压力钢管安装焊接过程的变形分析

压力钢管有地下埋管、明管、坝内埋管三种布置形式，弯管、锥管、主管、分岔管是压力钢管的主要结构。一般压力钢管都是在水电站工地上制作、安装。水利水电工程日渐趋于大型化，所以P・D（水头×管径）压力钢管越来越大，对其安装、制作和运输带来巨大的困难。

压力钢管现场安装焊接管理

水利水电焊接施工具有特殊性，与其他焊接施工不一样，由于焊接位置变化多样，手工焊接比例较高，涉及的材料种类较多，野外作业较多的特点，特别是在安装过程中，由于点多面广，受施工环境的影响较大的原因，不容易实现规范化管理。在水利水电焊接施工中，很容易在焊接接头内产生瞬态变形和瞬态热应力，尤其是焊缝横向收缩会严重影响到压力钢管的安装焊接性能。要在充分了解设计及质量要求后，开展现场安装焊接工作，做好施工准备、实施计划及施工控制。焊接组织措施和技术措施都将围绕如何经济而有效地保证让产品焊接质量符合设计标准，尽可能地降低焊接返修率。

压力钢管安装的焊接控制

1.焊接工艺

在钢管施焊之前，要对主要部件的组装进行检查，及时校正偏差。各种焊接材料要符合规定进行保管和烘焙。在焊接时，为随用随取，要将焊条放置在专用的保温筒内。在施焊前选定焊接顺序和定位焊点，应从周围约束较大的部位向约束较小的部位来推进，从而尽量收缩应力和减少变形。双面焊接时，首先在其单侧焊接后进行清根，并打磨干净，再继续焊另一面。在清根前预热，再对需预热后焊接的钢板。焊缝应当一次连续焊完，若因故而中断焊接时，要采取适当防裂措施，再次焊接时应将表面清理干净，确认无裂纹后，方可按原工艺继续施焊。焊接完毕，焊工进行自检。自检合格后的一、二类焊缝，用钢印在焊缝附近打上工号，然后做好记录。其中高强度钢不用打钢印，并进行编号，做好记录，最后焊工签字记录。

焊接材料在满足Q345C钢材相适应的结507焊条基础上，焊条需烘烤箱烘干。从烘烤箱中取出焊条后，为了随取随用，应装在通电源的专用保温桶内。图纸当中设计的焊缝为“X”型破口双面焊，对于施工现场来说，这种工艺会带来一定的难度。为了能够既加快施工的速度，又保证焊接的质量，在征得设计单位同意之后，可以将“X”型破口更换为内向的“V”型破口。依据《气焊、手工焊及气体保护焊焊缝破口的基本形式与尺寸》可知，“V”型破口能完全满足设计要求。外壁差焊接口进行适当的圆滑处理，不同板厚的接头应该以管内平为标准。

2.焊接要求

焊接的工作环境对焊接质量有一定的影响，一般要求洞内的风速不得大于8 m/s，周围环境的温度不能低于-4 ℃，同时相对湿度不能大于90%。如果遇到不符合以上要求的工作环境，应及时采取有效措施。如无法实施防范措施，必须停止焊接工作的进行。焊接前要对焊口的组装工艺进行检查，如果有超限偏差，需要及时纠正达到合格后再进行焊接。不得随意更改焊接工艺的参数，要严格执行焊接规范。在执行多层焊接时，接头应相互错开，保证整条焊缝能够连续不中断；在安装环峰及多名焊工进行焊接工作时，要尽量做到从中心位置向两侧对称进行。如果遇到不利因素，影响焊接工作的正常进行时，必须采取有效的防护措施。在进行引、断弧板的拆除工作时，要保证不伤及到母材。焊接工作完成后，焊接人员应该按照规定进行检查。

线能量的控制

压力钢管其焊缝形式主要为横向焊缝和纵向焊缝。施工中，需要严格控制横向、纵向收缩（纵/弯）、波浪变形和角变形，其中波浪变形和角变形对圆度的控制有着很大的影响。当线能量保持不变时，则板厚δ增大、收缩变形量减小。由于压力钢管要求焊透，这种情况下焊条的金属熔敷量W随着线能量增大而增大（或板厚δ增大），此时收缩变形也会增大。两者叠加后的影响就会更大，并且在实际工作中，焊缝未必能够做到一次焊透达到焊接要求，很有可能要进行局部返修，当板厚δ增大时，收缩变形也将不可避免地增大。所以，在设计时，板厚δ要尽量做到优化处理。同时，在制作过程中务必要控制好坡口或者根部间隙造成的影响，制作时应该在平台平面度在2 mm的专用平台下料开坡口处进行，下料尺寸、钢板画线务必要精确。还要特别注意控制钢板卷制过程中卷板机卷辊轴心线和钢板宽度中心线的垂直度，若事先已经开好纵缝的坡口，那么再开坡口，间隙就随之增加，就需要重新修整坡口。若不垂直，容易造成纵缝间隙过大，纵缝的修整工作量过多。实际操作中，如果是薄板，纵缝往往在拼装单件成圆时先将周长方向多余部分割除，再开坡口。这一方法虽然坡口间隙不大，但是用手工割除多余部分钢板时，不可能很直，纵缝线性弯弯曲曲，极不规则，对于焊接变形、焊接质量有不利影响。对于厚板结构，当圆半径较小时，还是应当精确下料（预留纵向焊缝压头长度），开好横向坡口，卷制成弧后利用半自动切割机切除纵向焊缝多余部分并开好坡口，然后进行拼装，这样对焊接变形、焊接质量影响最小。

结语

总之，控制好压力钢管安装焊接过程的变形极为重要，关系到压力钢管是否能够安全运行，具有较大的经济价值和社会意义。