dl—压力钢管制造安装及验收规范条文说明

' 修订说明1主题内容与适用范围2引用标准3一般规定4压力钢管制造5压力钢管安装6压力钢管焊接7压力钢管焊后消除应力热处理8压力钢管防腐蚀9水压试验10包装、运输11交接验收打印刷新 压力钢管制造安装及验收规范 DL5017—93 条文说明 修订说明 (1)根据能源部水电开发司1991年6月5日批复的水电建(1991)16号文，《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规范》列为1991～1993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》(DL5017-93)。于1993年2月18日发布并实施。(2)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63 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。(3)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。(4)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600MPa级的高强钢，未包括800MPa级的高强钢。(5)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，出现凹炕，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。(6)注意和国内、部内有关规范协调一致。钢管设计规范(SD144—85)已于85年颁发实施，原规范的条文规定基本和SD144—85一致，但也有个别例外，如：1)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。2)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4mm，为什么选择放宽4mm，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。(7)将最新修订的钢材标准和己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60年代标准，现本规范附录A所列，均改为80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A3、C3已为Q235A级B 级钢代替，压力容器用钢中的A3R己为20R代替，16Mn钢在压力容器设计中已不作为容器壳板用钢，16Mn钢材标准中规定16Mn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16Mn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Q235B、C、D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V型缺口代替原来采用的U型缺口，低合金钢的抗拉强度，在60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20R、16MnR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A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SM58Q，美国的A537Cl.2、A517Gr.F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HT—60钢，HT—80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B(参考件)中列出，供参考。至于国内在“七五”期间，研制的600MPa级高强钢，据我们了解通过鉴定的有下列两种：1)武钢研制的WCF—60(62)钢。WCF钢是1983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。1985年通过鉴定，为推广该钢在球罐上的应用，1984年国家科委又下达合肥通用机械研究所，负责《大型球罐用CF钢的应用研究》课题的研究，于1987年通过鉴定，随着在江西萍乡用WCF钢制造、安装了第一台球罐。WCF钢是CF钢，武钢采用先进设备和工艺冶炼，故其碳、硫、磷含量低，Ceq和Pcm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50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。2)鞍钢研制的HQ60钢。HQ60钢是和SM58Q、HT—60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WCF钢，性能也不如WCF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HQ60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WCF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600MPa级高强钢来讲，WCF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。1992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36mm。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GB150—89《钢制压力容器》规范中已将WCF钢作为已使用的钢材写入第十章附录A(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WCF钢列入附录A(补充件)中，正文上暂不写。当然，现在工程上少量采用WCF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1986年提出“大型球罐用CF钢的应用研究总结报告中，通过间接法看到WCF(62)钢存在一定的再热裂纹敏感性，如果SR温度降至580℃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＞100℃)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WCF—62钢已经制造安装的球罐壁厚均在38mm以下，由国外引进的壁厚也为36～38mm，均未进行焊后热处理。针对WCF—62现存情况，我们认为在现阶段将WCF—62钢用板厚度最厚规定为38mm，从而省去焊后热处理工序是合适的。(按有关规定，厚32～38钢板施焊时预热95℃ 以上可省略焊后消除应力热处理)。(8)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GB1.1-87《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83条，修订中删去15条，保留68条(但其中有三条在新的规范中分写成6条故保留的为71条)，增加66条，修订后的新规范共有条文137条，附录7个。 1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。 