DL5017-1993压力钢管制造安装及验收规范.pdf

'/ٛ:>中华人民共和国电力行业标准压力钢管制造安装及验收规范条文说明目次修订说明主题内容与适用范围引用标准一般规定压力钢管制造压力钢管安装压力钢管焊接压力钢管焊后消除应力热处理压力钢管防腐蚀水压试验包装运输交接验收 压力钢管制造安装及验收规范条文说明修订说明根据能源部水电开发司年月日批复的水电建号文水工建筑物金属结构制造安装及验收规范列为年修编项目考虑该规范内容多篇幅大为便于实施决定将此规范分为若干个规范其中压力钢管制造安装及验收列为该规范中的一项本规范即是对规范中有关钢管制造安装及验收条文进行修订修订后的规范名称和代号为压力钢管制造安装及验收规范于年月日发布并实施本规范修订是在规范有关条文的基础上进行修订成熟一条修订一条不推倒重来规范以下简称原规范是以年研究班定稿水工金属结构制造安装及交接验收规范为基础修订而成研究班定稿当时虽未正式颁发但水电系统金属结构制造安装单位均按此执行从研究班定稿使用日期算起至今已近三十年通过三十年使用证明原规范虽在内容上尚有欠缺之处对某些条文规定有偏严或偏松的不同看法但总的说来原规范的大部分条文是切实可行行之有效的在实施阶段对保证和提高压力钢管的制造和安装质量起到了一定的作用设计和施工单位对原规范的内容要求也均已通晓熟悉习惯鉴于上述原因这次规范修订对原规范中一些切实可行行之有效的条文仍予保留不作修改或只作少量改动补充以保证规范的延续性和实用性增加补充国内外先进合理的有关技术标准改革开放以来我国承包了一部分国外水电站工程外商也承包了我国一些水电站工程相互交流的机会增多发现国内标准和国外标准相对比有一定差距我国有些标准规定不具体如钢管防腐蚀标准只有定性标准没有定量的检测标准有的是内容欠缺如焊接工艺评定是一项重要的技术要求是指导施工的科学依据在原规范中只提了一句应作焊接工艺试验未作具体规定这次修订中对这些欠缺和不具体的标准均引用国内外先进标准予以充实增加增加与高强钢制造焊接有关的技术要求与条文近年来我国高水头和大型电站的修建日益增多原规范所列的钢材其强度等级已满足不了要求不得不采用强度等级更高的钢材原规范对高强钢的技术标准没有涉及这次规范修订中参考鲁布格天生桥清江等电站的施工技术文件和国外有关标准增加了有关条文但采用的钢材强度等级本规范还只限于抗拉强度级的高强钢未包括级的高强钢吸取多年来在钢管施工中不重视定位焊工卡具等临时构件焊接质量的教训增加相应的条文我们对钢管主缝焊接即一二类焊缝一贯较重视但对定位焊和工卡具等焊接有些同志在思想上认为是临时性的固定焊缝往往不予重视如采用未经充分烘焙的焊条由参加工作不久的徒工进行点焊在应预热焊接的钢板上焊接定位焊和工卡具时有的也不预热也不按工艺规定焊接并任意在钢板上引弧这样容易引起微裂纹尤其是厚度较厚有淬硬倾向的高强钢在切除工卡具吊耳等时用大锤硬敲以致撕裂母材出现凹坑事后对留下的焊疤残痕和凹坑不磨平不焊补磨平后也不认真检查这种工艺作风应当改进现在有些单位对此已引起重视他们通过改进工艺使钢管内外壁保持光滑既无焊疤也无凹坑即使有了个别的凹坑和焊疤也是认真处理针对上述情况本规范修订中就注意到有关这方面条文的充实和强调 压力钢管制造安装及验收规范条文说明注意和国内部内有关规范协调一致钢管设计规范已于年颁发实施原规范的条文规定基本和一致但也有个别例外如焊缝探伤百分比的规定设计规范就严于施工规范但这次修订中拟订的条文与设计施工规范又有所不同因为设计和施工规范的探伤百分比的多少纯粹按一二类焊缝划分没有考虑钢板厚度钢板强度等级我们认为应当按焊缝的重要性钢板厚度和其强度等级三者作综合考虑后规定同时考虑无损探伤百分比的多少与焊缝系数有关则理应由设计来定鉴于近年来已建和在建的几个大型电站的招标文件中对钢管无损探伤百分比的规定都严于上述各规范的现实为此我们在修改这条条文时是综合考虑了上述各方面因素来制订的以求更为合理实用压力钢管焊后热处理原施工规范修订时感到消除应力热处理对大型钢管来讲是一件较复杂的技术问题牵涉面广难度大对需否热处理和多少厚度的钢板应作热处理在国际上也有不同的看法和不同的规定故加以回避未作规定设计规范虽有规定但规定应作焊后热处理钢板厚度仅是以压力容器规范为基础放宽为什么选择放宽没有充分依据而在施工中也未按此执行且其规定只限于碳素钢和低合金钢没有涉及高强钢故可以说目前还没有一个切实可用的规范影响钢管焊后需否热处理的因素很多与钢种的类别钢材的性能强度等级钢板厚度和施工质量的保证程度和残余应力的大小以及热处理会否造成钢材性能劣化或者有产生再热裂纹的可能等多种因素有关同时热处理是一项技术性复杂影响工程质量较大的工序投资大且需要占一定直线工期牵涉到工程造价和施工进度这必须在设计阶段就统筹考虑其所需的费用和工期应列入概预算和发电进度中根据上述原因钢管需否作焊后热处理和采用何种方法属于设计考虑范畴应由设计规范或设计技术文件加以规定施工规范只在热处理工艺方面作相应规定本规范即按此原则修订但在修订说明中我们还是根据我们已收集和了解的资料作一些概略的介绍提供有关单位在对热处理问题作进一步调研论证和试验时的参考和线索将最新修订的钢材标准和已经鉴定并在压力容器上使用但尚未列入国家标准的新研制钢材以及国外生产的部分常用于压力钢管的钢材作为补充件或参考件列于附录近年来国产钢材标准变化很大原规范附录中所列的碳素钢和低合金钢标准均为年代标准现本规范附录所列均改为年代后期的标准即最新标准两者对照可以看出碳素结构钢标准中的已为级级钢代替压力容器用钢中的已为代替钢在压力容器设计中已不作为容器壳板用钢钢材标准中规定不保证冲击韧性要求只有在需方要求下可增作不同温度的冲击韧性试验故采用钢作压力钢管用钢时应根据工程所在地区温度板厚等情况提出相应的冲击韧性要求新颁发的钢材标准中级钢和压力容器用钢都规定了冲击韧性要求包括冲击值试验温度试样方向并且试样缺口已完全采用国际上通用的型缺口代替原来采用的型缺口低合金钢的抗拉强度在年代标准中只规定下限值对上限值未作规定现在上下限值都作了规定硫磷含量也有所降低这说明我国的冶炼技术进一步提高钢材性能进一步改善钢材标准就相应有所提高日渐接近国际标准并根据需方要求可以在出厂前作超声波探伤另一方面近年来有些电站设计已采用等容器用钢作为压力钢管用钢鉴于上述情况和水电施工单位多处于山区远离城市一般不易购到标准单行本故将上述这些钢材标准作为补充件在规范附录中列出以便查用近年来我国修建的几个高水头电站所采用的高强钢由于国内没有适用的高强钢故均采用进口钢材如日本的美国的等钢种国外压力钢管常用的钢材据我们所知除上述钢材外还有日本各钢厂生产的钢钢当然还有其他国家生产的钢材现在择其在国内外常用于压力钢管的部分钢材在附录参考件中列出供参考 