三峡左岸电站1～6号机压力钢管合拢缝焊接工艺研究.pdf

三峡左岸电站1。6号机压力钢管 合拢缝焊接工艺研究 肖可畏黄伟 (中国水利水电第八工程局机电制造安装分局，长沙410007) 【摘要】三峡左岸电站1～6号机压力钢管合拢缝在强拘束应力状况下焊接，合拢缝焊接工艺研究主要是解决 合拢缝易产生裂纹和焊接过程中水轮机座环易被拉动两个难题。通过模拟合拢缝焊接试验，在采集了大量试验 数据的基础上分析研究制定出合拢缝的接头型式、焊接工艺和消应方式，并在合拢缝现场焊接时进行了监测， 监测结果表明合拢缝的焊接工艺是合理的。 【关键词】压力钢管合拢缝对接接头焊缝收缩拘束应力焊接残余应力锤击消应 1概述 三峡左岸电站1～6号机压力钢管与蜗壳之间相连管段长度为2700ram，该管段未布置钢管伸缩节，称 之为凑合节管段，共设置两节压力钢管。下游侧与蜗壳相连的管节为一个整节(G72)，管节长度为 长度和宽度方向均留有50mm左右的余量，用于凑合节现场安装时配割。压力钢管合拢缝设置在G71与 G72之间，即是两节钢管之间的环缝(见图1)。凑合节管段安装前，蜗壳与钢管外包混凝土已浇筑完成， 合拢缝的焊接是在凑合节管段的其他所有焊缝都焊接完成并经过外观和无损检测合格之后。合拢缝将在高 拘束状态下进行焊接，焊缝接头产生的收缩应力对焊接过程会产生怎样的影响，焊缝会不会产生裂纹，水 轮机座环会不会被拉动而出现超差。这些问题是凑合节合拢缝焊接必须解决的课题。因此，确定合理的压 力钢管合拢缝接头型式和焊接工艺是保证压力钢管合拢缝成功焊接的关键所在。 合拢缝 水流方向 --—-·—-·● 图1压力钢管与蜗壳合拢处示意图 2合拢缝接头型式选择及拘束应力和焊接残余应力检测试验 接模拟试验即是在蜗壳焊接工艺的基础上进行。压力钢管合拢缝接头型式的选择有两种：一种是搭接接 头，另一种是对接接头。试验通过模拟合拢缝现场焊接的实际工况条件，设计了一个拘束架，采用在厚钢 板(板厚180mm)中开窗口，并在厚板的上下两侧加筋板来保证合拢缝接头高拘束度，计算表明拘束架的 拘束度高于实际施工时合拢缝的拘束度，即试验条件下的焊缝拘束应力比现场施工条件下的焊缝拘束应力 大。压力钢管合拢缝若在模拟试验条件下焊接能获得满足要求的焊缝接头，那么在现场施工条件下焊接亦 能保证得到满足要求的焊缝接头。 试验时将试板两端焊在窗口上，分别对搭接和对接两种接头型式进行试验，测定试板焊接过程中产生 100 第一届水力发电技术国际会议论文集(第二卷) 的拘束应力，焊接后测量焊缝的残余应力，同时，利用超声波和射线探伤来检查焊缝是否产生裂纹。然后 进行分析比较，为合拢缝接头选型提供科学的依据，试件拘束应力和焊接残余应力测试项目见表l。 表1 试件拘束应力和残余应力测试项目 试板编号 接头型式 间隙 试验项目 l 基板与搭 lnnn 搭接接头 2 接板间隙 4mm 1．测定试板焊后室温下的拘束应力； 3 3m 2．测定各试板焊后拘束释放前和拘束释放后的焊接 对接接头(不对 坡口钝 4 6rmn 残余应力 称X型坡口 边间隙 5 10mm 拘束应力测试采用CM一2B型应变测量系统，应变计为 BBl20—4AA(11)25