皖電東送工程焊接關鍵技術

崔建新 王玉杰 翟建峰

一、工程概述

1.項目概況

皖電東送特高壓輸電線路示范工程鋼管塔涉及全國15個鐵塔供應商。我公司承擔了本工程第5包，共7個塔型，38基鋼管塔，總重量8 572t，一級焊縫6 680條，焊縫長度近10 000m。工程實施過程中，公司圍繞工程目標，積極采取一系列行之有效的管理措施，在焊接工藝革新，新設備、新工裝研發，技術培訓以及生產組織優化等方面著手，有力的保證了工程進度及焊接質量。所有焊縫經過檢驗外觀質量優良，內部無損檢測100%合格，滿足一級焊縫質量要求。

2.工程特點

（1）交貨工期緊，加工難度大 本工程在國內尚屬首次大規模采用鋼管塔，許多廠家面臨加工經驗不足，設備落后，人員技能偏低等諸多影響因素。

（2）焊接工程量大，焊接節點多，質量要求高 我公司承接的38基鋼管塔中，平均一基塔焊接節點500多個，除帶頸法蘭與鋼管連接的對接焊縫可以采用自動化焊接技術外，大部分節點靠手工焊接。

（3）焊接件尺寸精度要求高 需嚴格控制焊接變形及焊接收縮量，保證現場整體安裝。

（4）鋼管與帶頸法蘭的焊接控制及質量檢測難度大 鋼管與帶頸法蘭連接的對接焊縫質量要求為一級焊縫，并進行100%超聲波探傷，同時進行第三方抽檢。一級焊縫批量控制存在一定的難度。焊縫無損檢測中，其中壁厚8mm以下的焊縫探傷屬于新技術，作業人員在操作及判定方面需通過總結積累經驗，以提高對缺陷的判定。

二、關鍵焊接技術

1.鋼管塔生產主要焊接工藝

本工程鋼管塔焊縫連接形式主要有：鋼管法蘭對接焊縫、鋼管與法蘭插接焊縫、鋼管與鋼板焊接的對接焊縫、 T形焊縫、角焊縫（見圖1）。結合我公司的現狀，鋼管塔焊接主要采用熔化極氣體保護焊進行焊接，其中鋼管與帶頸法蘭對接焊縫采用富氬氣體保護自動焊接技術，其他焊縫采用手工CO2氣體保護焊接技術。

圖 1

2.焊接新技術

（1）鋼管法蘭自動組焊機的應用 為保證工程焊接質量，鋼管與帶頸法蘭對接焊縫的裝配與焊接引進唐山開元PLHZ—1000法蘭組焊生產線，有效地保證了法蘭端面的垂直度，組對過程嚴格控制裝配間隙，定位焊縫焊接后進行打磨處理，保證焊縫接頭質量。φ400mm以上鋼管采用雙面焊接，兩端同時焊接，先內焊后外焊，背面采用清根處理，外焊時根據鋼管厚度采用多層焊接。內外焊縫外觀質量如圖2、圖3所示。

（2）自動焊接單面焊雙面成形工藝的應用 φ400mm以下鋼管與帶頸法蘭對接焊縫引進鋼管自動焊接專機，采用單面焊雙面成形工藝。焊縫裝配間隙控制在3～5mm，焊槍角度在2～3點鐘位置，定位焊點進行打磨處理，焊接過程嚴格控制焊接參數，有效保證了焊縫質量（見圖4）。

（3）鋼管自動切割下料、開槽技術的應用 鋼管下料長度直接影響構件的長度，構件長度相對誤差直接影響鋼管塔的安裝質量。為此，在控制鋼管長度方面，采用數控相貫線等離子切割機進行加工，切割中預留焊接收縮量，下料后逐根檢驗，以滿足生產需要。

鋼管開槽引進雙端數控開槽專機（見圖5），兩端同時切割，保證兩端開槽的相對位置；同時采用等離子切割，保證切割質量（見圖6）。

（4）鋼管坡口加工技術的應用 鋼管坡口質量直接影響焊接質量，鋼管坡口加工采用鋼管坡口機（見圖7），對坡口角度、鈍邊嚴格控制，逐根檢驗并記錄，有效地保證了焊接質量（見圖8）。