压力钢管制造安装及验收规范条文说明至于国内在七五期间研制的级高强钢据我们了解通过鉴定的有下列两种武钢研制的钢钢是年国家科委安排由武钢和北京钢铁总院等单位研制目的是用于球罐年通过鉴定为推广该钢在球罐上的应用年国家科委又下达合肥通用机械研究所负责大型球罐用钢的应用研究课题的研究于年通过鉴定随着在江西萍乡用钢制造安装了第一台球罐钢是钢武钢采用先进设备和工艺冶炼故其碳硫磷含量低和值也低焊接性能好但单价较贵因武钢的常化炉等热处理设备是年代由苏联进口比较陈旧导致钢板表面有凹坑出厂前需用砂轮磨平有时有的钢板机械性能还不能完全控制在标准内现在该钢尚未列入国标也未转产武钢正计划改造常化炉等设备改造后可望材质能完全符合标准但这需要一个过程鞍钢研制的钢钢是和钢性能相当的普通调质钢研制目的是为大型高参数机械服务研制项目侧重于结合工程机械的使用特点研制深度广度不如钢性能也不如钢目前主要用于工程机械以薄板居多如果推广用于压力钢管则尚需根据钢管受力施工和运行的技术要求以及板厚等状况由钢研所再作一定的补充试验限于鞍钢现有设备大批量生产钢厚板也有困难厚板质量能否完全保证也是一个疑问鞍钢现正引进国外设备新设备投入运行后其质量可望进一步提高改善生产能力也会有所增长但这也需要一个过程其价格应当低于钢根据上述情况国产高强钢立即大批量用于钢管还有一定问题但本规范内容包括高强钢的制造焊接而实际上国内水电站压力钢管也已采用不少高强钢但所用的高强钢均为进口钢材终不能用国外钢材来写我国的规范也不能在规范上一个国产高强钢牌号都没有但要写入规范就要有依据就要有可靠性不能随意写上一个从现有国产级高强钢来讲钢无论从研制和实际使用的效果来看是最有希望先用于钢管的年新疆水利电力建设公司正在用此钢制作一无梁岔管板厚从到货的钢板看其中有一面有大面积打磨现象说明因钢板表面有凹坑出厂前是经过打磨的同时钢板单价也较贵但可节省外汇对国家还是有利并且在钢制压力容器规范中已将钢作为已使用的钢材写入第十章附录材料的补充规定补充件中附录补充件和正文同等有效据此我们也将钢列入附录补充件中正文上暂不写当然现在工程上少量采用钢制造几节钢管是可以的但采用的钢材必须和厂家言明要逐张检验挑选表面和内部质量完全符合标准的钢板通用机械研究所等单位年提出大型球罐用钢的应用研究总结报告中通过间接法看到钢存在一定的再热裂纹敏感性如果温度降至以下时再热裂纹敏感性明显降低但尚需控制钢材中硼矾的含量和施工中提高预热温度如和焊后立即进行后热等措施以防止再热裂纹的产生目前国内用钢已经制造安装的球罐壁厚均在以下由国外引进的壁厚也为均未进行焊后热处理针对现存情况我们认为在现阶段将钢用板厚度最厚规定为从而省去焊后热处理工序是合适的按有关规定厚钢板施焊时预热以上可省略焊后消除应力热处理本规范编写的目次章节划分条文图表的格式符号的应用以及附录补充件或参考件划分均按标准化工作导则标准编写的基本规定编写原规范中有关钢管制造焊接安装等条文约有条修订中删去条保留条但其中有三条在新的规范中分写成条故保留的为条增加条修订后的新规范共有条文条附录个 压力钢管制造安装及验收规范条文说明主题内容与适用范围简要说明制订本规范的内容及其适用范围引用标准列出了必须配合使用的标准计有中的附录和一般规定主要对钢管钢板标准和技术要求作了补充和修订条鉴于钢材标准近年来有很大改动提高故附录中特列出年代后期即最新的各类钢材标准标准中规定了钢材出厂前其性能和表面质量应达到的标准以及钢板使用的厚度提供设计和施工部门在选材订货和验收时作参考和依据如对钢材有更高或其他附加要求则应在合同中写明条附录增列了适用于制造钢管的部分国外钢材根据日本水门铁管技术基准第九条规定主要受压结构以及与其直接焊接的主要附属设备所使用的材料有焊接结构的轧制钢材中规定的钢材和压力容器用的钢材中规定的钢材以及焊接结构用的耐候性热轧钢材中规定的钢材或具有优于上述材料性质的钢材但根据我们收集的资料看日本目前钢管实际采用的钢材主要有相当于相当于钢在日本和其他国家的钢管上没有见到采用即也用得极少美国用于钢管的钢材是有二个级别的钢材一级钢材是正火钢二级钢材是调质钢是调质钢上述钢材都是压力容器用钢目前我国已建和在建电站钢管采用的国外钢材类别牌号和生产的国家见表条附录摘录了和标准中有关钢材的厚度的允许偏差以便验收和使用时检查核对条中规定了钢板超声波探伤简称超探应遵循的标准和其合格等级近年来不仅从国外引进的炼油化工装置等一些重要容器不分压力高低其钢板都要逐张进行超探以确保安全就是国内已建和在建的几个水电站钢管如鲁布革天生桥清江岩滩等其钢板是外购的都有超探要求也有个别电站所用的国外钢板是上级机关订购的可能订购时没有提出超探要求到货后经复查发现有较严重的夹层现象这就给工程带来麻烦和隐患年代我国钢厂不具备出厂前超探条件经过钢厂多年努力现在具备这方面条件如压力容器用碳素钢和低合金钢板厚板标准中就有超声波探伤检查一项至于保证等级由需供双方协议标准规定厚度大于的普通碳素钢和低合金钢也可逐张进行超声波检验检验方法由双方协商确定 压力钢管制造安装及验收规范条文说明表电站名称材料牌号供货状态使用厚度生产国家备注鲁布格电站正火日本钢管正火川崎重工用于作岔管肋板调质岔管调质和天生桥电站热轧日本瑞典一二条钢管用巴西钢板钢管正火巴西三四条钢管用日本钢板调质日本巴西五六条钢管用瑞典钢板瑞典清江电站调质日本钢管巴西岩滩正火德国钢板需否超探与钢管受力大小所用钢板的钢种板厚和运行条件等有关同时钢板如要求超探则其单价要贵故对此应由设计作综合考虑决定本条只规定钢板超探应采用的标准和其合格级别钢材探伤标准过去一直采用标准评定等级分为三级现在标准已颁发这是专业标准评定等级分为四级对钢板夹层缺陷按面积大小来划分等级除按缺陷面积大小划分外并增加不允许存在的一个缺陷指示长度的指标同时规定钢板周边板厚大于时以板厚为准及剖口预定线两侧板厚大于以板厚一半为准内一个缺陷指示长度不得大于或等于在探伤过程中如确认钢板中有白点裂纹等危害性缺陷存在时则应予判废不作评级现在钢制压力容器和钢制球形储罐都规定钢板超探按标准执行因规定比较全面严格故本条也规定按执行合格等级也参照和的规定制订条保留原条文只根据国家现行计量检定规程的规定增加了对使用的量具仪器和仪表作检定和周检的要求压力钢管制造直管弯管和渐变管制造原规范钢管制造的几何尺寸标准据各单位反映认为是可行的在修订本规范时我们又函询和查阅了鲁布格天生桥岩滩库里卡尼紧水滩和清江等电站的钢管制造标准要求和施工中执行情况实测记录这几个电站所采用的钢管制造标准基本均按照原规范标准从实测记录看一般都能达到有的还有一定程度提高已达到优良标准其中清江电站钢管制造也是按原规范的标准但在施工中有的项目要经过一定努力才能达到显得有些困难这主要是因为清江钢管采用的是高强钢正在制造的钢管厚度为是高强度调质钢强度高钢板又厚在大节组装或安装时钢管上不准焊任何压马用台车调圆架和压机调整要使较大的力才能将对口压平他们在调整过程中压机损坏很多即使如此他们基本上都达到原规范标准只是安装环缝的间隙和对口错边量有个别超标的天生桥和鲁布格电站钢管虽也有采用级高强钢制造的因其厚度只有和较清江钢管薄压缝时没有显得如此困难但环缝 