時間：2023-04-11 17:29:59
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焊接自動化技術一直是工業生產中的重點技術，隨著時間的推移和其他技術的改進，焊接技術也迎來了優化的時機。經過多項測試和試驗，發現焊接自動化技術更加符合需求，并且在實際的應用中取得了較大的積極成果。從概念上來講，焊接自動化技術主要指的是利用計算機，預先設定好各種焊接的參數，以此來實現焊接工序的自動化。由此可見，利用焊接自動化技術，能夠實現多項工作的進步。例如，加入計算機后，焊接參數的確立會更加準確，進而促進焊接的精度和效果提升，對工業生產而言，會得到更加優異的產品。另一方面，鍋爐壓力容器制造主要指的是，鍋爐和壓力容器的全程，兩種設備都具有一定的特殊性，在工業生產中占有非常重要的地位。通常而言，鍋爐主要是利用燃料或者是其他的能源，將水加熱，使其成為熱水或者是蒸汽的設備，倘若能夠承受一定的壓力，便稱之為壓力容器。
2鍋爐壓力容器制造中焊接自動化技術的應用
2.1膜式壁焊機
我國的工業發展比較迅速，伴隨著工業的發展，焊接技術也表現出了時代性的特征。由于人口的增加和社會需求的增加，鍋爐壓力容器的制造水平也獲得提升。在焊接自動化技術的應用中，具有代表性的一種叫做膜式壁焊機。該設備主要有氣體保護焊和埋弧焊兩種工藝。在起初的階段，我國由于技術不純熟，因此依賴于進口。后續的研究成功后，便開始應用自己生產的設備。從現有的應用來看，哈爾濱鍋爐廠、東方鍋爐廠等，主要是運用膜式壁焊機中的氣體保護焊；而上海鍋爐廠、武漢鍋爐廠等主要運用埋弧焊工藝。氣體保護焊屬于比較簡單的焊接自動化工藝，現有的應用范圍不是很大，但其穩定性和安全性較高，因此北方運用較多。埋弧焊屬于高端一些的焊接自動化技術，同時效率較高，但由于在自動化方面融入的元素不是很多，因此需要在一定程度上增加人工操作，日后的提升空間較大。
2.2直管接長焊機
鍋爐壓力容器所要承受的壓力是非常大的，僅僅憑借膜式壁焊機，并不能長久的滿足要求。為此，技術人員通過長期的調查和研究，制定了全新的焊接自動化技術——直管接長焊機。該焊機的優勢在于，其擁有的自動化程度較高，能夠滿足日常焊接中的較多工作，即便是應對一些技術性較強的焊接，也沒有表現出較多的問題，總體上的滿意度較高。比如說武漢鍋爐廠就與美國的阿爾斯通展開了合作，引進了管子預處理線，該線包括管子定長切斷、管端數控倒角機、管端內外磨光機、管內清理機等先進的設備和裝置，采用了PLC自動化控制技術，實現了自動化生產。在所有的設備當中，管端數控倒角機是一個非常重要的設備，這一設備利用旋轉及軸向進刀的過程中，可以根據管子的規格及要求編制相應的切削程序，快速、標準、優質的切割出各種坡口。由此可見，直管接長焊接的功能性較多，日后可以在鍋爐壓力容器制造中推廣應用。
2.3馬鞍形焊機
鍋爐壓力容器在現階段的應用中，常常是為了滿足一些特殊要求而設定的，為此，僅憑上述的兩項技術，依然沒有完全的滿足需求。經過探究，技術人員還研制出了一種名為馬鞍形焊機的設備。該設備能夠應對較多的特殊形狀或者是特殊功能的鍋爐壓力容器。第一，該焊接技術，利用數控技術建立數學模型，保證設備的形狀和具體功能不會發生偏差。第二，主管與焊槍的同步運用，使得焊接的效率和質量穩步提升，并且有效的解決了兩直徑相近的相關結構焊接質量問題，總體上的焊接效果比較理想。在今后的工作中，可將上述的三種焊接技術，廣泛應用與鍋爐壓力容器制造中，并深入研究，健全技術體系和應用方式，創造更多的效益。
3結語
【關鍵詞】焊接技術方法 工藝車輛制造 維修
中圖分類號：F407.472 文獻標識碼：A 文章編號：
一.引言