2引用标准 列出了必须配合使用的标准计有：SD144—85，ZBJ74003—88，GB3323—87，GB11345—89，JB3965～85，GB150～89中的附录H，GB8923—88和GB2649～2654—89。 3一般规定 主要对钢管钢板标准和技术要求作了补充和修订。(1)3.2.1条鉴于钢材标准近年来有很大改动、提高，故附录A中特列出80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。(2)3.2.2条附录B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(JISG3106中规定的钢材)和压力容器用的钢材(JISG3115中规定的钢材)以及焊接结构用的耐候性热轧钢材(JISG3114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SM400B、SM490B、SM570Q、HT—590(相当于SM58Q)、HT—80(相当于JISG3128SHY685NS)。SM520C钢在日本和其他国家的钢管上没有见到采用，HT—690(即HT—70)也用得极少。美国用于钢管的钢材是A516、A537、SA517。A537有二个级别的钢材，一级钢材(A537Cl.1)是正火钢，二级钢材(A537Cl.2)是调质钢，A517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3.0.1。(3)3.2.3条附录C摘录了GB709和GB6654标准中有关钢板的厚度的允许偏差，以便验收和使用时检查、核对。(4)3.2.4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格、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。70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GB6654—86《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。GB3274—88标准规定厚度大于10mm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。 表3.0.1电站名称材料牌号供货状态使用厚度(mm)生产国家备注鲁布格电站A516Gr.65正火14～20日本90mm用于作岔管 钢管 岔臂A537cl.1A537cl.2A517正火调质调质20～2828～3842和90川崎重工肋板天生桥电站钢管SM520CSM520CNSM570Q热轧正火调质18～3018～3030～36日本瑞典巴西日本巴西瑞典一、二条钢管用巴西钢板；三、四条钢管用日本钢板；五、六条钢管用瑞典钢板清江电站钢管SM570Q调质3236～46日本巴西 岩滩STE355正火24～35德国=355Mpa=490～630MPa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JB1150—73标准，评定等级分为三级，现在ZBJ74003—88标准已颁发，这是专业标准，评定等级分为四级。JB1150—73对钢板夹层缺陷按面积大小来划分等级，ZBJ74003—88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50mm(板厚大于50mm时，以板厚为准)，及剖口预定线两侧25mm(板厚大于50mm，以板厚一半为准)内，一个缺陷指示长度不得大于或等于50mm，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GB150—89《钢制压力容器》和GB12337—90《钢制球形储罐》都规定钢板超探按ZBJ74003标准执行，因ZBJ74003规定比较全面、严格，故本条也规定按ZBJ74003执行，合格等级也参照GB12337—90和GB150—89的规定制订。(5)3.3.1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。 4压力钢管制造 4.1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SM570高强钢(SM58Q)，正在制造的钢管厚度为46mm。SM570Q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550～610MPa级高强钢制造的，因其厚度只有36mm和38mm，较清江钢管薄，压缝时没有显得如此困难，但环缝对口错边量个别也有超过3mm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。 (1)高强钢缺口敏感性强，不允许尖锐的缺口存在，故4.1.3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。(2)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4.1.5条中规定严禁使用。(3)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4.1.5条中提出注意防范。(4)4.1.5条C条文中规定碳素钢和16MnR、15MnVR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3节第30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850～1050℃，加工温度在850℃以上，也有资料介绍加热温度为898～950℃，终止温度不低于728℃。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950℃以下，重新热处理工艺900～950℃淬火(在搅动的水中)，600～650℃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：1)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；2)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；3)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；4)锻造成整个筒节，然后将筒体调质。其中1)方法适用于薄板。4)方法适用于锻造容器的工厂。一般压力容器制造厂常选择2)或3)方法，选用2)方法的制造厂，可以配备较小的淬火槽；采用3)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，4.1.5条表2的注1即是这样规定的。(5)4.1.5条中表2规定的允许冷卷的内径(D)和壁厚(d)的关系是按JB74Y—80《钢制焊接压力容器技术条件》编写。JB741—80的规定如下：冷成型筒体厚度S符合下列条件者，应进热处理：碳素钢、16MnR类似的材料S＞0.03D；其他低合金钢S＞0.025D(S指壁厚，下同)。JB741—80规范是修订JB741—73规范而成，现已被GB150—89《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。