压力钢管制造安装及验收规范条文说明对口错边量个别也有超过的根据上述可见原规范中的钢管制造标准对不同管径不同钢种不同厚度的钢板都能适用只是个别项目有些问题这进一步说明这部分条文是切实可行的据此本规范对这些条文予以保留只是个别的参照国内外有关标准加以修订由于本规范内容包括高强钢根据高强钢性能在制造中应制订相应规程以保证质量同时近年来有些钢管在施工中采用新的工艺对此也需要有相应的规程为此增订了一些条文高强钢缺口敏感性强不允许尖锐的缺口存在故条规定高强钢板上严禁用凿子或钢印作标志就是打冲眼也作了一定限制由于火焰校正瓦片弧度的温度高于调质钢的回火温度高强钢如用火焰校正弧度就要影响材质组织降低钢材机械性能故条中规定严禁使用高强钢和低合金钢厚板在卷板时如果卷板前不清除浮锈或卷板过程中不及时清除新掉下来的浮锈当这些锈皮聚积于上辊和钢板之间经过多次辊卷逐渐将锈皮压入钢板中形成压痕这在龙羊峡白山天湖天生桥清江等电站钢板卷板过程中都或多或少出现过故条中提出注意防范条条文中规定碳素钢和等允许冷卷或热卷但高强度调质钢应冷卷因为热卷要使其材质劣化这在日本水门铁管技术基准第节第条管体钢板的加工条文的解释中也指出当钢板很厚超过卷板机或压力机的加工能力不妨将钢板加热后进行热卷加工但如果因加热使材质发生变化时就不得采用热卷加工方式另外日本其他有关资料也有如下的规定非调质钢板冷卷热卷均可热卷时加热温度为加工温度在以上也有资料介绍加热温度为终止温度不低于调质钢板原则上要进行冷卷不提倡进行热卷但当不可避免要进行热卷时其加工温度应按下列要求处理加热温度以下重新热处理工艺淬火在搅动的水中回火但调质钢要热卷再热处理等问题最好事前进行协商关于欧美的情况则有如下的介绍近年来根据压力容器大型化的要求国外压力容器制造广泛采用了调质高强度钢以减薄压力容器壁厚因而在压力容器制造过程中必须考虑调质工艺调质的方法有四种制造厂购入调质完毕的钢板由制造厂进行冷弯加工焊接及应力消除制造厂购入未经调质的钢板由制造厂热弯或热压成瓦片形式分别进行调质后用低输入热量的焊接方法制作成筒节制造厂购入未经调质钢板经制造厂热弯卷成型用大输入热量的焊接方法焊成筒节整体调质锻造成整个筒节然后将筒体调质其中方法适用于薄板方法适用于锻造容器的工厂一般压力容器制造厂常选择或方法选用方法的制造厂可以配备较小的淬火槽采用方法的制造厂配备较大的淬火槽或其它装置结合国情国内一般工厂还不具备上述热卷和重新调质的设备即使有少数工厂具备有上述设备因钢管直径大节数又多处理后很难完全保证质量同时造价很高在现阶段调质钢瓦片应当以采用冷卷为好条表的注即是这样规定的条中表规定的允许冷卷的内径和壁厚的关系是按钢制焊接压力容器技术条件编写的规定如下冷成型筒体厚度符合下列条件者应进热处理 压力钢管制造安装及验收规范条文说明碳素钢类似的材料其他低合金钢指壁厚下同规范是修订规范而成现已被钢制压力容器规范所代替但这条条文在二次修订中始终保留未变规范修订说明中对此条文作如下的说明关于冷卷筒体的规范规范是参照年兰州普低钢会议提出的指标即当时冷卷后应进行热处理并经卡彼得和费洛德提出和外层纤维应变公式核算后确定卡彼得和费洛德提出的外层纤维应变率应控制在实际上为安全起见值控制在和就是按钢材强度级别不同分为上述两个档次进行规定至于其他低合金钢包括那几种牌号的钢材在规范上未作说明但根据压力容器用碳素和低合金钢厚钢板标准中所规定的低合金钢计有四种钢材这四种钢材屈服强度等级不同有的是热轧钢有的是正火钢和正火加回火钢都不是调质钢我们也查阅了国外规范和其他有关资料收集到的只有苏联法国和西德的规范苏联水工建筑物机械设备和金属结构的制造及安装技术规范中规定钢板弯曲时当弯曲直径大于壁厚下同允许冷卷苏联国家标准钢结构标准也有同样的规定苏联水电站钢管道一书则规定钢管允许冷卷最小比值是碳钢和低合金钢高强钢和增强钢法国水工协会于年出版的法国压力钢管技术规范中将钢材按屈服强度的不同分为三个挡次大于小于或等于为一个档次大于小于或等于为一个挡次大于小于或等于为一个挡次冷加工引起的硬化用应变率表示应变率超过下列数值需要热处理大于钢大于钢大于钢由上可见这两国的规范也是按钢材强度不同分挡次规定热处理要求但比我国压力容器规范严西德受压容器规范年版规定对于冷卷筒体最外层纤维的伸长率不允许超过可见国外规范对筒体允许冷卷的规定存在较大的差异我国有关单位向国外咨询其答复也有差异这可能是由于所采用钢材的性能和强度级别等不同也可能对工程具体情况和各种有关因素有不同的考虑或尚有其他附加规定我国压力容器规范有关碳素钢和低合金钢允许冷卷的条文已颁发执行年中间经过两次修改该条文均保留不变说明是可行和安全的压力钢管的低合金钢为屈服强度不高可以按照压力容器规范规定并且和钢管设计规范的规定也保持一致条表就是据此编写的高强度调质钢就不同了我国压力容器规范没有涉及调质钢高强度调质钢强度高低温韧性好级调质钢就存在一个问题有的调质钢在消除应力退火后不像非调质钢那样会使由于冷卷加工和应变时效损失的缺口韧性得到恢复却反会出现回火脆性和析出回火硬化使韧性有较明显的降低有的甚至有出现再热裂纹的可能但有的韧性降低不明显因此需要慎重对 