三峡工程左岸电站引水压力钢管焊接预热温度的选择

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1、三峡工程左岸电站引水压力钢管焊接预热温度的选择24西北水电?2002年?第1期文章编号:1006-2610(2002)01—0024一04三峡工程左岸电站引水压力钢管焊接预热温度的选择欧阳明之(国家电力公司西北勘测设计研究院，西安710065)关键词:三峡工程｛压力钢管;焊接;预热温度摘要:根据焊接理论分析方法，对三峡水利枢纽工程左岸机组引水压力铜管焊接预热温度进行了理论分析和评价，对焊接拎裂纹倾向性进行了试验，进而对台理编制压力钢管焊接施工工艺具有宴际的指导柞用中围分类号:TV547.2;TV547.6文献标识码:A1问题的提出三峡工程左岸发电机组引水压力钢管共14条，钢管直径1

2、2.4ril,为世界第一・HD值为1730m,分有上斜直段，上弯段，斜直段,下弯段，下水平段，毎条全长为122.8rll.材质为H本产610U.和610F的60kg/mm级的调质钢和国产50kg/mm级的16MnR正火钢.材料厚度分别自28mril至60mril.在压力钢管的制造安装施工中,焊接是其质量控制最重要的工序之一•焊接质量的好坏将直接影响到压力钢管的运行及安全•因此在国内外水电工程施工中都很重视压力钢管制造安装施工的焊接工艺,国内有关规范对焊接质量的检查和要求也较高.例如在DI5017—93《压力钢管制造安装及验收规范》中对焊接预热温度也作出了强制性的规定(见表1).表1

3、DL5017—93关于焊接预热温度的规定(C)洼：1.环境气温低于5C应采用鞍高的预热温度｝2对不需预热的焊缝当环境气温低于0(时.也应适当预热:3手工焊条应采用低氧型焊条德国SEQo88标准对预热的规定(见表2).收稿日期:20010710作者简介:欧阳明之(1957).男湖南长沙市人高工从事金属结拘工作现在三峡工程监理中心.表2德国SEQ08B耘准对预热的规定注｝按SEW088规程?工件温度W5C耐预热t当工作温度>5C时•按上倒扳厚确定预热温度.T)I5017—93C压力钢管制造安装及验收规范》中预热规定是建立在可焊性理论基础上防止和避免焊接冷裂纹形成所规定的焊前预热温

4、度，应该说按表1所列温度进行预热是较为保守和安全的，直接拿来应用在技术上能够保证质量•但是，考虑到三峡工程压力钢管制作,安装施工现场，实际情况将育径124rll的管节特别是一60mm的高强钢焊缝加温至100〜150C,不仅耗费大量的人力，物力，财力，而且还会恶化施工环境和条件，严重影响施工进度•因此在满足合同和规范的条件下，在确保压力钢管制造，安装质量的前提下，提出和进一步研究评价三峡工程压力钢管材料在一定条件下可焊任问题，科学地试验和选择较为合适的预热温度的设想是极为有意义的.2解决问题的思路与方法由于水电站引水压力钢管尺寸均较大,材料的等级近年来也较多地采用了6..〜800MP

5、a的高强钢材科，因此在压力钢管焊接施工屮焊接接头是否具有足够的抗冷裂纹(延迟裂纹)能力，业内人士较为关注•一般而言，焊接冷裂纹形成的影响因素有化学成份，焊缝金属扩散氢含量，焊接热输入，焊缝厚度，焊接残余应力以及接头的拘束度等方而•归纳起一㈣III训欧阳明Z三峡工程左岸电站引水压力钢管焊接预熟温度的选择25来可形成三大要素,即:材料化学成份，焊缝金属扩散氢含量，结构拘束度这三个方面便成为评定焊接接头产生延迟裂纹倾向的研究目标与内容.为了便于分析和研究钢的焊接性问题,人们将钢材的化学成份屮的包括碳在内和其它合金元素对硬化(脆化和冷裂纹等)的影响折合成碳的影响，建立了”碳当量”的概念.国

6、际焊接学会(IIW)所推荐的碳当量计算公式：C玖11W)二C+Mn/6+(Cr+MO—V)/6+(Cu+Ni)/15()(1)日本的伊藤等人采用斜Y型铁研试验方法对200多个锯种进行了大量的试验，提出了焊缝的化学成份裂纹敏感系数Pcm公式如下：PcC・・Si/30+(Mn+Cu+Ci*)/zo—Ni/60Mo/35+v/10+5B(2)(2)式较适用于C一0.07〜0.22?—400〜lOOOMPa的低合金钢，能精确反映材料化学成份对冷裂纹敏感性的影响•图1是日本学者在焊缝金属扩散氢为5ml/100g(气象色谱法或水银法)，焊接热输入为1.7kJ/mm,环境温度为10C试验条件下Y

7、型坡VI拘束试验中CEN碳当量，板厚和临界预热温度三者之间关系的基本曲线.碳量1C)(%)凰1确定所需预热温度的基本曲线图2则表示了焊缝金属中氢含量，在不同强度级别钢种时临界预热温度的关系曲线.焊缝金属的氢含量Ls图2Y型坡口试验结果与焊缝金屈氢含量之间的关系曲线三峡压力钢管60kg级高强钢化学成份如表3墨!三壁垦塑塑竺!!堑里塑!兰兰堕堡cMnPSNiCrMoW0.09015〜0412〜1.6W..03W0.02W0.300.10〜0.aOOlO〜030订货合同要求