概要： ②对搭接试板焊后进行了拉伸疲劳试验，从疲劳试验结果看，由于焊趾处应力集中严重，所以，焊趾处最先开裂，属于低周疲劳。对应200 MPa的应力下，疲劳寿命最低为5 099次，大于设计要求的1000次。对应应力44.44 MPa的最低疲劳寿命为133 620次。试验表明搭接板与基板之间间隙对疲劳没有明显的影响。但是，在焊接前为了保证搭接板与基板之间的间隙而采取了强制性措施（如通过U形卡固定）的试板，其疲劳寿命下降很多，甚至不到没强制控制间隙试板的一半。 ③有限元计算表明，搭接接头内侧焊缝焊趾处应力集中系数大于外侧焊缝焊趾处的应力集中系数，焊趾处的应力集中系数远远大于焊根处应力集中系数。计算表明外侧接头焊趾处主应力集中系数在6左右，内侧焊趾处主应力集中系数在9左右。应力集中系数结果见表4。 3 4#机压力钢管下平段凑合节合拢缝的焊接 通过上述接头试验，综合考虑现场施工条件和国内水电工程实践经验，最后决定凑合节合拢焊缝采用对接接头，在焊接过程中锤击焊缝，以减少拘束应力。试验结果表明：锤击焊缝后拘束应力、焊缝收缩、试板变形等均下降25%左右，对机械性能
三峡1～6#压力钢管凑合节合拢焊缝的焊接,标签：组织结构设计,钢结构设计,http://www.67jzw.com②对搭接试板焊后进行了拉伸疲劳试验，从疲劳试验结果看，由于焊趾处应力集中严重，所以，焊趾处最先开裂，属于低周疲劳。对应200 MPa的应力下，疲劳寿命最低为5 099次，大于设计要求的1000次。对应应力44.44 MPa的最低疲劳寿命为133 620次。试验表明搭接板与基板之间间隙对疲劳没有明显的影响。但是，在焊接前为了保证搭接板与基板之间的间隙而采取了强制性措施（如通过U形卡固定）的试板，其疲劳寿命下降很多，甚至不到没强制控制间隙试板的一半。
③有限元计算表明，搭接接头内侧焊缝焊趾处应力集中系数大于外侧焊缝焊趾处的应力集中系数，焊趾处的应力集中系数远远大于焊根处应力集中系数。计算表明外侧接头焊趾处主应力集中系数在6左右，内侧焊趾处主应力集中系数在9左右。应力集中系数结果见表4。
3 4#机压力钢管下平段凑合节合拢缝的焊接
通过上述接头试验，综合考虑现场施工条件和国内水电工程实践经验，最后决定凑合节合拢焊缝采用对接接头，在焊接过程中锤击焊缝，以减少拘束应力。试验结果表明：锤击焊缝后拘束应力、焊缝收缩、试板变形等均下降25%左右，对机械性能没有影响。
根据上述试验，特制定了现场实际施工时的焊接工艺和锤击消应工艺，并严格按工艺执行。以4#机合拢缝为例，简述1～6#机合拢焊缝的实际焊接情况。
3.1 现场焊接的主要焊接工艺
凑合节合拢环缝周长为39.144 m，由10名焊工分10段对称焊接。坡口间隙要求≤3 mm，间隙过大的对坡口面进行了堆焊，并保持间隙均匀；对于坡口面的清理要求打磨至金属光泽，还应保证表面平滑。
焊接顺序是：总体顺序为焊完大坡口侧60%左右，背面清根，焊接背面小坡口侧，小坡口侧留两层不焊，待焊完大坡口侧以后，最后焊完小坡口侧。其中正、反面前3层（含打底层）及盖面采用3.2的焊条，其余用4.0的焊接焊成。3.2的焊条焊接电流为110～140 A，4.0的焊条适用电流为160～185 A。焊接完成后，立即进行150～180℃×2 h后热消氢处理。焊接工艺参数均与试验时一致。
3.2 锤击工艺及要求
①锤击由专人实施，1个焊工配1个人锤击，锤击过程由技术（质检）员进行监督。
②锤击采用C6型风铲，将风铲钎头磨成R=5 mm的球状圆头。
③气源压力应能确保风铲工作压力在0.63 MPa（额定压力）左右。（注：管路各气压损耗约0.2 MPa）
④在分段焊接的每1小段里，除打底和盖面层外，每焊1层进行锤击，锤至表面光亮为止。
3.3 施工监测结果和分析
4#机合拢焊缝及钢管变位测量、轴向拘束应力测量数据见表5。
表5中焊缝平均收缩量为4.90 mm；钢管拉出墙的量表示钢管在轴向拘束应力作用下产生弹性变形时，钢管测点相对于混凝土墙的变位，表中取平均值；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示在蜗壳端离合拢缝分别为700、900、1100mm距离的圆截面，应力测试按截面圆周的钟点位置布点，括弧内数值表示钟点位置，对应的数据表示应力值。座环经全站仪工业测量系统全过程监测没有变位。
上述数据表明：焊缝收缩比试验时大将近2心mm，这是因为合拢焊缝的拘束度远远小于试验焊缝的拘束度。所以拘束应力也小很多，试验的平均拘束应力是170 MPa（3 mm间隙），现场焊接时平均拘束应力是67 MPa。
3.4 焊缝内部质量控制
合拢缝焊接过程中除进行一系列监测以外，其焊缝内部也进行了严格的控制，焊接过程中背面清根后进行了干粉MT检测，检查是否存在表面裂纹，及时发现焊缝缺陷。焊接结束后，对39.144 m长的合拢环缝进行了100%的UT检测和50%的RT检测，其中UT探伤一次合格率为99.0%，RT探伤一次合格率为100%。
4 结论
1～6#无伸缩节压力钢管合拢焊缝的焊接，虽然在强拘束条件下施焊，而高强度调制钢厚板的强拘束焊接技术难度很大，但经过试验研究制定出合理的焊接工艺，施工前准备工作充分，现场严格按工艺执行。实践证明，合拢缝采用对接式接头是可行的。
作者：中国三峡总公司金结检测中心 程 惠
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