压力钢管制造安装及验收规范条文说明待这与钢材所含合金元素多少和类别材质性能板厚消除应力热处理温度及其时效敏感系数大小等众多因素有关故调质钢允许冷卷的应变率值和热处理的规范应根据工程具体情况和采用钢材的性能强度等进一步作充分调研论证和实物试验再行规定规范不宜硬性规定注即按此规定从上可见管径很小管壁很厚的高强钢钢管其卷板焊接热处理等工序都存在一定难度如条件允许能通过改变钢管受力状态将钢管单独受力改为与钢筋混凝土联合受力或提高钢板强度等级以减少管壁厚度从而简化钢管加工工序如条件不允许无法避免则钢管应委托国内外有相应的大型先进的卷板和热处理设备并富有成熟经验的工厂采用有效合理的工艺进行加工以保证钢管质量满足电站长期安全运行的需要总之要保证工程质量和钢管的长期安全运行鲁布革和天生桥电站钢管安装环缝采用型坡口背面带垫的安装型式采用这种安装方式在钢管制造时对钢管周长差钢管纵缝焊后弧度偏差钢管圆度要求严格尤其钢管上焊有加劲环的装上加劲环后刚性增大再要调整圆度就很困难必须在装加劲环前将钢管圆度调好否则就会给安装带来困难甚至不能装上故在条中作了相应规定钢管纵环缝的错边量原规范规定为纵缝为且不大于环缝为且不大于原规范修订时参照一机部二机部等规范修订一二机部规范如对纵环缝错边量规定是纵缝为且不大于环缝为且不大于规范年修订为其纵环缝错边量规定是纵缝为且不大于环缝为壁厚壁厚时壁厚且不大于年规范又加修订列入钢制压力容器作为该规范第十章制造检查与验收中修改后的错边量数值见表表按焊接缝类别划分的对口错边量对口处的名义厚度纵缝环缝且不大于且不大于修订的理由是规范的规定与年代末年代初国内主要用中薄板生产压力容器的状况相适应目前随着大型厚壁容器日益增厚有的厚达再沿用规定就不科学了这不仅难以做到且无此必要因为对口错边量对容器应力分布的影响主要取决于错边量数值与容器厚度的比值为此在编制时就按照中的相应条款修订成表 压力钢管制造安装及验收规范条文说明日本水门铁管技术基准规定为纵缝为厚度为为环缝为厚度为为从上述可见原规范的规定值较和规定值严和日本钢管规范相比较薄板日本严于我国厚板我国严于日本实际上纵缝在自由状态下组对错边量易于调整一般都能控制在以下天生桥能调至左右环缝是两节或两节以上钢管的组对钢管均已焊成整节由于存在相邻钢管周长差不同纵缝焊后变形偏差和圆度不同等因素厚板要使其错边量控制在以下就必须强行组对这就使焊缝出现很大内应力影响焊缝质量甚至产生裂纹前述清江电站厚板高强钢钢管难以压缝即是一例据此对条进行适当修改对某些项目质量偏差规定了最大限值钢管圆度大小与钢管的刚度有密切关系影响钢管刚度的因素主要有管径大小钢板厚度加劲环本身刚性单节钢管上安装加劲环的圈数装不装内支撑内支撑是井字形还是米字形如果管径大钢板不厚又不设加劲环或者钢管长度较长但中间只设一个加劲环与两端相距较远当然太近了也不好宜在左右又不装内支撑则虽然钢管调得很圆加劲环也按工艺要求装焊终因刚性不大一经吊动或由竖立位置转为平放位置钢管将会下蹋和变形这是自然现象因此要保证钢管圆度不单纯是制作安装问题设计时就应予以考虑管内装米字支撑对保证钢管圆度效果较好但费工费料尤其拆除时不仅费事且易出事故和损坏油漆为保证支撑不因钢管运输或组对时发生变形导致支掌出现松动现象从而造成支撑连片倒下发生恶性事故因此支撑又不得不焊在管壁上拆除支撑后其焊接处须用砂轮磨光对高强钢在施工初期和必要时还应经磁粉或渗透探伤但圆度偏差过大对钢管组对不利因此确定一个切实可行的圆度偏差是必要的原规范规定制作为安装为经多年施用实际证明是可行的并且和设计规范规定也是一致的古里电站管径招标文件中对圆度要求也为鉴于现在钢管管径愈来愈大故这次修订时特规定了最大限值制作为安装为根据岩滩钢管管径的实践经验在装有米字内支撑的情况下是可以达到的对圆周长偏差同样也规定了最大值岔管和伸缩节制造岔管和伸缩节制造技术性较复杂尤其伸缩节的制造质量要求高否则会造成漏水原规范对岔管制造的条文不多原规范只在第条规定岔管主支管管口中心距离的偏差不应超过这次修订后参照鲁布格电站岔管日方组装成整体后的出厂实测记录见表使岔管组装后验收记录更为完善全面具体项目和标准见本规范条表球形岔管组装标准原规范未作规定这次修订中也未能收集到这方面资料现本规范中条中两项球壳板标准是参照钢制球形储罐写成第条球岔组装成整体后的质量标准是参照日本川崎重工厂厂标编写而成表项目部位设计尺寸极限偏差实测尺寸偏差简图管长 压力钢管制造安装及验收规范条文说明续表项目部位设计尺寸极限偏差实测尺寸偏差简图主支管圆度周长度两支管中心间距水平管口垂直度曲率合格压力钢管安装压力钢管安装基本上保留原条文只略作更动将明管安装和埋管安装分列明管和埋管的安装中心偏差不再如原规范分为两个标准而是列为一个标准统一按明管标准本规范中对钢管尾工提出了较严格要求过去我们对钢管尾工不重视对工卡具吊耳拆除用大锤硬敲以致撕裂母材有的在母材上造成凹坑对内支撑拆除同样也损伤母材而对出现的凹坑有的根本不加焊补有的也就随意点焊完事对拆除和焊补后的残留痕迹和高出部分也不用砂轮磨平这对高强钢尤其不利因高强钢缺口敏感性强故除磨平外有的还要求作磁粉或渗透探伤以免存在微裂纹留下稳患据此在条条作了相应规定对钢板上凹坑的焊补在条中也规定了相应的工艺要求以保证焊补质量改变过去钢管装完钢管表面出现不光滑不平整的现象当然这样做要增加一定的工程量但可采用新的工艺措施来解决鲁布格电站钢管压缝采用工卡具他们事先将需用工卡具的位置考虑布置好这样可以将应焊在钢管上固定工卡具的钢块事先在钢管厂按布置的位置按焊主缝同样的工艺要求如预热严格烘焙焊条等焊在钢管上同样焊接内支撑时也是先按预定位置在钢管上按同一工艺要求先焊上一块钢板然后再 压力钢管制造安装及验收规范条文说明在其上焊接内支撑这样可避免临时随意施焊不保证焊接质量且可减少应力拆除时用碳弧气刨或氧乙炔火焰在离管壁以上处将固定块切除然后用砂轮磨平保持管壁光滑对高强钢在施工初期和必要时用磁粉或渗透探伤这就是说在刚开始拆除工卡具和内支撑时为检查有无微裂纹存在可逐个进行探伤检查经过一段时期检查如没有发现裂纹则可改为抽查抽查是针对这些没有按工艺施焊和清除残痕的部位或组对时应力较大处的工卡具残痕天生桥和清江电站已采用新的工艺措施代替工卡具压缝这样当然更好了压力钢管焊接焊接工艺评定过去水电系统金属结构焊接都按规范或临时编写的焊接工艺规程施焊焊前不作焊接工艺评定进行焊接工艺评定是确保工程质量的一项重要措施在制造钢管前根据图纸技术条件结构特点施工条件及工艺过程进行焊接工艺评定解决在具体条件下的实施合格焊接工艺这个问题可见焊接工艺评定只是在具体条件下的工艺试验焊接工艺评定报告中提供了焊件接头性能在进行焊接工艺时若性能不合格可以改变工艺重新评定直到评定合格为止这就避免用产品当试板以经验代替试验的现象而是采取事前通过试验根据试验成果结合实践经验编制焊接工艺规程来指导施工这样编制的规程就切实可行能保证焊接质量年以前我国没有正式颁发有关焊接工艺评定标准的单行本年机械化工两部及石化总公司批准颁发压力容器焊接工艺评定标准这可以说我国有了第一本单独颁发的焊接工艺评定标准该标准参照美国标准美国机械工程师学会锅炉及压力容器规范第九卷焊接和钎焊评定进行编写年