摘要：抽水蓄能电站引水系统压力钢管大部分采用了高强钢，并且出现了异种钢焊接工艺，目前我国的高强钢焊接工作尚处于试验与实践阶段，因此对焊接工作提出更高的技术手段，更科学的管理方法，更严密的施工组织来保证焊接工程的质量。其中焊接管理起着决定性的作用，针对本文根据宝泉抽水蓄能电站工程实际特点，制定出了切合实际的焊接管理方法，从宝泉电站压力钢管焊接质量情况来看,此焊接管理方法是合理可行的。
关键词：压力钢管 焊接 控制
1 工程特点
河南宝泉抽水蓄能电站输水系统压力钢管由四条引水和四条尾水高压支管组成，引水压力钢管采用河南舞阳钢厂生产的WH80Q、WDB620及16MnR钢板，尾水压力钢管均采用16MnR钢板组成。钢管制作的纵缝均采用了埋弧自动焊,部分厂内组装环缝也采取了埋弧自动焊，洞内钢管安装环缝均为手工电弧焊。由于WH80Q钢板属于国内首次生产并投入使用，并采取异种钢材的过渡焊接，对焊接技术和焊接管理提出较高的要求，来保证焊接工程质量。
2 焊接质量管理机构的建立
首先建立相对独立的焊接质量管理机构，规划、制定焊接质量目标，严格控制施工过程中焊接质量，强化焊接工艺纪律。针对工程的实际特点，制定了有针对性的管理性条款，并在工程进行中严格执行。落实具体的施工组织措施，质量管理措施及相应的保证措施，以确保施工进度的加快与焊接质量的提高。
3 焊接前的管理
3.1 钢材的管理
钢板到厂后，根据钢板采购合同进行检查验收。钢材的各项性能指标（包括尺寸、偏差、化学成分、机械性能等）应符合采购合同规定的要求，并具有出厂合格证明书和质量保证书。同时进行外部检查和抽样复核,对于严重外部缺陷的应挑除不用。对新使用的材料须进行化学成分分析、机械性能试验及可焊性试验后，方可投产使用。
每批号钢板（由同一炉罐号，同一厚度，同一热处理制度的钢板组成）的抽样复检项目、取样数量、取样方法及试验方法应符合下表的规定。
化学分析取样位置及方法按照 GB 222钢材的化学分析用试样取样方法及成品化学成分允许偏差执行；力学性能试样的取样位置及方法按照 GB/T2975 钢材力学及工艺性能试验取样规定执行。钢板的超声波检查按照 GB/T 2970-中厚钢板超声波检验方法进行，16MnRⅢ级为合格，抽查率为2%；WDB620、WH80QⅡ级为合格，抽查率为100%。
到货的钢板存放时应垫离地面，并加以遮盖措施以防雨雪，注意通风防潮，以免锈蚀。存放过程中还应注意防止灰尘、油脂以及酸性有机物的污染。
3.2 焊接材料的管理
正确的选用焊接材料是保证焊接质量的基础和先决条件，焊接材料的选用应根据母材的化学成分、机械性能、结构特点和接头型式、使用条件以及焊接方法等综合考虑，与焊接钢材的特性相适应。选用的焊丝、焊剂以及焊条，应符合国家标准,采用低氢型焊条或焊剂。 在钢管焊接投产前，焊接材料的使用必须在焊接工艺试验中证明其可焊性能符合焊接质量要求后,才能用于压力钢管的焊接.到场的焊接材料，厂家应出具出厂合格证和质量证明书。并设置专门的焊接材料管理员，对焊接材料进行检查和验收，检查内容如下；
⑴核对焊接材料的选用是否正确：
⑵核对焊接材料的实物标记：
⑶检查焊接材料的表面质量：
⑷检查焊接材料的工艺性处理：
焊接材料入库后即应建立相应的库存档案，焊接材料管理员依据《焊接材料质量管理规程》要求，进行库存保管、出库和焊接材料的发放工作，并做好详细的记录。
3.3焊接设备的管理
⑴焊接设备必须具有参数稳定,调节灵活和安全可靠性能,并能够满足焊接规范要求.