JB741—80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，JB741—73规范是参照1967年兰州普低钢会议提出的指标，即当S≥D/40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(d)应控制在3%～4.5%，实际上为安全起见，d值控制在2.5%和3%。JB741—73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GB6654—86《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：16MnR，15MnVR，15MnVNR，18MnMoNbR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，收集到的只有前苏联、法国和西德的规范。苏联TY—T—60《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50d (d——壁厚，下同)允许冷卷”。CHNⅡⅢ—18—75《苏联国家标准—钢结构标准》也有同样的规定。前苏联《水电站钢管道》一书则规定钢管允许冷卷D/d最小比值是：碳钢和低合金钢(sT≤370MPa)D/d≥50高强钢和增强钢(sT＞370MPa)D/d≥60法国水工协会于1968年出版的《法国压力钢管技术规范》中，将钢材按屈服强度(Re)的不同分为三个档次：Re大于22kgf/mm2小于或等于38kgf/mm2为一个档次；Re大于38kgf/mm2，小于或等于45kgf/mm2，为一个档次；Re大于45kgf/mm2，小于或等于75kgf/mm2为一个档次，冷加工引起的硬化，用应变率d/D表示，应变率超过下列数值，需要热处理。Re大于22kgf/mm2钢2%Re大于38kgf/mm2钢1.5%Re大于45kgf/mm2钢1%由上可见，这两国的规范也是按钢材强度不同，分档次规定热处理要求，但比我国压力容器规范严。西德AD受压容器规范(1968年版)规定“对于冷卷筒体，最外层纤维的伸长率不允许超过5%”，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，已颁布，执行30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16MnR、15MnV、15MnVR，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。4.1.5条表4.1.5-2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。550～610MPa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2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。(6)鲁布格和天生桥电站钢管安装环缝采用V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4.1.13条中作了相应规定。(7)钢管纵、环缝的错边量。原规范规定为：纵缝为10%d，且不大于2mm；环缝为15%d，且不大于3mm。原规范修订时是参照一机部、二机部等规范修订，一、二机部规范如JB741—73对纵、环缝错边量规定是：纵缝为10%d，且不大于3mm；环缝为20%d，且不大于6mm。JB741—73规范，1980年修订，为JB741—80，其纵、环缝错边量b规定是：纵缝为10%d，且不大于3m；环缝为壁厚d≤6mm，b＜25%d； 壁厚6＜d≤10mm时，b≤20%d；壁厚d＞10mm，b≤10%d+1mm且不大于6mm。1989年JB741—80规范又加修订，列入GB150—89《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4.1。表4.1mm对口处的名义厚度dn按焊接缝类别划分的对口错边量bA(纵缝)B(环缝)≤10≤dn/4≤dn/410＜dn≤20≤3≤dn/420＜dn≤40≤3≤540＜dn≤50≤3≤dn/8dn＞50≤dn/6，且不大于10≤dn/8且不大于20修订的理由是JB741—80规范的规定与70年代末、80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100mm，再沿用JB741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GB150—89时，就按照ASMEⅧ—中UW—33的相应条款，修订成表4。日本《水门、铁管技术基准》规定为：纵缝为5%d(厚度＜20为1mm，d＞60mm为3mm)；环缝为10%d(厚度＜15为1.5mm，d＞60mm为6mm)。从上述可见，原规范的规定值较JB741和GB150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2mm以下(天生桥能调至1mm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3mm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4.1.8条进行适当修改。(8)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500mm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。管内装米字文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，导致支撑出现松动现象，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3D/1000，安装为5D/1000，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10.5m招标文件中对圆度要求也为5D/1000。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30mm，安装为40mm。根据岩滩钢管(管径10.8m)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。 4.2岔管和伸缩节制造 (1)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4.2.2条规定“岔管主、支管管口中心距离的偏差，不应超过±5mm。” 这次修订中，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4.2)，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4.2.2条表4.2.2。(2)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4.2.3条中，a、b两项球壳板标准是参照GB12337—90《钢制球形储罐》写成。