能源部颁发了火力发电厂锅炉压力容器焊接工艺评定规程这本评定规程主要也是参照美国锅炉及压力容器规范第九卷结合火电厂具体情况编写的这两本标准涉及钢材面广计有低碳钢普低钢低合金耐热钢马氏体热强钢马氏体不锈钢铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢涉及焊接手段的计有气焊手弧焊埋弧焊熔化极气体保护焊钨极气体保护焊电渣焊耐蚀层堆焊涉及的有气焊手弧焊埋弧焊钨极气体保护焊涉及试件种类的均有板状试件管状试件和型接头试件压力钢管则不然无论钢材焊接手段和试件种类均要简单得多钢材只有低碳钢低合金钢和高强钢三种焊接手段主要只有手弧焊和埋弧焊焊接试件主要只有板状试件和型接头试件但压力钢管也存在较压力容器和锅炉复杂的一面一个压力容器或锅炉多数是由一种钢材和一种厚度的钢板制成压力钢管则不然如鲁布格是由四种不同强度等级的钢材组成厚度也各不相同日本下乡电站只有两种钢材和但钢板的厚度为厚度变化范围较大可见压力钢管焊接与压力容器焊接和锅炉焊接有其共性但也有其特殊性如果简单地规定压力钢管焊接工艺评定按照或执行则使用单位会感到无所适从可能导致各行其事各取所需分散性很大事实上两者都以的规定为依据其基本原则是相同的仅结合使用对象的不同而有所侧重和修改近年来我国修建的几个电站如鲁布格清江天生桥岩滩和承包尼泊尔的库里卡尼电站都作了焊接工艺评定试验可供借鉴故本规范编写是参照了国内已颁发的几个规范和上述几个电站的焊接工艺评定实例也对照了美国和日本标准中有关焊接工艺评定的规定编写而成其中有关试样的制备试样的形状尺寸试验方法评定标准以及评定报告的格式则基本是按照焊接接头机械性能试验方法和 压力钢管制造安装及验收规范条文说明中有关规定故将这部份内容列入附录这样也压缩了正文的篇幅岔管管壳板与肋板的角焊缝属于对接和角接的组合焊缝是主要受力焊缝这种焊缝作焊接工艺评定试验时和一般角焊缝不同除做角焊缝焊接工艺评定外还应采用管壳板和肋板的各自最厚板制作板状试件作焊接接头机械性能试验同时在焊接前应作斜型焊接裂纹试验窗形拘束裂纹试验和型窗框式裂纹试验以确定其所需的相应预热温度焊接的基本规定和工艺要求焊接基本规定和工艺要求基本保留原规范中的条文鉴于本规范内容包括高强钢同时原规范的条文中有些内容需要补充修正故增加和修订了一些条文现说明如下为和钢管设计规范协调一致考虑某些焊缝的重要性第条焊缝分类中一类焊缝增列厂房内明管指外壁未包混凝土的钢管和岔管的环缝以及闷头与管壁的连接焊缝这在钢管设计规范中已经列入二类焊缝中增列人孔颈管与管壁和顶盖的连接焊缝和支承环的对接焊缝和主要受力角焊缝这部分焊缝原规范和钢管设计规范皆未列考虑这部分焊缝过去一般均由不合格焊工施焊焊后也不探伤如果这些焊缝破裂会有一定后果为此列入二类焊缝以引起重视预热是保证焊缝质量的一个重要措施其作用如下使接头附近的温度梯度平缓减少引起残余应力热应力和收缩力可以防止裂纹出现和减少变形由于减慢了冷却速度热影响区的硬化程度变小可保持其延性由于溶解氢析出的时间变得较为充裕故可防止氢脆化引起的冷裂由于预热可以去除坡口潮气可以减少气孔的形成和溶敷金属中氢的含量预热温度通过裂纹试验确定裂纹试验是在试验室进行与现场条件有一定区别一般实际采用的预热温度应在试验的温度上加一个裕度为左右同时国内外有的规范对不同钢种不同厚度钢板都规定了不同的预热温度可以供参照现将国内几个规范规定的预热温度列于表日本水门铁管技术基准对钢管的预热温度的规定见表从上述可见原规范和规范相比较规定要预热的钢板厚度要厚就是说同一厚度的钢板按原规范不要预热按其他规范要预热预热温度二者均规定为这主要因为原规范是在年代末修订当时没有像远红外线这样的预热设备钢管要预热很困难于是将要预热的板厚放宽表规现场设备工业管道范钢制球形储罐名焊接工程施工及验收厚称原规范规范度钢材牌号预热温度 压力钢管制造安装及验收规范条文说明续表规现场设备工业管道范钢制球形储罐名焊接工程施工及验收厚称原规范规范度钢材牌号预热温度表焊接方法板厚钢材牌号不采用低氢型焊条采用低氢型焊条的手工电弧焊的手工电弧焊无要求无要求主要为抗拉强度钢材相当无要求于和无要求主要为抗拉强度钢材相当于和主要为抗拉强度和钢材钢相当于即为高强钢注表内的分别作如下说明当气温在时进行适当预热原则上应使用低氢型焊条只能使用低氢型焊条从和日本钢管规范看他们是按不同钢种不同板厚规定不同预热温度这是合乎科学的鲁布格天生桥和清江电站的钢管预热温度就是参照日本钢管规范制订的鲁布格对相当于天生桥对相当于都是规定厚度大于就开始预热清江电站也十分重视预热这三个电站钢管焊缝的无损探伤结果一次合格率基本在以上质量良好加强预热管理是其原因之一可见预热是保证焊缝质量主要措施之一据此本规范条对预热温度就是按照这个原则制订的在焊接过程中控制合适的层间温度是必要的是获得优良焊缝金属必要条件之一温度偏高使焊缝强度下降晶粒粗大低温冲击韧性下降故层间温度最低不得低于预热温度最高不得大于某一界线的温度上海电力修造厂和北京钢铁研究总院在研制钢的配套焊条新结焊条时他们对不同层间温度的熔敷金属机械性能作了试验其结果见表从表可见最佳的层间温度宜控制在之间这不仅对高强钢有这样要求对低碳钢和低合金钢也是如此据十四局机电安装工程公司吴邦庆同志所撰写的层间温度对钢焊缝冲击韧性的影响一文中介绍根据他们试验结果表明当层间温度为时的焊缝金属冲击韧性下降三块试验片中有两块低于规定时为 压力钢管制造安装及验收规范条文说明岩滩电站钢管钢材为相当于规定焊接时层间温度要控制在最高不能大于焊接工艺评定的条文中也规定对有冲击值要求的焊缝焊接时当层间温度高出评定温度以上需重新评定据此在条中规定层间温度应不低于预热温度且不高于表性能层间温度室温焊后立即进行后热处理可以减少熔敷金属中的氢含量避免出现氢致裂纹同时可以降低焊缝区硬度故作为焊接工艺的评定的一个项目但一般规范上对此也作了规定本规范在条对应作后热处理的钢种板厚后热温度和时间也作了相应规定在修订说明中曾谈到关于过去对定位焊和工卡具的焊接不重视问题这次在条和条中作了相应规定着重强调了对预热和引弧熄弧等应注意事项至于对工卡具和内支撑拆除则应按条规定执行线能量大小对焊接部位的冲击韧性有很大影响对高强钢尤为显著这是被许多试验所证实的据介绍如果手工焊的线能量提高到和低碳钢一样达到会使熔合线的冲击值降到所以应严格遵守线能量的规定对级钢如线能量过大缺口韧性也将显著降低鲁布格电站钢管的手工焊焊接工艺试验规程中原则上规定线能量厚厚厚的下限值为上限值为钢厚的下限值为上限值为上述钢板厚度均为该钢种在这条钢管上应用的最厚钢板是岔管的管壳板本规范在第条中参照规范规定了应测定和控制线能量的钢种和其厚度测定线能量大小自动焊可以通过自动焊机上的电流电压表以及确定的焊接速度求出手工焊可以根据所用交直流焊接电源的不同用交流或直流嵌形电流表测出电流再根据当时的焊接 