⑵焊接设备上的电流表、电压表定期检定，规范参数调节装置定期检查，以保证其正常运行。
⑶手工电弧焊与埋弧焊均应优先选用交流电，采用埋弧焊时应设置专门的变压器，保证焊接的稳定性。
3.4 焊工的管理
要保证焊接工程质量,必须有一只稳定、高素质、高质量的焊工队伍。焊接施工前对焊工进行严格的焊前培训,首先进行基本知识的培训，在取得基本知识考试合格后，方能参加操作技能考试。考试过程中认真贯彻《水工金属结构焊工考试规则》、或《锅炉压力容器焊工考试规则》，达到标准方能上岗。对焊工管理内容包括：
⑴焊工的资质审核与持证；
⑵焊工的培训计划及焊工培训技术管理；
⑶质量保证及各项制度的建立和完善；
⑷焊工考试及焊接技术比武；
⑸焊接质量监督及焊工技术档案管理。
3.5 焊接工艺管理
成功的焊接工艺是保证焊接工程质量的必要条件，其内容包括：
⑴焊接工艺方案的编制；根据会审的施工图纸和技术要求，所提供的焊接工艺设计及厂家提供的焊接参数，编制焊接施工工艺方案。
⑵焊接工艺评定；钢管焊接前按有关标准进行严格的焊接试验和工艺评定，工艺评定的数量，应满足施工生产的需求。
⑶制定焊接作业指导书；依据焊接工艺评定综合报告的有关参数 和条件，而制定焊接作业指导书及施工技术措施，它是施焊过程的技术文件，是焊工从事钢管焊接的重要依据。
4 焊接管理
4.1 焊接前及焊接过程中,按照合同文件及有关规定,进行焊接试板生产性焊接试验,合格后方可进行大批量生产作业。
4.2 焊工资格审查：现场参加焊接人员必须通过焊工资格考试，取得焊工资格后，方可参加焊接作业。
4.3 焊接环境的检查：焊接环境因素的影响，对焊接质量的保证有着较大的相关作用。湿度大于90%，风力大于10m/s，温度低于0℃，无特殊防护措施，均不得施焊。
4.4 焊接件装配检查：装配质量是决定焊接质量的重要环节，装配间隙、错边量及装配工艺等对焊接质量都有较大的影响。内容如下：
⑴装配结构的检查
①构件的位置和空间角度应符合图纸设计要求；
②焊缝的分布和位置应符合图纸设计及工艺要求；
③对坡口的形状、尺寸、间隙、错边量应符合工艺规定要求；
④坡口及其边缘不得有油污、铁锈及影响焊接质量的杂物；
⑵装配工艺的检查
①高强钢定位焊接部位，按照工艺规定进行预热，避免产生表面 裂纹；
②装配的顺序应符合工艺规定要求；
③定位焊采用的焊接材料应与主焊缝的焊接材料相同，定位焊缝 不允许有裂纹等缺陷，影响到主焊缝的焊接质量；
④异种钢焊接在装配工作结束后和进行焊接之前，应对焊接件的材质进行符合检查。
4.5 焊前预热：氢的聚集、淬硬组织的产生和应力的存在是导致冷裂纹的重要原因，而焊接预热可避免不利因素的作用。
⑴有去氢作用：预热可减小焊接接头部位的温度梯度，可延长焊缝金属的高温区停留时间，有利于氢的充分逸出。在氢聚集和逸出的过程中，金属处在高温状态塑性较好，降低了氢至裂纹的危险。
⑵避免形成淬硬组织：预热可降低焊接区的冷却速度，避免产生淬硬组织，从而改善焊接接头的塑性，降低裂纹倾向。
⑶减缓内应力：预热可使焊接部位的温度趋于均匀分布，减小由于温度不均造成的热应力，从而缓和焊接接头存在的内应力。
从上述原因可以看出，根据焊接工艺要求进行焊前预热是必不
可少的工艺环节，对于高强钢的焊前预热处理，显得尤为重要。
4.6 焊接过程的控制：
⑴复核焊接工艺方法。复核现场施焊人员的焊接方法是否符合工艺要求，焊接方法是否合理是保证焊接质量的重要条件。
⑵复核焊接材料。正确的使用焊接材料，才能保证焊缝的性能达到设计或达到母材的要求。特别是高强钢的焊接，能否正确使用焊接材料对于焊接质量的保证尤为重要。
