浅析沙沱水电站压力钢管蜗壳合拢缝拘束应力监测

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1、小水电2012年第1期(总第163期)技术交流沙沱水电站压力钢管蜗壳合拢缝拘束应力监测胡康军’李伟伟林光辉(1．水利部产品质量标准研究所(水利部水利机械质量检验测试中心)浙江杭州310012；2．沙沱电站建设公司机电物资部贵州沿河565300)【摘要】介绍沙沱水电站压力钢管蜗壳合拢焊缝施工全过程拘束应力实时监测的方法、分析过程及结果。监测结果说明本次所采用的无线应变检测方法在该环境下能有效实时监测，监测所获得的完整的合拢缝拘束应力数据对完善具体的焊接工艺及进一步研究焊接施工对拘束应力的影响等方面具有现实意义。图6幅，表2个。【关键词

2、】水电站拘束应力监测压力钢管合拢焊缝施工盖面层外逐层锤击消应，锤击程度以肉眼可以看见1概述锤痕为准。焊前预热温度为100～120~C，层问温度沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7km，~<250~C，焊后焊缝表面进行消氢处理，加热到是乌江干流开发选定方案中的第九级，天然落差250~C，保温2h，缓冷，最后打磨。74．0111。电站装机容量4×280klW，蜗壳本体总重约415t，材质为16MnR。压力钢管共4条，由2家施工单位各制作安装2条。该电站在厂房与大坝分缝处压力钢管与蜗壳的连接方式采用了直接刚性连接的新结构，压力钢管与蜗壳合

3、拢焊缝处钢管的直径为96001／11／1，壁厚36mill。根据招标要求，对4条压力钢管与蜗壳端的凑合节合拢焊缝进行了拘束应力监测及焊接残余应力测试，本文主要介绍4号压力钢管与蜗壳合拢焊缝拘束应力监测情况。2拘束应力监测的环境及测点布置1)施工约束条件。合拢焊缝上游侧钢管已浇注好混凝土，其下游侧与蜗壳连接；蜗壳与已安装的机组座环焊接，其余部分支撑于基础上(见图1)。2)合拢焊缝焊接工艺。首先，由8名焊工对称工位焊接，焊接参数如下(见表1)，打底焊采用分段退步叠焊法焊接，采用3．2焊条。其次，先焊大坡口侧，大坡口侧焊满1／2～2／3后

4、，在另图1合拢焊缝位置示意一侧清根，打磨，并焊满1／2，之后两侧交替焊满。应采用窄道焊，尽量不做横向摆动，除打底和3)监测测点布置。为了监测合拢焊缝施工过程8个焊接工位的拘束应力，本次共布置12个应收稿日期：2011—11—14力监测点；测点均布于整条合拢焊缝内壁，位于合作者简介：胡康军(1965一)，男，高级工程师，主要从事拢焊缝下游侧距焊缝1m处；每个测点均为90。两向水工金属结构、水利机械的检测、技术咨询等变化，方向分别为沿钢管轴向和环向(见图2)。、．工作。Email：hukang~un@vip．sina．tom·25·技术

5、交流SMALLHYDROPOWER2012Nol，Ⅳ0』·各工位盖面结束·各工位背缝盖面结束·消氢加热开始、保温开始和消氢结束监测人员如发现测点应力变化较快或超过设计允许的施工拘束应力裕度时，应及时通知施工方与测点相关的焊接工位关注该工位的有关焊接情况。4监测结果经过4d多的实时监测，焊接结束后所测拘束应力的监测值为一48．8～41．1MPa。拉应力的最大tl~41．1MPa位于11：30位置的轴向，压应力的最大值一48．8MPat~于05：30位置的轴向；轴向应力多为拉应力，环向应力多为压应力。测点7位置处于注：图中测点位置系按下

6、游往上看的方向，测点均位于钢管内壁，单号测点沿钢管轴向。因组装时出现错边超差而强力组焊的位置附近，测图2焊工工位和测点布置示意点2l位置处于焊接间隙10～20mm(焊前已进行补肉处理)附近(见表2)。3合拢焊缝施工全过程拘束应力监测部分测点合拢焊缝施工全过程拘束应力监测曲线如下(见图3～图6)。合拢焊缝在施工过程中应力监测点附近存在焊接施工、锤击消应、打磨气割等各种干扰，监测采5监测评估用笔者所在单位已成熟应用的无线应变测试技术，从最终监测结果及焊接全过程拘束应力监测曲从焊前预热前调零开始，到焊后消氢降至环境温度线可以看出：结束；焊

7、接施工全过程采样率为1sps。1)本次监测所采用的无线应变测试方法在焊监测期间，焊接施工按其工艺正常进行，仪器接施工、锤击消应、打磨气割等因素干扰下数据采调零后由监测人员通知施工方，此后施工方仅在以集正常。下节点的时间及时通知监测人员即可。2)焊接施工过程产生的拘束应力使约束较小·焊前预热结束和开焊部位发生了位置偏移，由于该偏移，拘束应力整体·各工位打底结束水平降低。·各工位第2层、第3层焊接结束3)测点11和测点23为相对钢管中心的对称·背缝清根开始和结束点，其轴向拘束应力变化规律相反，即测点11变·各工位背缝第1层、第2层焊接结

8、束大则测点23变小。·26·小水电2012年第；1期(总第163期)技术交流位置轴向13．3轴向36．102：3008：30环向—21．8环向—40．6轴向10．5轴向26．103：30123456789mH￡j09：30环向—12．