压力钢管制造安装及验收规范条文说明电压和焊接速度算出线能量也可对某种钢材通过线能量试验规定焊接时每根焊条应焊接的长度算出焊缝检验外观检查外观检查我们过去不重视往往不细致检查现在有些单位在这方面已引起重视有所改进这次修订中按照焊接质量保证钢熔化焊接接头要求及质量评级和钢结构焊缝外形尺寸并参照钢制压力容器规范的规定结合水电系统的具体情况将焊缝缺陷按焊缝类别也分为三级根据焊缝重要性的不同列出了相应的外观质量要求检查项目较原规范规定的增多无损探伤人员技术资格鉴定考试根据无损探伤人员技术资格鉴定规则的规定无损探伤人员考试分的两种考试一种是通用考试它是指无损检测人员必须了解的基础知识和实践能力的考试这种考试的水准在各个工业部门之间应该是一致的考试合格发给通用技术资格证书这种资格证书在各个工业部门之间应相互承认只有持有通用技术资格证书者才能进一步参加工业部门考试工业部门考试是指按该工业部门特殊要求在通用考试基础上进行的补充考试考试包括该工业部门所用的特殊检测设备的使用校正产品生产工艺知识专用的规范标准法规和验收标准等经过工业部门技术资格考试和资格验证合格的报考人员才发给工业部门技术资格证书据此本规范条制订了相应条文无损探伤百分比的规定无损探伤是保证焊缝质量手段之一一二类焊缝应进行无损探伤已如修订说明中所说的原规范和钢管设计规范规定的探伤百分比是按焊缝的重要性来规定我们认为探伤百分比不仅与焊缝重要性有关且与钢种和钢板厚度有关钢板愈厚焊接的层数与道数愈多出现缺陷的机率就愈高高强钢缺口敏感性强对焊缝质量要求严如有裂纹等缺陷漏检会给钢管安全运行留下隐患因此应当按焊缝重要性钢种和板厚三者作综合考虑进行规定为好日本水门铁管技术基准对探伤百分比规定得较笼统规定对于压力钢管主要受压结构其检查长度必须超过总长的各电站执行也不一致如大平等电站规定纵环缝每拍张玉原电站规定纵缝环缝丁字接头全拍奥吉野则规定按表要求检查其检查手段均为射线表钢材纵缝环缝另外对无损探伤质量等级标准按标准该标准规定板厚大于以上级为合格小于以级为合格由上可见日本也考虑了板厚焊缝重要性和钢种三个因素钢制压力容器规范规定容器中的类和类焊缝凡符合下列条件之一者需采用图样规定的探伤方法进行百分之百射线或超声波探伤检查名义厚度大于的碳素钢名义厚度大于的钢制容器名义厚度大于的和奥氏体不锈钢制容器材料标准抗拉强度的钢制容器由上可见也是考虑了上述的三个因素因此按这三个因素来确定探伤百分比是比较合理的 压力钢管制造安装及验收规范条文说明日本的探伤百分比虽少但其一次合格率很高多在以上这主要是他们在焊接中对每道工序如焊条烘焙坡口除锈层间清扫背缝清根修磨预热后热等均能严格按规程执行精心施工所致结合我国国情目前焊缝无损探伤百分比不宜减少在修订说明中已说到无损探伤百分比多少与焊缝系数等有关应由设计来定近年来已建和在建电站的招标文件中规定的无损探伤百分比多数高于设计和施工规范的规定值据此我们以本规范规定要求作为必须达到的百分比即是最低的保证值如设计单位另有规定则按规定办无损探伤手段用超声波或射线可任选一种对重要工程如采用超声波探伤对一类焊缝可以酌量用射线复验无损探伤等级评定标准近年来所执行的标准是射线按标准评定超声波探伤按标准评定年超声波探伤又颁发了标准该标准将检验等级分为三级其中级适用于压力容器故本标准规定钢管的一二类焊缝分别以标准中的和作为合格级别和标准中的级为合格标准相对应缺陷的处理和焊补过去对焊缝内部缺陷和管壁表面凹坑的处理和焊补不够重视以至有的内部缺陷焊补有反复补三四次的表面凹坑的处理焊补有的则更是敷衍了事为此本规范在条中作了较细致严格的规定压力钢管焊后消除应力热处理本规范的修编原则中已详细阐述了钢管需否作焊后热处理以及采用热处理的方法属于设计范畴必须由设计规范或设计技术文件规定本规范只对热处理工艺作出相应的规定条即据此规定从热处理效果讲炉内整体热处理效果较局部热处理好如有条件当然以在炉内作整体热处理为好但这需要具备相应的设备造价也高有些水电工地没有条件作整体热处理有的就采用局部热处理局部热处理效果不如整体热处理但需要的设备较简单耗资也少钢制压力容器规定类焊缝即环缝以及缺陷补偿允许采用局部热处理日本水门铁管技术基准第节第条规定对现场焊接的大直径管大型结构的焊接接头等难以整体地进行消除残余应力的退火的场合可代之以局部退火或采用预热以及其它有利于提高焊缝性能的办法日本工业标准规定对局部热处理加热范围纵缝应从焊缝中心算起两侧必须是各为焊接区板厚倍以上如果是环缝则在焊缝最宽部位的外侧倍板厚以上范围内加热由上可见对纵缝的热处理要求较环缝严格本规范条就是参照上述两个规范的规定制订的我国已施工电站的钢管岔管有的是作炉内整体退火如南亚河岔管由夹江厂制造委托德阳二重厂在炉内作整体退火渔子溪一级和猫跳河岔管是在现场建造的土退火炉内作整体退火天湖电站的钢管管段和岔管在制造厂炉内作整体退火有的则作局部热处理如渔子溪二级电站岔管采用局部退火其设备采用上海永鑫电器厂生产的型局部热处理系统根据他们测定的数据分析认为局部退火在升温和恒温阶段对于原有的内应力起到了一定的消除作用但在降温阶段局部加热部位的冷缩受其它部位的约束冷缩不自由而产生了新的应力故其效果比整体退火差但可起到一定的改善内应力作用从某些试验结果表明局部热处理后峰值残余应力约下降但拉应力宽度有较大增加重要的是作局部热处理时必须严格控制温度和温差内外壁温度应力求均匀在加热带以外应予保温以减少温度梯度防止产生更大的热应力和影响母材性能如白山 