萬(wàn)月英，黃佩兵，胡麗娟

（江西省水電工程局，南昌　330096）

壓力鋼管組合鋼襯墊單面對(duì)接焊工藝

萬(wàn)月英，黃佩兵，胡麗娟

（江西省水電工程局，南昌330096）

在工程實(shí)踐中，壓力鋼管全位置無(wú)襯墊單面焊存在較嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)和試驗(yàn)，提出了一種組合鋼襯墊單面對(duì)接焊工藝，焊接質(zhì)量容易保證且對(duì)工人技能水平要求較低。焊接工藝實(shí)施后，焊縫經(jīng)無(wú)損檢測(cè)，合格率達(dá)98％。

壓力鋼管；單面焊；全位置；組合鋼襯墊；超聲波檢測(cè)

1　無(wú)襯墊單面焊存在的問(wèn)題

某水電站修復(fù)工程中，在下平洞原混凝土管（內(nèi)徑為3500mm）內(nèi)新襯內(nèi)徑為2700mm、壁厚為25mm的壓力鋼管，壓力鋼管外側(cè)設(shè)有高150mm的加勁環(huán)，每4m設(shè)置1道，鋼材材質(zhì)均為Q345C，鋼管總長(zhǎng)度為384m。受管節(jié)運(yùn)輸和安裝現(xiàn)場(chǎng)條件限制，鋼管制作安裝單元長(zhǎng)度為4m，安裝環(huán)縫坡口如圖1所示。

圖1　鋼管坡口示意

現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)縫采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊打底、填充和蓋面。安裝前期在對(duì)焊接完成的2條環(huán)縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)50％以上長(zhǎng)度的焊縫均存在根部未焊透情況，未焊透深度普遍為2～3mm，主要表現(xiàn)為根部焊縫出現(xiàn)縮孔（凹陷）［1-4］。

2　焊縫缺陷原因分析

鋼管加勁環(huán)與原混凝土管之間理論間隙為225 mm，由于下平洞原混凝土管軸線偏差較大，實(shí)際間隙更小。受操作空間限制，施工人員無(wú)法站在鋼管外側(cè)貼襯墊，因此只能采用單面焊雙面成型的焊接方法，環(huán)縫坡口為無(wú)襯墊的單面坡口形式。

由于坡口背面無(wú)襯墊，熔池金屬無(wú)外部支撐力，容易下淌，且現(xiàn)場(chǎng)安裝的環(huán)縫焊接屬于全位置焊，焊接過(guò)程中熔池金屬受力狀態(tài)不斷變化，根部焊縫成型控制難度非常大，因此焊縫根部特別是立焊位置容易出現(xiàn)縮孔。

3　組合鋼襯墊單面對(duì)接焊工藝

由于施工人員無(wú)法在鋼管外側(cè)對(duì)背面焊縫進(jìn)行清根，因此，如何保證單面焊的根部焊縫質(zhì)量成了施工人員面臨的技術(shù)難題。雖然后來(lái)嘗試了手工電弧焊和鎢極氬弧焊打底，但效果均不理想。采用手工電弧焊打底時(shí)，焊縫根部不但存在縮孔問(wèn)題，而且還帶來(lái)了夾渣問(wèn)題；為了保證洞內(nèi)施工人員的安全，需要采取通風(fēng)措施保證洞內(nèi)空氣流通，且洞內(nèi)環(huán)境潮濕和坡口潔凈度欠佳，制約了鎢極氬弧焊的使用，焊縫極易產(chǎn)生氣孔。

經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和試驗(yàn)，對(duì)環(huán)縫坡口形式進(jìn)行了改進(jìn)，如圖2所示。管節(jié)環(huán)縫拼裝前，在2管節(jié)端口位置分別增設(shè)1塊6mm厚、20mm寬的鋼襯墊，沿全周長(zhǎng)布置，點(diǎn)焊固定在鋼管外側(cè)。環(huán)縫焊接均采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。焊接時(shí)首先將2塊6mm厚的墊板焊接成一體，然后重新打磨坡口進(jìn)行打底焊，再對(duì)坡口進(jìn)行填充和蓋面。

圖2　改進(jìn)后的鋼管坡口示意

鋼襯墊焊接組合成一體后，相當(dāng)于在環(huán)縫坡口背面貼了一圈鋼襯墊，焊接時(shí)產(chǎn)生的缺陷（如縮孔）均留在了襯墊中。后續(xù)焊接與帶墊板的單面焊相同，降低了焊接難度，對(duì)工人技能水平要求較低，容易保證焊接質(zhì)量。

4　實(shí)施效果

改進(jìn)后的焊接工藝應(yīng)用在該修復(fù)工程后，效果良好，所有95條環(huán)縫（含2條返工環(huán)縫）焊接后，經(jīng)檢測(cè)單位無(wú)損檢測(cè)，合格率為98％。

該水電站運(yùn)行1年后，抽取了其中10條壓力鋼管環(huán)縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)焊縫異常情況。

5　存在的問(wèn)題

由于2塊鋼襯墊之間的焊縫是未焊透焊縫，且焊縫中存在較多缺陷，因此在復(fù)雜的外力作用下，鋼襯墊中焊縫的嚴(yán)重缺陷可能會(huì)導(dǎo)致焊縫中產(chǎn)生裂紋并延伸和擴(kuò)展至母材中。

6　結(jié)束語(yǔ)

該工程采用了組合鋼襯墊單面對(duì)接焊工藝，解決了全位置單面焊存在的難題。盡管該工藝仍存在一些問(wèn)題，但在沒(méi)有更好的辦法解決無(wú)襯墊單面焊存在的問(wèn)題的情況下，仍不失為一種好方法。

［1］水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范：NB/T35045—2014［S］.

［2］現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范：GB 50236—2011［S］.

［3］工業(yè)設(shè)備管道安裝規(guī)范：GB50235—1997［S］.

［4］鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收：GB/T31032—2014［S］.

（本文責(zé)編：劉芳）

TG441

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1674-1951（2016）09-0055-01

2016-05-04；

2016-08-04

萬(wàn)月英（1978—），女，江西南昌人，經(jīng)濟(jì)師，從事水利電力工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)管理工作（E-mail：gcjwyy@126.com）。