浅谈WH80QD钢岔管制作工艺

浅谈WH80QD钢岔管制作工艺

摘要尼勒克一级水电站钢岔管母材材质为wh80qd，属国内少见。由于此种钢材的合金化体系比较复杂、合金元素含量较高、屈服强度较大等，因此在岔管制作尤其在焊接时有一些技术问题需要解决，如钢材的冷裂倾向、预热温度、最佳热输入范围、可焊性分析等。

关键词 wh80qd钢岔管制作焊接工艺

中图分类号： [tm622] 文献标识码：a 文章编号：

1工程简介

尼勒克一级水电站位于新疆伊犁哈萨克自治州尼勒克县境内，是新疆伊犁喀什河规划中的梯级电站之一，位于喀什河中游尼勒克盆地。水电站装机容量240mw（4×60mw），共有四台机组组成，采用一管四机的布置方式，主管和支管之间通过岔管连接，电站发电水头187.97m。其中1#岔管（φ5600mm渐变至φ3900mm）母材材质为wh80qd。

2wh80qd钢板应用前景

当今大中型水电站尤其是高水头水电站的建设需要流量大、承压高的输水压力管道，管道母材若采用普通钢材，必须增加钢板厚度。钢板厚度的大幅度增加，无疑给压力钢管的制造、运输及安装等带来困难，而随之发展起来的适用于压力容器用高强度钢板

wh80qd等，其自身固有的优越性如强大的屈服强度和抗拉强度、良好的低温冲击韧性等决定了其作为高水头压力管道母材的必要性。

故了解此类钢材的力学性能及焊接工艺参数等，可为以后类似材质钢材的焊接提供参考。

3岔管制作过程

3.1 岔管结构图

3.2 岔管展开并在钢板上放样、切割

以岔管-4#管节为例，展开如下图红色区域：

（1）在钢板上放样时，必须划出上图所示的放射线；（理论上要求相邻放射线间距越小越精确，实际操作时选择100mm左右就可满足卷制要求）

（2）画出如上图所示的半自动切割机轨道线（φ6mm圆钢作轨道），并且在点焊轨道钢筋时需对钢板进行预热至120°c左右。（采用数控切割机就不需要轨道线）

3.3 岔管卷制

在钢板进行卷制时，理论上要求卷板机上辊要始终和每一条放射线保持平行，且边卷制便用弧度样板检测，采取小进多卷的方法，防止一次卷制过量，无法矫正（高强钢不可用火焰矫正）。在实际操作时，可一次卷过3~4条放射线（长度约400mm左右）再微转动钢板，可保证卷制的瓦片整体不会出现扭曲。

3.4 拼装

拼装时需首先对纵缝位置进行预热至120°c左右，然后才能点焊合缝，并且尽可能减少压缝器的使用，实在需要时，需对点焊压缝器的位置进行预热。

3.5 焊接

在焊接前应对wh80qd钢板做焊接工艺性试验。

（1）wh80qd钢板焊接工艺性试验的主要内容：

a、如何选择焊接材料及焊接设备。

b、通过对wh80qd钢板母材进行化学成分分析，计算出碳当量ceq，判断其可焊性。

c、通过斜y型坡口焊接裂纹试验确定在多大预热温度下施焊可防止产生裂纹。

d、分多个板厚分别以不同的热输入焊接各组试件，检测接头的屈服强度、抗拉强度、焊缝及热影响区的冲击功，来确定热输入。

（2）通过做焊接工艺性试验并结合dl/t5017-2007《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》确定的主要焊接工艺参数：

a、焊接方法及设备：由于施工现场环境特殊，选择焊条手工电弧焊；焊接设备选用焊接性能可靠的逆变直流焊机zx7-400。

b、焊材选择：按照等强度和化学成分与母材相近的原则，又考虑到环境温度的影响及此钢材焊接易产生裂纹的特性，选用了超低氢、高韧性的大西洋che807rh焊条。

c、通过对wh80qd母材的化学成分分析，计算出碳当量

ceq=0.5648%，可焊性较差。（0.45%＜ceq时，可焊性较差）

d、通过斜y型坡口焊接裂纹试验确定焊条电弧焊的预热温度为80°c时未产生裂纹，考虑到当地的施工环境，预热温度选择了100°c。

e、通过多次试验（焊接热输入分别为10kj/cm、20kj/cm、

30kj/cm、40kj/cm、50kj/cm等），确定热输入20~40kj/cm时，可获得合格的焊接接头。（通过多层多道的焊接方法，控制焊接速度可实现对焊接热输入的控制，正常焊接时每根φ4mm的焊条的焊接长度控制在100mm左右，宽度不超过16mm）。

注：焊接热输入量q= ui/v

式中q—焊接热输入量j/cm

u—电弧电压v

i—焊接电流a

v—焊接速度cm/s

f、道间温度控制在100~200°c范围内。

g、焊后立即进行后热处理，温度在150~200°c，保温2小时。

（3）在实际焊接过程中，需要注意的问题：

对于wh80qd这种钢板，焊接过程中稍有不慎会出现裂纹，出现裂纹现象主要有以下几点原因：

a、焊接人员方面：无wh80qd钢板焊接经验，且传统的焊接工艺多是采用多层单道焊接，此种焊接方法产生的焊接热输入较大，会造成焊接接头热影响区的软化区域扩大，甚至造成接头强度低于母材。对于岔管来说，结构复杂且应力较集中，接头的强度低于母材时，焊缝会出现撕裂现象。

b、环境方面：尼勒克一级水电站地处高寒地带，尤其岔管焊接是在冬季进行，温度可达-30°c，且风力多在4~6级。

c、过程控制方面：工件强制组装、焊条没有按照规定烘焙、焊接时未按照规定预热、焊接热输入及道间温度未有效控制、后热温度及时间未达到工艺要求等。

故在wh80qd钢板焊接前，对焊工、技术人员及质检人员等进行相关知识的培训，并对焊工进行了实际操作培训，经理论及实际操作考试合格后方可进行此钢材的焊接，并且技术及质检人员加强过程控制，确保焊接人员按照编制的焊接工艺进行施工。

另外，由于工程进度的需要，岔管安装、焊接基本上是在冬季进行，但当地冬季的气候环境极其恶劣，为了保证焊缝质量，必须采取有效的防风、保温措施，确保焊接环境温度保持在15°c以上。

4几点认识

4.1 瓦片卷制方面

瓦片卷制应严格按照放射线采取小进多卷的方法，多次卷制成型，避免卷制过量（高强钢不允许进行火焰矫正）。另外，应使瓦片卷制的弧度符合规范要求，减少瓦片组装时产生的拘束应力。

4.2 焊接方面

wh80qd岔管制作的难度主要体现在焊接上，通过对wh80qd钢板做焊接工艺性试验，结合dl/t5017-2007《水利水电工程压力钢管制造安装及验收规范》的规定，编制wh80qd钢岔管焊接作业指导书，严格要求焊接人员按照作业指导书的内容进行施焊。

4.2 焊后消应处理

焊接过程中，由于局部热输入而产生的不均匀塑性变形是产生