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小水电2012年第1期(总第163期)技术交流

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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2林光辉1

(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】水电站拘束应力监测压力钢管合拢焊缝施工

1概述

沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7km,是乌江干流开发选定方案中的第九级，天然落差74.0m。电站装机容量4×280MW,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，压力钢管与蜗壳合拢焊缝处钢管的直径为9600mm,壁厚36mm。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φ3.2焊条。其次，先焊大坡口侧，大坡口侧焊满1/2～2/3后，在另一侧清根，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

收稿日期：2011-11-14

作者简介：胡康军(1965-),男，高级工程师，主要从事水工金属结构、水利机械的检测、技术咨询等工作。Email:hukangjun@

盖面层外逐层锤击消应，锤击程度以肉眼可以看见锤痕为准。焊前预热温度为100～120℃,层间温度≤250℃,焊后焊缝表面进行消氢处理，加热到250℃,保温2h,缓冷，最后打磨。

图1合拢焊缝位置示意

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个应力监测点；测点均布于整条合拢焊缝内壁，位于合拢焊缝下游侧距焊缝1m处；每个测点均为90°两向变化，方向分别为沿钢管轴向和环向(见图2)。

技术交流SMALLHYDROPOWER2012Nol,TotalNo163

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表1凑合节合拢焊缝焊接参数

焊条直径(mm)位置电流(A)电压(A)焊速(mm/min)坡口示意图

φ3.2φ4.0

横、平

110～140160～190

22～2822～28

60～20060～200

8=36

H=22mm

P=1+1

φ3.2φ4.0

立

100～130140～170

22～2822～28

60～20060～200

c=0~3

a=50°±5°

β=70°±50

φ3.2

仰

90～120

22～28

60～200

nj=22mm

φ4.0

130～160

22～28

60～200

n?=18mm

工位3

工位3

测点19/20测点21/22

测点23/24

工位4测点1/2

测点3/4

工位4’

测点5/6

测点7/8

工位3

测点11/12

测点9/10工位2’

测点15/16

测点13/14

测点17/18

工位1

工位1

工位2

注：图中测点位置系按下游往上看的方向，测点均位于钢管内壁，单号测点沿钢管轴向。

图2焊工工位和测点布置示意

3合拢焊缝施工全过程拘束应力监测

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，监测采用笔者所在单位已成熟应用的无线应变测试技术，从焊前预热前调零开始，到焊后消氢降至环境温度结束；焊接施工全过程采样率为1sps。

监测期间，焊接施工按其工艺正常进行，仪器调零后由监测人员通知施工方，此后施工方仅在以下节点的时间及时通知监测人员即可。

·焊前预热结束和开焊·各工位打底结束

·各工位第2层、