第4.2.4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4.2mm项目部位设计尺寸极限偏差实测尺寸偏差简图1管长L18026±58023-3 2L274167421+53主支管圆度ⅠD14600184613+134D24608+85D34598-26D44604+47主支管圆度ⅡD13200123204+4 8D23206+69D33203+310D43201+111ⅢD13200123209+912D23204+413D33203+314D43202+215周长差ⅠCA14715±1314725+1016ⅡCB10317±910325+817ⅢCc10326+918两支管中心间距S15973±55971-219水平ⅠH1————±495-120H2————94021ⅡH3————94022H4————94023ⅢH5————95-124H6————95-125管口垂直度Ⅰa————≤3 -126Ⅱa————027Ⅲa————028曲率b ≤2合格 5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：(1)将明管安装和埋管安装分列。(2)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)。(3) 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，留下隐患。据此在5.1.5条、5.1.7条作了相应规定，对钢板上凹坑的焊补，在6.5.5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3mm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。 6压力钢管焊接 6.1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。1985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。1985年，机械、化工两部及石化总公司批准颁发JB3964-85《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(ASME)《锅炉及压力容器规范》第九卷焊接和钎焊评定进行编写。1989年，能源部颁发了SD340—89《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，JB3964—85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，SD340—89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T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T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SM490B和SMS70Q，但SM570Q钢板的厚度为19～54mm，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JB3964或SD340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ASME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ASME和日本JIS标准中有关焊接工艺评定的规定，编写而成。其中有关试焊的制备，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GR2649～2654—89《焊接接头机械性能试验方法》和SD340—89中有关规定。故将这部分内容列入附录D，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Y型焊接裂纹试验，窗形拘束裂纹试验和Z型窗框式裂纹试验，以确定其所需的相应预热温度。 6.3焊接的甚本规定和工艺要求 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：(1)为和钢管设计规范协调一致，考虑某些焊缝的重要性，第6.3.1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。(2)预热是保证焊缝质量的一个重要措施，其作用如下：1)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；2)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；3)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；4)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50℃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6.3-1。 表6.3-1日本《水门、铁管技术基准》对钢管的预热温度的规定见表6.3-2。从上述可见，原规范和GBJ236—82规范相比较，规定要预热的钢板，厚度要厚6mm，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100～150℃。这主要因为原规范是在70 年代未修订，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6mm。从GB12337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ASTM537CL.1(相当于16MnR)，天生桥对SM520C(相当于15MnVR)都是规定厚度大于25mm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90%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6.3.12条对预热温度就是按照这个原则制订的。 表6.3-2钢材牌号板厚(mm)焊接方法不采用低型焊条的手工电弧焊采用低氢型焊条的手工电弧焊主要为抗拉强度40kgf/mm2钢材(相当于Q235和20R)t＜2525＜t＜38t＞38无要求(1)40～60℃60～150℃(2)无要求(1)无要求(1)40～100℃主要为抗拉强度50kgf/mm2钢材(相当于16Mn和16MnR)t＜2525＜t＜38t＞38——(3)—无要求(1)℃40～60℃80～100℃主要为抗拉强度55和60kgf/mm2钢材(55kgf/mm2钢相当于15MnV、15MnTi60kgf/mm2即为高强钢)t＜2525＜t＜38t＞38——(3)—40～60℃80～100℃80～150℃注：表内的(1)(2)(3)分别作如下说明：(1)当气温在0～15℃时，进行适当预热(10～20℃)；(2)原则上应使用低氢型焊条；(3)只能使用低氢型焊条。(3)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WCF—60(62)钢的配套焊条新结607CF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6.3-3。从表6.3-3可见，最佳的层间温度宜控制在150～200℃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A516Gr.65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250～300℃时，A516Gr.65—20℃的焊缝金属冲击韧性下降，三块试验片中有两块低于27J(规定-20℃时为27J)。