圖 2

圖 3

圖 4

圖 5

圖 6

（5）薄壁管無損檢測新技術的應用 特高壓鋼管塔使用的鋼管規格為φ159～φ964mm，厚度為4～22mm。厚度8mm以上鋼管超聲波無損檢測按照GB11345的要求進行；針對厚度4～8mm的鋼管超聲波檢測，國內無參考標準。為此，國網公司針對厚度在4～8mm的鋼管對接焊縫檢測，編制了《薄壁管對接焊縫超聲波檢驗與質量評定》，指導薄壁管對接焊縫檢測。在檢測過程采用爬坡探頭檢測，針對不同的工件厚度，采用不同K值的探頭，盡量采用大K值探頭。通過實施，在本工程一級焊縫第三方抽檢中，焊縫合格率達到了99%以上。

3.焊接質量管理

（1）焊前檢驗 為保證焊接質量，生產過程中將質量管控的重心前移，從零件下料、坡口加工、組裝間隙控制到定位焊縫的質量等都作為質量控制的重點。通過焊前控制，零部件的各項質量符合規定要求，為合格焊縫質量提供了前提條件。

圖 7

圖 8

（2）焊接過程控制 焊接過程中，每一個作業人員嚴格執行規定的焊接參數，對確認合格構件進行施焊。對出現的個別質量缺陷，嚴格按照返修的要求進行作業，在整個工程的焊接過程中，一次返修的合格率達到了100%。

（3）焊后質量檢測 焊接完畢，質量檢驗人員嚴格按照檢驗方案進行檢測，從外觀質量、內在質量逐一檢測，不放過一條焊縫、一處缺陷。特別是在一級焊縫的檢測過程中，制定了《與駐廠監造及第三方檢測人員的配合方案》、《焊縫查核表》、《探傷追溯性實施方案》、《報檢單》、《一級焊縫操作記錄》等文件，與公司的《質量保證計劃》、《檢驗驗證計劃》一起，共同構成了公司的一級焊縫質量檢測體系。

在批量生產中各級檢驗人員按照文件要求有條不紊、忙而不亂的作業，既保證了焊縫質量，又提高了效率。該工程一級焊縫共計6 680條，100%自檢，其中6 580條焊縫一次檢驗合格，自檢一次合格率為98.5%；第三方累計抽檢1 650條，其中一次抽檢合格1 644條，一次合格率為99.64%。為工程提供了最基礎的質量保證。

三、焊切設備應用

1.焊接設備

本工程焊接設備引進了法蘭組焊生產線（見圖9）、鋼管環縫焊接專機（見圖10），焊機為松下逆變式NBC500氣保焊機。手工焊接采用奧太逆變式氣保焊機。各種焊接設備嚴格按照設備管理的要求，做好日常維護與保養，在本工程的應用過程中，焊接設備穩定可靠，能夠有效地保證工程焊接質量。

圖9 法蘭組焊生產線

圖10 鋼管環縫焊接專機

2.焊接材料

本工程大部分鋼材牌號為Q345B，根據等強的原則匹配焊材，選用保定藍宇型號為ER50—6氣體保護焊焊絲，焊絲規格為φ1.2mm。焊接用CO2氣體，純度≥99.5%，富氬氣體（Ar80%+ CO220%）采用瓶裝氣體。所有焊材進廠均有出廠質量證明書，進廠復檢合格后使用。焊接材料復檢采用的標準如附表所示。

焊接材料選用標準

3.切割及配套加工設備

本工程生產過程中，引進購置了國內先進的切割設備及其他配套加工設備主要有：無錫華聯GS/Z—4000數控切割機、GS/G—600鋼管相貫線切割機等。自行研制了鋼管連板裝配工裝，U形板加工專機、鋼管下料設備、裝配平臺及組裝方箱等部分工裝設備，在生產中充分發揮了其效能，有效地保證了生產需求。

四、結語

在皖電東送特高壓輸電線路示范工程鋼管塔的生產中，國家電網公司、國家電科院、業主項目部及相關監理高度重視，多次到公司進行調研、抽檢、試組裝驗收；駐廠監造人員和第三方抽檢人員高度負責，對本工程的焊接質量進行嚴格的檢查，一級焊縫第三方抽檢一次合格率達到99.64%，現場安裝合格率達到100%，圓滿地完成了本次工程任務，并得到了國家電網公司、業主項目部的好評。