本文原為高力生教授、潘際鑾院士和閆炳義高級(jí)技師(焊接)參加三峽總公司召開(kāi)的“三峽工程金屬結(jié)構(gòu)焊接專家咨詢會(huì)”后的一個(gè)書(shū)面意見(jiàn)。編者將其節(jié)錄整編成文予以發(fā)表，以期對(duì)三峽工程金屬結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)的提高有所裨益。
三峽工程目前正在施工的重要結(jié)構(gòu)主要有電站壓力鋼管、水輪機(jī)座和船閘門(mén)，其中水輪機(jī)座的施工工藝質(zhì)量由國(guó)外公司負(fù)責(zé)，其余兩項(xiàng)由國(guó)內(nèi)制造商和施工單位承包，閘門(mén)制造多由國(guó)內(nèi)知名船廠承擔(dān)，具焊接工藝比較成熟，相對(duì)船體制造的沒(méi)備和工藝已不是什么難事；由于材料為強(qiáng)度級(jí)別較低(Q345)的低合金鋼，所以今后的主要問(wèn)題是工地安裝時(shí)，如何提高效率，降低成本。
壓力鋼管的制作和安裝將成為主要矛盾，工程前期共有壓力鋼管14條，約22500t，由于材料復(fù)雜(上段為16MnR，下段為610U2低合金高強(qiáng)鋼)，板厚度大(最厚達(dá)58mm)，特別是管道直徑大(φ12499mm)，安裝位置復(fù)雜，因此不同于常規(guī)管道的制作和安裝。
此次有幸參加了三峽開(kāi)發(fā)總公司工程建設(shè)部組織的“三峽工程金屬結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)專家咨詢會(huì)”，受益匪淺，但由于時(shí)間太短，會(huì)前對(duì)幾個(gè)承包單位的工作和試驗(yàn)資料未及仔細(xì)學(xué)習(xí)，所以有些意見(jiàn)未能允分表達(dá)，現(xiàn)對(duì)有些觀點(diǎn)加以說(shuō)明。
1、三峽工程壓力鋼管的選材思想和實(shí)踐是成功的
上段選用16MnR、下段選日本NKK的60kg級(jí)的610U2都是可焊性好的鋼種，特別是日本的610U2，屬于低碳調(diào)質(zhì)鋼中的焊接無(wú)裂紋鋼(CF鋼)，其特點(diǎn)是含碳量低(≤0.09)、總碳當(dāng)量低(CEQ2=0.39%)、裂紋敏感系數(shù)低(PCM≤0.19)。由于在鋼材生產(chǎn)過(guò)程中采用新技術(shù)，如在線余熱淬火等，在碳當(dāng)量不大情況下，增加其淬透性，并加入多種微量元素，所以能在保證高強(qiáng)度的同時(shí)提高其塑性和韌性(-40℃時(shí)其AKv>200J甚至達(dá)300以上)，增加了在減輕重量情況下得到高質(zhì)量焊縫的可能性。
2、從焊接設(shè)計(jì)出發(fā)，選擇焊材的原則
16MnR是焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)用最多的鋼種，一般焊縫按等強(qiáng)設(shè)計(jì)，此鋼種國(guó)內(nèi)的焊接材料、焊接方法配套均非常成熟。
關(guān)于610U2類型的低碳調(diào)質(zhì)鋼，本來(lái)其可焊性也是較好的，但是在焊接時(shí)若處理不當(dāng)，在熔合區(qū)的冷裂和影響區(qū)的脆化和軟化等缺陷也有發(fā)生，在特殊情況下特別是在工地安裝中，對(duì)焊接熱輸入和預(yù)熱等方面有一定要求。
焊接無(wú)裂紋鋼種，采用低H或超低H焊材，在板厚50mm以下或在0℃以上環(huán)境均可不預(yù)熱。此種鋼冶煉技術(shù)優(yōu)越，其力學(xué)指標(biāo)突出，特別是在屈強(qiáng)比的沖擊性能方面(如本次選用的610U2就是這樣)，但在焊接時(shí)，如要求焊縫沖擊性能達(dá)到母材要求，這顯然是不合適，焊縫設(shè)計(jì)其力學(xué)指標(biāo)以工作要求為主，不低于母材力學(xué)指標(biāo)的保證值，再留有適當(dāng)余量，而不應(yīng)該以母材的實(shí)測(cè)值為標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)為了提高焊縫的塑韌性可適當(dāng)降低焊縫的設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)。實(shí)踐證明，低強(qiáng)匹配的焊縫，往往能提高焊縫的韌性和抗裂紋敏感性。
