自动埋弧焊技术在水电站承压不锈钢管制造安装中的应用

2021-06-09 09:33:16

本文介绍了重庆城口中坝子水电站不锈钢管制作安装采用的焊接工艺。埋弧焊是一种简单、高质量、高效率、工作状态良好的焊后工艺。该技术的应用可以保证施工质量。降低工程成本，加快工程进度，减轻工人劳动强度。

1 项目概述

重庆城口中坝子水电站坝址位于城口县北平乡小竹溪沟口。水轮发电机组最大水头为231 m，加权平均水头为217.6 m，公称水头为210 m，最小净水头为197.5 m。有两个发电厂，总装机容量为25MW。

2 自动埋弧焊工艺

2.1 焊接方法的选择

出厂时不锈钢管纵缝、圆缝（异径管、弯管、加强环等角焊缝除外）均采用自动埋弧焊焊接，其他焊缝采用手工电弧焊和CO2气体保护焊.手工电弧焊用于现场安装和焊接。承压不锈钢管纵缝和环缝埋弧焊在平焊位置焊接。钢板厚度44.46mm，埋弧焊坡口型式为X形，内壁a=50，外壁a1=70，P=4mm，b=00.5mm。这种坡口与根部刮除根层焊道后沉积在背面的金属相同，有效减少角变形。 4mm钝面可以不用助焊剂垫焊接，不留间隙。

(1)焊前准备。 凹槽尺寸与设计图不符时，进行整改。焊接前必须对渗碳层进行抛光，去除坡口表面及坡口两侧的异物，露出金属光泽。空间应尽可能控制为零。如果间隙大于1mm，可能会导致焊缝渗透。可采用手工电弧焊先打底，焊层厚度为45mm。 逆变自动焊机用于埋弧焊。焊条和助焊剂的烘烤系统为3501h。干燥后应在100150下保温保存，用完即取。焊丝必须保持干燥，无锈蚀和污染。 点焊、底焊采用手工电弧焊。点焊在不锈钢管的外面。定位焊缝长度一般为100mm，间距为200mm，焊层厚度为4-5mm。点焊和底焊必须由经过认证的焊工进行焊接。 导弧板和引弧板置于埋弧纵缝两端。正式焊缝的起弧板和出口板的材料、厚度和坡口尺寸一般不应小于100100mm，与焊缝的接头应密封焊接，以免烫伤。

(2)焊接工艺。 焊前预热温度5075，层间温度50200。预热宽度在焊缝中心两侧150mm范围内。温度测量应位于受热面的另一侧，并在距焊缝中心50mm处对称测量。纵向接缝不少于3对，每米测量1对圆形接缝，不少于10对，每20-30分钟测量一次。 采用多道多层焊，自动埋弧焊根层厚度为5-6mm，后续焊层厚度为4-5mm。焊接热输入控制在20-40 kj/cm。 焊接参数：4.0mm焊丝，焊接电流550590A，弧压3438V，焊接速度3539cm/min。 在焊接过程中，必须对每条焊缝的能量进行测量和记录，具体焊接必须严格按照焊接工艺单的规定进行。 双面焊缝背缝采用碳弧气刨清理。挖根时，保持预热温度。开槽清理根部至根层焊道，清理根部，打磨修整刷槽后，抛光面积达90%以上。 埋弧焊的内外环焊缝的起弧点必须在不小于50mm的过渡区打磨。消弧点必须与初始焊缝重叠40-50毫米，每层环缝之间的接头必须错开100毫米以上。 每条焊缝必须连续焊接。如因任何原因需要中断焊接，至少应在焊接三层后缓慢冷却。在再次开始焊接之前重新加热。

(3)纵、环焊接法。 焊接纵、圆周缝时，不锈钢管放置在无级调速焊辊的机架上。使用立柱焊接机械手进行焊接。在焊缝外侧的两侧涂胶履带热板进行预热。达到预热温度后，即可进行焊接。 焊接纵缝内缝时，焊丝应对准待焊不锈钢管的6点平焊位置。外缝焊时，焊丝应对准待焊不锈钢管的12点钟位置。焊接不锈钢管时无需移动焊机。 焊接圆缝内缝时，在与6点焊丝定心焊接方向相反30-40mm左右的平焊位置开始焊接。焊接外侧时，焊丝的中心会在12点钟方向逆焊接方向约30-40mm的位置开始焊接。

2.2 焊缝检验内容

(1)每次焊完后，焊工应仔细检查并清理焊渣，方可进行下一层焊缝。全部焊接完成后，焊工应清理焊缝表面。外观自检，合格后加焊工代号。

(2)专职焊缝质量检验员对焊缝外观进行第三次检验，表面应无裂纹、夹渣、气孔、焊缝不足等。纵缝焊好后，用规定的型号检查纵缝内的电弧，纵缝与模型的间隙应4mm。

(3)焊缝焊后24小时进行无损检测，由监理工程师指定焊缝探伤位置。

一种焊接：不锈钢管壁纵缝、临时接缝纵缝、圆缝。超声缺陷检测率为100% + 射线缺陷检测10%。或所有射线照相缺陷检测的50%。第二种焊接方式：不锈钢管壁环缝、止推环对焊。超声波探伤率为100%，当超声波不能准确判断时，5%将重新进行辐射检查。或所有射线照相缺陷的20%。

超声波探伤按GB11345-89 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》标准评定，第一类焊缝为B级，第二类焊缝为B级。

射线探伤按GB3323-87 《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》标准评定，一级焊接为二级，二级焊接为三级。

2.3 焊缝返修

(1)当焊缝表面存在超标缺陷时，焊工可自行修复，但表面如有裂纹应及时报告有关人员，不得擅自处理。

(2)焊缝内部缺陷和表面裂纹修补前，应认真分析原因，制定可行的修补方案，经工程技术监督员批准后方可修补。

(3)焊缝同一部位的修补次数不得超过两次。第三次修理计划在修理前必须得到项目技术人员和监理工程师的批准，修理情况必须记录在产品质量档案中。

3 结论

埋弧焊没有弧光辐射。焊工的主要功能是操作焊机，因此自动埋弧焊是电弧焊方法中最佳的操作条件。

埋弧焊必须依靠粒状焊剂覆盖电弧并形成保护条件，只能应用于水平面焊。虽然对立焊和卧焊进行了研究，但由于效果不显着，所以没有得到广泛应用。

焊剂的主要成分是MnO、SiO 2 等金属和非金属氧化物，难以焊接铝、镁等强氧化性金属和合金。仅适用于长缝焊，短缝焊的生产率不如手工电弧焊。

焊剂的化学成分决定了埋弧焊的弧柱电位梯度大，电流小于100A时电弧稳定性差，因此不适合焊接厚度较小的薄板。 1 毫米。