岩滩电站钢管钢材为STE355，相当于16MnR规定焊接时层间温度要控制在155℃，最高不能大于220℃。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50℃以上，需重新评定。据此在6.3.14条中规定层间温度应不低于预热温度，且不高于230℃。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6.3.14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。(4)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6.3.10条和6.3.11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5.1.5条规定执行。 表6.3-3层间温度性能 (%)ψ(%)VE(kgf·M)(kgf/mm2)室温-40℃～50℃61.7767.4421.6066.7518.7717.5818.7713.239.9812.10～100℃57.4966.4924.4072.6319.2118.2317.9011.1513.299.37～165℃53.3865.1025.8074.9519.4219.6819.5113.3515.8611.36～200℃50.9363.6626.8873.4820.7020.3220.9113.0711.7715.28～250℃49.8062.4026.0074.2520.1522.1019.7014.219.3112.56(5)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HT—80手工焊的线能量提高到和低碳钢一样，达到60～80kJ/cm，会使熔合线的0℃冲击值降到30J，所以应严格遵守线能量的规定。对50kgf/mm2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A516Gr.65(20mm厚)、A537Cl.1(28mm厚)、A537Cl.2(38mm厚)的下限值为12kJ/cm，上限值为60kJ/cm；A517Gr.F(80kgf/mm2钢厚42mm)的下限值为12kJ/cm，上限值为50kJ/cm。上述钢板厚度均为该钢种在这条钢管上应用的最厚钢板，A517Gr.F是岔管的管壳板，本规范在第6.3.15条中参照GB12337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。 6.4焊缝检验 (1)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GB/T12469—90《焊接质量保证钢熔化焊接接头要求及质量评级》和GB10854—89《钢结构焊缝外形尺寸》，并参照GB150《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。(2)无损探伤人员技术资格鉴定考试：根据GB9445—88《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6.4.2条制订了相应条文。(3)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，己如“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5%”。各电站执行也不一致，如大平等电站规定纵、环缝每m拍1张；玉原电站规定纵缝40%，环缝30%，丁字接头全拍；奥吉野则规定按表6.4要求检查。其检查手段均为X射线。 表6.4钢材纵缝(%)环缝(%)SM490B105SM570Q2010SHY685NS4020另外对无损探伤质量等级标准按JISZ3104标准，该标准规定板厚大于50mm以上，1级为合格；小于50mm，以Ⅱ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。GB150《钢制压力容器》规范规定：容器中的A类和B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。1)名义厚度大于38mm的碳素钢，名义厚度大于30mm的16MnR钢制容器；2)名义厚度大于28mm的15MnVR和奥氏体不锈钢制容器；3)材料标准抗拉强度＞540MPa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。日本的探伤百分比虽少，但其一次合格率很高，多在95%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X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X射线复验。(4)无损探伤等级评定标准：近年来所执行的标准是X射线按GB3323-87标准评定，超声波探伤按JB1152-81标准评定。1989年超声波探伤又颁发了GB11345-89标准，该标准将检验等级分为ABC三级，其中B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GB11345—89标准中的BⅠ和BⅡ作为合格级别和GB3323-87标准中的Ⅱ、Ⅲ级为合格标准相对应。 6.5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焊补三、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6.5.1～6.5.6条中作了较细致、严格的规定。  7压力钢管焊后消除应力热处理 (1)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。7.1.1条即据此规定。(2)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。GB150—89《钢制压力容器》规定“B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4节第29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JISZ3700—1980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6倍以上，如果是环缝，则在焊缝最宽部位的外侧3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7.2.3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LDD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30%，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。如白山电站钢管板厚40mm，材质为16Mn，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。(3)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GBJ236—82《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JISZ3700—1980规定基本相同，7.2.1条和7.2.2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7.2.1的备注中加以说明。