压力钢管制造安装及验收规范条文说明电站钢管板厚材质为有一条纵缝曾作局部热处理结果出现反常现象退火后应力普遍增高这主要可能是由于热处理工艺不当存在较大温度梯度所致碳素钢低合金钢的热处理温度以及热处理升温降温速度和恒温时间各有关规范的规定没有多大差异如现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范的规定和日本规定基本相同条和条即是参照这两个规范的规定制订高强钢的热处理温度总的原则是低于回火温度但不同牌号的高强钢有各自的最佳热处理温度应通过试验确定故在表的备注中加以说明高强度调质钢在作焊后热处理时如温度控制不当会出现回火脆性和析出回火硬化故高强钢在退火前应作多项试验以验证热处理前后的焊缝机械性能和其他焊接性能如日本下乡电站的岔管管壳板厚材质为肋板厚材质为耐层状撕裂钢在焊接前就作了多项试验包括斜型焊接裂纹试验窗形拘束裂纹试验退火前后焊接接头性能试验等退火前后的焊接接头性能见表日本奥氏作第一电站岔管管壳板厚为肋板厚材质为其退火前后的机械性能见表和表从上述表中可见退火后焊接接头的拉伸强度和冲击韧性均有所下降但均在设计值以上说明可以进行退火处理但在退火过程中必须严格按试验确定的规范进行应在炉内作整体退火条即是对高强钢在热处理前应进行试验的规定表下乡电站岔管焊接接头退火前后的机械性能试验项目试验结果备注焊热处理前抗拉强度接热处理后接头焊缝金属机熔合线热处理前械冲击韧性热影响区性焊缝金属熔合线热处理后能热影响区表奥氏作第一电站岔管退火前后焊接接头拉伸试验成果屈服点抗拉试验项目有无退火备注无手工焊断在钢板有表奥氏作第一电站岔管退火前后焊接接头冲击试验成果项目有无退火无手工焊有钢管需否作焊后热处理已如前述由设计规定虽然如此我们也拟提供一些有关资料 压力钢管制造安装及验收规范条文说明供参考探讨国内有关规范的规定我国钢管设计规范第条规定钢板厚度超过下列数值应作热处理和钢制压力容器规范条规定容器纵缝环缝类焊缝处的母材名义厚度符合以下条件应进行热处理碳素钢厚度大于如焊前预热以上时厚度大于厚度大于如焊前预热以上时厚度大于厚度大于如焊前预热时厚度大于任意厚度的其它低合金钢将上述两个规范加以比较很明显看出的规定就是在规定的基础上放宽而在实际施工中钢管没有按这个规定执行如白山电站龙羊峡电站刘家峡电站部分钢管的板厚都超过规范都没有作焊后热处理和钢管相连接的蜗壳其厚度比钢管更厚但已安装的蜗壳基本未作焊后热处理国外有关规范的规定日本水门铁管技术基准第节第条规定在下列场合必须将焊好的接头在炉中退火板厚超过的管体纵向接头符合下式的场合板厚钢管内径在岔管的各种加强构件上焊缝集中且认为残余应力影响较大的场合炉中退火的方法应遵照日本工业标准焊接后的热处理方法的规定对现场焊接的大直径管大型结构的焊接接头和修补的焊接接头等难以整体地进行消除残余应力退火的场合或者认为强度上没有问题的场合可代之以局部退火或者采用预热以及其它有利于提高焊缝性能的方法如级调质钢材那样已作过调质的在使用上不可能出现脆性破坏的钢材或者消除应力的退火会对材质带来不利影响的钢材即使符合上述项的规定也可不进行退火日本压力容器的构造中项规定球壳厚度大于在进行以上预热后也可不进行处理日本高压气体安全协会年制定的高强度钢使用规范中项也有同样的规定美国锅炉及压力容器规范年版压力容器第一册中表是如下规定的碳钢和低合金钢的焊后热处理要求公称保温按公称厚度在公称温度下最少保温时间材料温度最低到超过超过值组别超过每增加超过每增加最小时间增加又时间增加又注略除属注情况外符合以下条件者必须进行焊后热处理对于超过公称厚度的材料超过公称厚度的材料必须进行焊后热处理除非在焊接时采用的最低温预热温度时的外略略 压力钢管制造安装及验收规范条文说明表中材料值组别钢材包括美国水力发电工程规划设计导则压力管道一书中规定如下钢管包括特别的连接件厚度超过英寸即就应进行热处理这对用于低温的设备更为重要在特殊的情况下经过设计者作了全面分析环缝厚度不超过英寸即纵缝厚度不超过焊后热处理可以省略但材料应有合适的韧性所有的焊缝都应进行过充分的预热注美国水力发电工程规划设计导则压力管道一书于年由美国土木工程学会能源部批准发行全书共五卷日本压力容器焊后热处理一书中谈到和牌号的碳素钢如焊接性能较好钢材性能优良则可省略焊后热处理的最大厚度为等高强钢其化学成分制造方法都接近低碳钢如钢材低温韧性良好施工过程中能正确施焊热影响区的淬硬倾向并不显著焊接区韧性也较好其最大可省略热处理的厚度也为有关日本水门铁管技术基准对第节第条条文的解释在第节第条的条文中规定的板厚超过的纵缝以及焊缝集中且认为残余应力影响较大的场合如岔管加强板和壳体相连的角焊缝必须在炉中退火但同条中又规定如级调质钢在使用上不可能出现脆性破坏或者退火会带来材质不利即使符合上述条规定也可不进行退火理由何在年版和年版水门铁管技术基准作了如下解释年版日本水门铁管技术基准对此条的解释是如果采用较低焊缝系数见条级调质钢可以不作消除应力处理由于有大量的产品和在应用上大量实际成果年版日本水门铁管技术基准对这条的解释是高强度调质钢通过退火后出现回火脆性和析出硬化引起材质劣化级调质钢与抗拉强度相同的级非调质钢相比其合金元素含量一般较少所以碳当量也低如果从发生脆性破坏方面来看即使残余应力较大仍远比其它钢种安全从压力钢管闸门等使用状态考虑对于通常使用的板厚范围内除了特殊情况外很少必须考虑断口转变温度低于左右的情况从上述两个版本的解释理由来看一个是基于实践经验一个是基于调质钢低温冲击韧性和无塑性能转变温度低以及退火不当反而导致材质劣化的理由但日本在实际工程上是如何执行规定的为了了解日本各电站在钢管施工中如何执行焊后退火问题我们收集了一些资料现列为表从表可以看出厚度基本控制在以下超出时即采用对基本控制在以下超出时改用这样设计的目的回避退火可能是原因之一奥多多良木电站钢管有节钢管厚度为这节钢管均在现场修建的退火炉内作整体退火其余以下的均未作退火但近年修建的下乡电站有几节钢管其板厚超过为也未作退火处理 压力钢管制造安装及验收规范条文说明表日本部分已建电站钢管钢种及厚度和消除应力退火情况钢种国有否作消除电站名称名应力退火板厚新丰根在施工总结中未有作消除应力退奥清津火的记载在施工总结中未有作消除应力退奥吉野火的记载在施工总结中未有作消除应力退新高濑川火的记载在施工总结中未有作消除应力退沼原电站火的记载板厚未作退火但有节奥多多良木厚在现场整体退火管径为在施工总结中未有作消除应力退大平火的记载日在施工总结中未有作消除应力退南原火的记载在施工总结中未有作消除应力退奥矢作第二火的记载本在施工总结中未有作消除应力退第二沼泽火的记载在施工总结中未有作消除应力退玉原火的记载在施工总结中未有作消除应力退俣野川火的记载在施工总结中未有作消除应力退本川火的记载在施工总结中未有作消除应力退今市火的记载在施工总结中未有作消除应力退天山火的记载在施工总结中未有作退火记载下乡经函询未作退火处理钢管只有少量几节管径为为弄清这个问题我们曾函询住友金属株川崎重工株和日本钢管株等单位有关级钢管焊后热处理问题他们复涵各有看法但大致相同可归纳如下按水门铁管技术基准有关规定执行有的也指出技术基准条文中对级钢管需否热处理规定得不清楚但在日本一般对级钢管不作热处理除非是焊缝集中残余应力影响很大的部位如岔管的管壳和加强板间的角焊缝因为在现场进行热处理很困难热处理后焊缝韧性要降低至于板厚超过多少应热处理没有规定由业主和施工单位商定只有住友金属株回答是他们认为级调质钢当板厚在以下可不作热处理由上可见钢管纵缝是在自由状态下施焊残余应力影响不大如选用的级高强度调质钢低温韧性高材料性能优良稳定焊接质量有保证则板厚以下钢管可以不作热处理但没有在规范上见到有这样明确的规定同时在现有的个别工程上板厚超过的也有不作热处理的 