龙羊峡水电站引水钢管焊接变形的矫正及热处理工艺过程.docx

龙羊峡水电站引水钢管

焊接变形的矫正及热处理工艺过程水电四局汪国正

一、前言

龙羊峡水电站引水钢管制造由机修厂和安装队分别承担，到82年6月底止，达1836吨。钢管瓦片由机修厂40mm卷板机卷制。由于初次使用新卷板机，过去也没有卷过40mm厚的钢板，工艺措施还不完善，引用规范不尽吻合，以及制造过程中质量检查不够健全，因此，前阶段的钢管制作质量存在问题，如瓦片端部弧度不合要求，有直边现象。用火焰矫正，又出现构件变形、组织变软等缺陷。为保证钢管质量，近来采用焊接变形矫正及热处理工艺方法，效果较好。

二、变形原因及矫正方法

钢管直径φ6700mm和φ7500mm,材料16Ma、15M?V低合金钢板，厚度δ=34~40mm,每节管由3～4块瓦片焊成。

(一)钢管焊接纵缝不合格，主要是瓦片存在直边、弧度不合所致，而不利的焊接变形也是原因之一。对钢管瓦片端部直边的问题，采用胎板压头的方法解决，又规定直边长不得超过50mm。卷板后将瓦片立于平台使处于自由状态，用弦长不小于1.5米的金属样板检查弧度，规定样板与管壁间最大间隙在距纵缝200mm范围内不大于1mm,

距纵缝200～800mm范围内不大于1.5mm,

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距纵缝800mm以外的部位不大于2.5mm。

(二)矫正变形的几种方法

矫正方法本质上都是设法造成新的变形去抵消原有的变形。

1.机械矫正法即冷矫正法，以辊压法比较好。

2.火焰矫正法，其原理与机械矫正法相反，系利用受热部分的压缩塑性来达到目的。对变形的焊接部位加热，控制热膨胀产生的压缩塑性应变，再自然冷却，利用随抗张力收缩的反作用原理进行变形矫正。为防金属的过烧，加热温度不应超过850℃,我们控制在727℃内。钢板矫正温度过去虽有明确规定，但实际上并未测量过，一些钢板经火焰后变麻起皮，甚至熔化，显然超过规定，对钢材机械强度有所损伤。为避免出现这种情况，热矫过程应进行温度测量，建立有规律的、不同气温和不同板厚情况下的加热时段与钢板温度的关系，用加热时间控制温度，并作好记录。

(三)钢管变形矫正

钢管纵缝施焊时，要根据瓦片的实际情况，摸索出有利的焊接变形进行矫形，尽量减少重复矫形。焊接后产生的均匀弯曲变形，可采用线状火焰加热处理。先测出弯曲变形的大小，找出凹出最低点，然后在最低点附近用气化焰(加热深度要求小时用之)进行线状加温，如图一所示。加热温度为500°~727℃,加热深度不应超过壁厚的三分

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之二。

(四)对焊后纵缝热矫，根据实践，提出以下几点要求：

图一厚壁钢管均匀弯曲线状加温矫正法

1.凡在环缝对接时可以调整的纵缝错位，不作热矫，与凸向管周外部的错位相比，凹向管周内部的错位调整应要求高一些。错位较小时仅作管口矫形，错位大时，要作整条纵缝的矫形。

2.热矫最高温度控制在727℃以内，并进行测温。

3.加热力求均匀，时间不宜过长。

4.使用千斤顶要垫弧板，避免矫形后出现凹坑。

5.冷却过程覆盖绝热材料，减缓温降速度。

(五)为提高钢管(特别是异形管如弯管锥管等)质量，对坡口切割提出如下要求：

1.划线时要画一条平行于切割线的检查基准线，两线间距为50mm。

2.切割后管口不平度允许偏差为8mn。

3.坡口面上的齿状槽深一般应限制在1mm之内，接近2mm深的连续槽数不得超过8条，不允许有深度超过2mm的槽。

(六)钢管矫圆

将钢管吊放平台竖放垫平，先测周长，周长过大时，用4把大号焊枪同时沿距纵缝300～400nm处进行线状加温，加温一次，周长可缩短1～2mm。钢管外凸，则沿外壁，里凸则沿内壁进行线状加温(见图二)。加

枰板

加热

外3弧度不够

外3

加热

图二厚壁钢管矫园

温后任其自然冷却，用加减丝拉力，以六个30T的千斤顶纵向顶着。加热温度要控制不要过热，过热则容易改变金属组织，产生晶体偏析现象，出现局部弯曲或折断。图三示出低温应力松弛效果。

图三低温应力松弛效果

三、焊后热处理

热处理的日的，改善焊接部位的材质，缓和残余应力，排出引起焊接区延迟裂纹的有害元素一氢。

(一)焊后热处理的效果

1.材料的温度上升，屈服应力下降；2.保持高温与材料蠕变后应力弛缓；·23

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