(4)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60mm，材质为SM58Q，HT—60，肋板厚150mm，材质为HT—60Z(耐层状撕裂钢)，在焊接前，就作了多项试验，包括斜Y型焊接裂纹试验，Z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7.0.1-1。日本奥氏作第一电站岔管管壳板厚60mm为HT60，肋板厚125mm，材质为HT—60Z，其退火前后的机械性能见表7.0.1.2和表7.0.1.3。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。7.2.4条即是对高强钢在热处理前应进行试验的规定。 表7.0.1-1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接接头机抗拉强度(kgf/mm2)68.9B.P热处理前 械性能69.4F.P69.2B.P热处理后69.6F.P冲击韧性11.3焊缝金属热处理前(kgf·m)13.0熔合线25.2热影响区8.0焊缝金属热处理后12.5熔合线19.3热影响区 表7.0.1-2奥氏作第一电站岔管退火前后焊接接头拉伸试验成果项目有无退火屈服点(kgf/mm2)抗拉试验(kgf/mm2)备注手工焊无52.263.2断在钢板有50.462.3 表7.0.1-3奥氏作第一电站岔管退火前后焊接接头冲击试验的成果项目有无退火VEo(kgf·m)VE-10(kgf·m)VTr4.8(℃)VTrE(℃)VTrs(℃)手工焊无14.713.8-69-57-49有13.311.8-53-30-39(5)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，供参考、探讨。1)国内有关规范的规定：①我国(SD144—85)《钢管设计规范》第7.1.9条规定：钢板厚度超过下列数值应作热处理：A3—42mm，16Mn—38mm15MnV和15MnTi—36mm②GB150—89《钢制压力容器》规范10.41.1条规定：容器A(纵缝)、B(环缝)类焊缝处的母材名义厚度δn符合以下条件，应进行热处理：碳素钢厚度δn大于34mm(如焊前预热100℃以上时，厚度δn大于38mm)；16MnR厚度δn大于30mm(如焊前预热100℃以上时，厚度大于34mm)；15MnVR厚度δn大于28mm(如焊前预热100℃时，厚度大于32mm)；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SD144—85的规定就是在GB150规定的基础上放宽4mm，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。2)国外有关规范的规定：①日本《水门、铁管技术基准》第4节第29条规定；A.在下列场合，必须将焊好的接头在炉中退火：a.板厚超过32mm的管体纵向接头符合下式的场合，(t——板厚mm；D——钢管内径mm)b.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。B.炉中退火的方法，应遵照日本工业标准JISZ3700—1980焊接后的热处理方法的规定。C.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。D.如600MPa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A项a、b的规定，也可不进行退火。②日本JISB8243—1981《压力容器的构造》中12.6项规定，球壳厚度大于32～38mm，在进行95℃ 以上预热后，也可不进行SR处理。日本高压气体安全协会1980年制定的《高强度钢使用规范》中3.4项也有同样的规定。③美国ASME《锅炉及压力容器》规范Ⅷ1983年版“压力容器”第一册中表ucs—56是如下规定的： ucs—56碳钢和低合金钢的焊后热处理要求材料公称保温温度℃最低按公称厚度，在公称温度下最少保温时间到50mm超过50～125mm超过125mmP—值1组别1，2，359524min/10mm15min最小超过50mm每增加10mm，时间增加2h又6min超过50mm，每增加10mm，时间增加2h又6min 注：①(略)；②除属注情况外，符合以下条件者必须进行焊后热处理：a.对于超过40mm公称厚度的材料；超过30～40mm公称厚度的材料，必须进行焊后热处理，除非在焊接时采用90℃的最低温预热温度时的外；b.(略)；③(略)。表中材料P—值1，组别1、2、3钢材，包括A516Gr.65，A516.Gr70，A537Cl.1，A537Cl.2。④“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38mm）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65mm)、纵缝厚度不超过50mm，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1989年由美国土木工程学会、能源部批准发行，全书共五卷。⑤日本“压力容器焊后热处理”一书中谈到SM和SPV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50mm；SM58Q、SPV46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50mm。有关日本《水门、铁管技术基准》对第4节第29条条文的解释：在第4节第29条A的a、b条文中规定的板厚超过32mm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“4”中又规定如60kg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a、b条规定也可不进行退火。理由何在？1971年版和1981年版《水门、铁管技术基准》作了如下解释：1971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152条)60kg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”。1981年版日本《水门、铁管技术基准》对这条的解释是：a.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；b.60kg级调质钢与抗拉强度相同的60kg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；c.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-30℃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7.0.1-4。从表7.0.1-4可以看出，SM50B厚度基本控制在32mm以下，超出时，即采用SM58Q，对SM58Q基本控制在50mm以下，超出时，改用HT—80。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11节钢管厚度为54mm，这11节钢管均在现场修建的退火炉内作整体退火，其余50mm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50mm(为54mm)也未作退火处理。 