⑶复核焊接顺序。正确的焊接顺序可以减小焊接应力，有效地控制焊接变形和减小校正工作量。施焊人员要严格按照焊接工艺规定的焊接顺序进行焊接。
⑷复核焊接线能量、层间温度等。焊接技术员随时复核焊接电流、电压、焊接线能量，保证在工艺规范之内。在焊接过程中，根据工件的温度变化情况，随时复核焊接区的层间温度，当工件的温度小于层间温度的规范值时，重新加热到工艺规范值后继续焊接，以保证焊接质量，并对每层、每道的焊接参数和层间温度规范记录。
⑸检查焊道表面质量。对于多道焊或多层焊，焊道的质量决定焊缝的质量，焊道缺陷的积累或重叠，造成焊缝产生较多的缺陷。因此，焊工要对每个、每层焊道质量检查，发现缺陷及时消除，预防缺陷的增加和扩大，保证焊缝的质量。
⑹后热处理工艺。焊接后立即对焊件进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施（后热），后热的温度和时间根据工艺要求进行。后热可缓减焊接接头的冷却速度和加速扩散氢逸出，防止产生延迟裂纹。焊缝的含氢量与加热温度、保温时间的关系如下图
由此可见后热处理工艺对焊缝内氢含量的影响,尤其高强钢焊接后热处理是十分必要的，是保证焊缝质量重要环节之一。
5 焊后的质量检验
5.1 焊缝外观目视检验
⑴是否存在着裂纹、夹渣、焊瘤、凹坑、飞溅等不允许缺陷；
⑵气孔、咬边是否符合有关标准规定；
⑶母材划伤部位不应有明显棱角和沟槽，伤痕深度不超过有关标准规定；
⑷发现不允许缺陷应及时清除、焊补或修磨，使焊缝的表面质量符合相关要求。
5.2 焊缝形状尺寸的检验
⑴焊缝高低、宽窄及结晶鱼鳞波应均匀变化；
⑵焊缝完整不得有漏焊，连接处圆滑过渡；
⑶角变形应满足相关要求；
5.3 焊缝无损探伤检验
⑴根据有关规定和检测比例对钢管焊缝进行超声波探伤，检测焊缝区及热影响区是否存在夹渣、裂纹、气孔等缺陷，并作好详细的记录，一方面便于评定钢管质量，另一方面便于对缺陷进行修补和监视缺陷钢管使用过程中是否扩散而造成严重后果；
⑵X射线探伤根据设计及相关规定的透照比例进行内部质量的检测，要求胶片影像清晰、直观，能够观察缺陷的位置、形状、大小及分布情况；
⑶焊缝表面或近表面缺陷无法用判定时，可根据现场情况采用着色渗透或磁粉探伤，检测时应考虑母材、静应力、操作温度、厚度、塑性变形等因素的影响。
6 焊缝返修管理
⑴对需要返修的缺陷分析产生的原因，提出改进措施，编制焊接返修工艺；
⑵焊缝同一位置返修次数不宜超过二次，如果进行二次返修，需经过有关技术人员同意，方可进行返修；
⑶返修前需将缺陷处理干净，必要时可采用表面探伤检验确认；
⑷待补焊的部位应该宽度均匀、表面平整、便于施焊的凹槽，且两端有一定的坡度；
⑸需要预热的部位，预热温度应较原焊缝适当提高；
⑹返修后的焊缝性能和质量要求应与原焊缝相同。
7 结束语
宝泉抽水蓄能电站输水系统压力钢管的制作与安装施工过程中，使用先进的施工工艺和施工设备，制定了完善的焊接工艺，并采取了行之有效的技术措施以保证焊接工艺的实现。认真执行有关的作业文件，做好技术、质量、焊工培训、焊材保管、设备管理、计量等各项工作，并且对焊接过程进行严格的控制，规范化了焊接管理工作。有效的保证了宝泉电站的整个压力钢管焊接工程质量，得到了相关单位的认可，整体焊接质量优良。并且在施工过程中不断的进行总结和完善焊接管理，为今后的施工生产积累了宝贵的经验。
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
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