有一定強(qiáng)度,定位焊位置應(yīng)距焊縫端部100m以上,有利于環(huán)縫組對(duì)時(shí)可以自由微量變形,減少環(huán)縫錯(cuò)變量,厚度不超過(guò)6mm~8mm,長(zhǎng)度大于100mm,間距400mm;定位焊縫應(yīng)在后焊一側(cè)的坡口內(nèi)。
4. 焊接前,焊工應(yīng)認(rèn)真檢查定位焊的焊接質(zhì)量,如有缺陷,均應(yīng)用“碳弧氣刨”清除。
五、焊接基本要求
1. 風(fēng)、雨雪、溫度低于5度,或者相對(duì)濕度較大時(shí)應(yīng)采取防護(hù)措施,旁多水利樞紐工程不銹鋼壓力管道制造在全封閉車(chē)間完成,安裝在洞內(nèi)完成,可以很好地解決這一問(wèn)題。
2. 正式焊接前,將坡口內(nèi)部其附近兩側(cè)的液體、氧化皮等雜物清除干凈。
3. 嚴(yán)禁在非焊接部位的母材上引弧、試電流??v縫焊接時(shí)采用引弧板和熄弧板,環(huán)縫焊接時(shí)在焊道內(nèi)引弧和熄弧,或采用返回運(yùn)條技術(shù)。
4. 多層多道焊時(shí),將每道的表面的焊渣仔細(xì)清理干凈,同時(shí)檢查每道焊縫的表面是否存在表面缺陷,自檢合格后進(jìn)入下到工序,每一焊層,接頭位置錯(cuò)開(kāi)25mm。
5. “V型坡口”或者“X型坡口”,首先應(yīng)打底焊接,為了保證焊接效率,可采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接,打底焊接完成后,采用埋弧焊或者手工焊接填滿焊縫至余高0mm~2.5mm后,焊道背面“碳弧氣刨”清根后,用砂輪機(jī)將氧化皮打磨干凈后再焊接。坡口焊縫打底焊道允許最大厚度為6.0mm。每層焊縫焊高控制在3mm~4mm。
6. 焊縫組裝局部間隙過(guò)大時(shí),允許在坡口兩側(cè)或單側(cè)作堆焊處理。堆焊要求為:嚴(yán)禁在間隙內(nèi)填充鋼筋等異物。堆焊后,應(yīng)用砂輪機(jī)打磨平整、光滑,達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定尺寸,并保持原來(lái)坡口的形狀。
7. 嚴(yán)格按焊接工藝指導(dǎo)書(shū)制定的焊接工藝進(jìn)行焊接,304不銹鋼管焊接熱輸入小于40 kJ/cm。一、二類(lèi)焊縫焊接應(yīng)作好記錄。
六、高海拔地區(qū)焊接總體控制原則
1. 認(rèn)真做好焊接材料的烘焙、保溫,焊工應(yīng)“少領(lǐng)勤領(lǐng)”,隨取隨用的原則。焊前,冰、霜應(yīng)徹底的清除干凈。
2. 低于-5℃時(shí),需要將鋼板預(yù)熱至20℃以上才可以實(shí)施焊接。
3. 每一道焊縫,盡可能在一天之內(nèi)焊接完成,以減少高寒地區(qū)晝夜溫差對(duì)鋼管焊接的不利影響。同時(shí)可以采取措施封住鋼管頂部,鋼管內(nèi)部放置熱源(如電加熱爐)等措施,提高鋼管環(huán)境溫度,消除高寒影響,從而減少焊縫溫差驟降導(dǎo)致產(chǎn)生冷裂紋。
4. 每道焊縫焊工編號(hào)和鋼管編號(hào)要對(duì)應(yīng)管理,并進(jìn)行記錄,最好是將焊工編號(hào)代碼用“樣沖”打在鋼管焊縫上面,以利于跟蹤檢查。
5. 現(xiàn)場(chǎng)管理人員要及時(shí)跟進(jìn),隨時(shí)檢查跟蹤焊縫的焊接情況,嚴(yán)肅查處不按技術(shù)規(guī)范焊接的焊工,嚴(yán)重者,予以退場(chǎng)處理。
6. 焊接24小時(shí)及時(shí)后探傷,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并和熟練工人探討,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并持續(xù)性的改進(jìn)。
七、焊接變形控制
1. 首先,焊工應(yīng)提前進(jìn)場(chǎng),以適應(yīng)高海拔寒冷氣候,同時(shí)對(duì)焊工進(jìn)行崗前培訓(xùn),認(rèn)真做好焊接技術(shù)交底工作。
2. 彎管、錐管的下料由于是采用數(shù)控切割下料,在下料過(guò)程中,由于冷熱交替變形會(huì)導(dǎo)致鋼板位移,尺寸發(fā)生改變。為了有效控制鋼板位移產(chǎn)生的尺寸偏差,在下料時(shí),首先用卡具固定鋼板防止鋼板采用數(shù)控切割時(shí)位移。
3. 高寒地區(qū),溫差大,焊接變形也大,需偶數(shù)個(gè)焊工同時(shí)對(duì)稱(chēng)實(shí)施焊接。為了有效控制縱縫處的“凹凸”問(wèn)題,定位或者正式焊接前,先用1.5m的弧度板檢測(cè)焊縫處的弧度,根據(jù)實(shí)際情況,決定是先焊接內(nèi)側(cè)還是外側(cè);下料時(shí),坡口采用“X性坡口”下料。
4. 現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)縫采用手工焊焊接,同時(shí)上架4~6名偶數(shù)焊工同時(shí)施焊,焊接電流、電壓及其焊接速度同表保持基本一致,采用對(duì)稱(chēng)焊焊接,以減少內(nèi)應(yīng)力及其變形,焊接順序如圖所示。
5. 拉薩旁多水利樞紐工程,管徑較大為D5200mm,需要兩個(gè)瓦片對(duì)接組織而成。在組裝時(shí),鋼管豎立,兩瓦片對(duì)稱(chēng)拼縫,調(diào)圓架調(diào)圓到達(dá)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后,進(jìn)行對(duì)稱(chēng)定位焊接并進(jìn)行焊接。
6. 加勁環(huán)的變形控制:鋼管沿管口方向豎立,加勁環(huán)水平方向垂直于管壁微角度向下,先焊接加勁環(huán)上部,利于反變形控制加勁環(huán)的垂直度。
浙江至德鋼業(yè)有限公司通過(guò)對(duì)高海拔自然條件惡劣地區(qū)不銹鋼壓力管道制造安裝過(guò)程中,有關(guān)壓力鋼管焊縫焊接質(zhì)量的要求:首先是焊工和焊材的嚴(yán)格選定,同時(shí)需規(guī)范化操作和施工,通過(guò)對(duì)坡口形式選定,焊接電流、電壓、焊接速度等參數(shù)的控制,以及焊縫的對(duì)稱(chēng)施焊等工藝控制,從而保證壓力鋼管焊縫焊接的質(zhì)量,同時(shí)通過(guò)對(duì)焊縫編碼,使焊縫的焊接質(zhì)量可追溯,從而嚴(yán)格規(guī)范操作人員焊接,希望通過(guò)該項(xiàng)目的總結(jié),對(duì)高海拔溫差大同類(lèi)地區(qū)不銹鋼壓力管道施工有一定的參考和借鑒。
本文標(biāo)簽:不銹鋼壓力管道
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