表7.0.1.4日本部分已建电站钢管钢种及厚度和消除应力退火情况国名电站名称H·Dm·m钢种有否作消除应力退火SM50BSM58QHT—60HT—70HT—80板厚(mm)日               本新丰根1360 17～32    奥清津2620 16～46  34～75在施工总结中，未有作消除应力退火的记载奥吉野358222～2421～46  34～50在施工总结中，未有作消除应力退火的记载新高濑川159617～2515～37   在施工总结中，未有作消除应力退火的记载沼原电站1788 13～29 22～34 在施工总结中，未有作消除应力退火的记载奥多多良木304818～2824～54   板厚50mm未作退火，但有11节厚54mm，在现场整体退火，管径为φ4900mm大平19601511～28  23～35在施工总结中，未有作消除应力退火的记载南原1810 18～34  27～32在施工总结中，未有作消除应力退火的记载奥矢作第二3322 22～40  34～56在施工总结中，未有作消除应力退火的记载第二沼泽200919～3225～48   在施工总结中，未有作消除应力退火的记载玉原343119～2116～50  30～58在施工总结中，未有作消除应力退火记载俣野川346526～3330～50  38～59在施工总结中，未有作消除应力退火的记载本川2069 26～50  30～49在施工总结中，未有作消除应力退火的记载今市456523～3326～46  51～57在施工总结中，未有作消除应力退火的记载天山  13～50   在施工总结中，未有作消除应力退火的记载 下乡 14～1713～54   在施工总结中，未有作退火记载，经函询未作退火处理，54mm钢管只有少量几节，管径为φ4200mm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60kg级钢管焊后热处理问题，他们复函各有看法，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60kg级钢管需否热处理，规定得不清楚，但在日本一般对60kg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60kg级调质钢，当板厚在50mm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600MPa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50mm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50mm的也有不作热处理的。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A516Gr.70，板厚30～58mm，在技术条件中规定厚度超过38mm的钢管纵缝应进行热处理，环缝超过38mm的可不进行热处理，但这部分焊缝要100%射线探伤，焊缝内外表面应作100%磁粉探伤。美国大古力电站钢管管径12.2m，钢材A537Cl.1，钢板最厚为50mm，没有进行退火处理，但作了水压试验，对底部的闷头厚75mm和两个1520mm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32mm，一个是38mm。一般是按板厚超过38mm的钢管纵缝应作焊后热处理，厚32mm～38mm，钢管纵缝如材质性能优良，焊前经90℃以上预热和100%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32mm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50mm以下，个别也有超过50mm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38mm应作焊后热处理，以后又说在特殊情况下，纵缝不超过50mm，环缝不超过65mm(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：①经过设计者全面考虑；②钢材有合适的韧度；③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。 8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SSPCSP10标准和GB8923—88 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1988年颁发了GB8923—88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准，GB8923—88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GB8923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：①涂铝层起不到牺牲阳极保护碳钢的作用；②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；③喷铝投资昂贵，铝是国家短缺物资，喷铝时工艺要求很高。持赞成喷铝的认为：①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；②已经采用的喷铝构件运行10年以上仍完好。至于实际情况如何，通过以礼河10多年来的运行证明，捷克喷铝防腐的效果达到15年才开始破坏，而四级电站的环氧沥青只运行3～5年，三级的环氧红丹作底漆，环氧树脂作面漆也只是运行7～9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，1981年停水检查时，铝层也开始破坏，其情况如下：1)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。2)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0.30mm)，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。3)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，即铝涂层破环成氢氧化铝。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GB9795—88、GB9796—88标准，同时参照JISH8301—1977、ISO2063—1973(E)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。 9水压试验 水压试验的作用如下：(1)验证设计的合理性和正确性；(2)验证钢材性能的可靠性；(3)验证焊接接头性能的可靠性；(4)可削平残余应力的峰值，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。  10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。 11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》DL5017—93配套使用。《压力钢管制造安装及验收规范》DL5017—90于1993—02—18发布并实施。 '