压力钢管制造安装及验收规范条文说明美国过去没有颁发针对压力钢管的规范从最近才了解由美国土木学会和能源部批准发行一本美国水力发电工程规划设计原则一书我们对美国的情况了解不多从已收集的资料看古里工程钢管用的是板厚在技术条件中规定厚度超过的钢管纵缝应进行热处理环缝超过的可不进行热处理但这部分焊缝要射线探伤焊缝内外表面应作磁粉探伤美国大古力电站钢管管径钢材钢板最厚为没有进行退火处理但作了水压试验对底部的闷头厚和两个出入管嘴作了焊后热处理通过上述可见钢管焊后热处理的目的主要是防止脆性破坏对多厚钢板可省略焊后热处理对碳素钢和低合金钢国内外规范规定较明确规定了两个限值一个是一个是一般是按板厚超过的钢管纵缝应作焊后热处理厚钢管纵缝如材质性能优良焊前经以上预热和探伤焊缝质量有保证可以不作退火处理对调质钢因低温韧性好和焊后热处理时温度控制不当又会使材质劣化日本规范规定即使板厚超过的钢管纵缝或岔管的角焊缝也可不作焊后热处理但没有明确规定多厚钢板可免作而是规定合乎在使用上不可能出现脆性破坏或者退火后钢材会带来不利影响的条件就可以不作热处理写得很圆滑含糊实际上是要设计者按这个原则去决定从我们收集到的资料来看似乎是以下个别也有超过的如各方面合乎条件可以不作热处理但岔管还是作热处理美国水力发电工程规划导则一书中首先也明确超过应作焊后热处理以后又说在特殊情况下纵缝不超过环缝不超过包括碳素钢和低合金钢可省略焊后热处理其所谓的特殊情况是经过设计者全面考虑钢材有合适的韧度经过充分的预热实际上也是要求设计者结合工程具体情况考虑决定这是由于影响需否作热处理的因素很多规范上作硬性规定不一定合适故只提出原则要求让设计者结合工程具体情况考虑决定使设计能灵活掌握有考虑余地更为合适压力钢管防腐蚀钢管焊接质量影响安全运行钢管防腐蚀质量影响钢管使用寿命和重涂周期过去我们对前者较重视对后者不重视改革开放以来看到了和国外的差距已引起各方面重视原规范对防腐蚀要求只有定性要求没有定量的要求保证防腐蚀质量主要有三个环节一是表面预处理质量二是涂料选用和涂装工艺三是涂装后的质量检测近年来鲁布格天生桥清江等电站钢管的表面处理质量按瑞典标准或美国标准和标准进行检查涂料采用厚浆形涂料涂装后的漆膜厚度针孔等用仪器进行检测并已累积了一定经验国家技术监督局也于年颁发了涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级标准标准基本和瑞典美国的表面处理标准相同标准中含有除锈等级的标准照片可以用以对照检查表面处理质量漆膜测厚仪国内也已有生产可以说客观上已具备了按标准作表面处理质量检查和涂装后进行定量检测的条件故本规范防腐蚀条文中作了相应的修订以求钢管防腐蚀质量能有个较明显的提高金属喷涂在以礼河三四级电站由捷克进口的岔管上曾采用喷铝防腐近年来新疆大山口喀什等三个电站的岔管也采用喷铝防腐对是否采用喷铝防腐有争议持不赞成喷铝同志认为涂铝层起不到牺牲阳极保护碳钢作用铝镀层呈波浪形多空洞与碳钢交界处结合不甚紧密有空隙所以铝镀层还起不到隔水的机械保护作用喷铝投资昂贵铝是国家短缺物资喷铝时工 压力钢管制造安装及验收规范条文说明艺要求很高持赞成喷铝的认为从试验表明铝电位虽比碳钢正但相差甚微促使碳钢的腐蚀是微不足道的已经采用的喷铝构件运行年以上仍完好至于实际情况如何通过以礼河多年来的运行证明捷克喷铝防腐的效果达到年才开始破坏而四级电站的环氧沥青只运行年三级的环氧红丹作底漆环氧树脂作面漆也只是运行年显然从以礼河电站看喷铝防腐蚀优越得多但值得注意的是年停水检查时铝层也开始破坏其情况如下尚有热沥青的部位大部分已脱落剥开沥青铝涂层仍是完好的热沥青早已脱落洗掉附着的泥巴后可见铝涂层比上面第一种情况明显减薄原铝层厚用放大镜仔细观察的毛孔有铁的黄褐色可见但钢板是没有锈蚀的在铝层面上可以见到如半颗黄豆大小的鼓点剥下鼓点里面有些碎末即铝涂层破坏成氢氧化铝新疆几个电站由于刚施工完不久尚来不及检查效果如何不得而知国内现在尚未见有在钢管上喷锌的报导国外有些国家已从单纯的锌丝和铝丝发展到铝锌合金丝喷涂和锌铝复合喷涂的根据上述情况本规范根据标准同时参照国际标准制订喷铝的施工规范至于喷铝锌厚度则本规范虽有规定但以结合工程具体情况由设计规定为好水压试验水压试验的作用如下验证设计的合理性和正确性验证钢材性能的可靠性验证焊接接头性能的可靠性可削平残余应力峰值并在某种程度上降低残余应力可见水压试验应当说是对钢管设计施工的合理性可靠性一次较全面的检验岔管水压试验比较简单且不占直线工期故我们认为对新钢种新型结构的岔管以及高水头和高强钢焊制的岔管应作水压试验至于一般常用的岔管是否需作水压试验则由设计部门根据工程具体情况考虑决定明管应作水压试验这是因为本规范的规定小型水利水电工程亦应参照执行而有一部分水头较高的小型水电站其钢管有为明管的这些小型水电站由于投资少钢材国家又不给指标只好找各种钢材代用技术力量薄弱施工设备不足焊后有的不作无损探伤检验全赖水压试验对钢管质量作最后全面检验在水压试验时据介绍有渗漏水现象同时也有个别小直径明管在运行过程中发生事故的如果再不规定作水压试验后果会更严重小直径钢管作水压试验较容易所需投资也不大故规定应作水压试验大直径钢管情况就不同了这类钢管往往是由部属单位设计施工技术力量强施工和检验设备全设计时注意慎重选材施工时严格按规范施焊检查使钢管质量有充分保证大直径钢管要作水压试验不仅技术上存在一定难度同时耗资较多工期较长如确实有一定困难时那就不如通过慎重选材严格贯彻焊接工艺加强全面无损探伤检查来保证钢管质量从而省去水压试验为引起对此项工作的重视最后还应经上级部门批准 压力钢管制造安装及验收规范条文说明包装运输包装运输基本保留原规范中有关钢管包装运输的条文但指出为防止瓦片在运输过程中变形如用型钢加固时不得将型钢直接焊于瓦片上应通过用工具卡和螺栓等联接一则将来割除费事二则从事这种加固的焊工技术水平低且不重视质量往往造成瓦片表面缺陷交接验收保留原条文说明本条文说明与压力钢管制造安装及验收规范配套使用压力钢管制造安装及验收规范于发布并实施'