焊接是現代機械制造業中一種必要的工藝方法應用，焊接技術的先進水平做為衡量一個國家工業發達程度的重要指標已逐漸為大眾公認，同樣焊接技術的發達程度也是衡量工業企業技術水平高低的重要標志。由于受我國相關工業的制約， 在使用焊接機械手的過程中，必須采用與西方發達國家不同的、適合我國國情的靈活的使用方式，才能保證焊接機械手在我國相關產業不配套的情況下正常使用。
二. 機車車輛工業焊接的主要用料。
目前， 在機車車輛上所采用的主要是碳素結構鋼、低合金結構鋼（包括耐候鋼） 等具有良好的焊接性能的材料， 一些零部件采用鑄鋼或鍛鋼制造， 其材質本身有較好的焊接性能，但因構件結構復雜， 在焊接過程中有些需要采用適當的輔助工藝手段。鋁合金型材由于其質量輕， 能減輕運輸設備的自重，在客車及一些特種車輛的制造中應用范圍逐漸擴大。鋁合金、不銹鋼及各種復合材料隨著先進焊接技術的運用，將在機車車輛工業生產中發揮更大的作用。
三.鐵路工業涉及的焊接方法。
焊條電弧焊。
焊條電弧焊曾廣泛應用于機車車輛工廠的制造與修理部門。隨著二氧化碳氣體保護焊、混合氣體保護焊、埋弧焊、焊接機械手等新技術、新工藝的推廣， 焊條電弧焊在鐵路機車車輛工廠的使用逐年下降， 其焊縫長度比例在機車車輛制造業目前大約僅占5%左右。在機車車輛修理業用得還比較多，其焊縫總長度大約占30%-50%左右。此比例還將逐年下降， 集中檢修的配件多采用了二氧化碳氣體保護焊與埋弧焊等焊接方法。如對鐵路貨車上、下心盤檢修，采用二氧化碳氣體保護焊技術進行堆焊、車鉤鉤舌的檢修采用埋弧焊技術堆焊。各工廠對檢修機車車輛中的新制配件，已普遍采用了二氧化碳氣體保護焊技術。
二氧化碳氣體保護焊接技術的應用。
二氧化碳氣體保護焊與富氬混合氣體保護焊焊接電流大，相應電流密度大，電弧熱量利用率較高， 熔敷速度比焊條電弧焊快，焊接時熔深大，可以減小坡口， 減少填充金屬；焊接速度是焊條電弧焊的1-2倍；節能，其耗電量僅是交流焊條電弧焊的1/2左右；工作輔助時間少，特別是在富氬混合氣體保護焊中幾乎不必清渣， 節省了時間， 提高了效率； 明弧焊接，操作方便，適合全位置焊接。二氧化碳氣體保護焊技術廣泛應用于機車車輛各種大型構件的連接焊縫及工件的堆焊等方面。特別是“七五”、“八五” 以來，二氧化碳氣體保護焊技術已在機車車輛工業系統普遍采用。1996年5月27日，鐵道部了TB/T1582-1995《機車車輛二氧化碳氣體保護焊技術條件》， 使我國鐵路二氧化碳氣體保護焊技術逐步實現與國際接軌。現在，在機車車輛制造中， 一些重要焊縫如在車輛制造中的中、枕、橫梁焊接都采用了二氧化碳氣體保護焊工藝，南方匯通股份有限公司在.C64T提速貨車的制造中，用二氧化碳氣體保護焊焊接枕、橫梁及車體底架各連接焊縫， 焊接質量與生產效率明顯提高。南方匯通股份有限公司在ZD240型鑄錠車制造中，全面使用二氧化碳氣體保護焊，焊縫長度達98%以上，北京二七車輛廠在NX等型平車上使用二氧化碳氣體保護焊，焊縫長度達90%以上。
埋弧焊技術的應用。
由于埋弧焊焊接電流大， 相應電流密度大（是同直徑焊條電弧焊的3-5倍)倍），同時有焊劑和熔渣的隔熱作用， 電弧熱量利用率較高， 焊接時熔深大， 可減小坡口與填充金屬量；焊接速度是焊條電弧焊的5-6倍，焊接時焊接參數自動調節保持穩定，又有焊劑的保護，焊接質量穩定可靠，無弧光照射、勞動條件較好。在機車車輛的制造與修理工作中， 埋弧焊技術廣泛應用于各種大型構件主要焊縫的焊接及工件的堆焊。如南方匯通股份有限公司應用埋弧焊技術， 焊接新造C64T、C64K等鐵路提速貨車的中梁，堆焊鐵路貨車磨耗的輪緣等部件。
電阻焊技術的應用。
電阻焊技術主要在客車工廠使用， 原來主要用于薄板及小配件的連接，隨著城際快速列車的發展， 在要求車體自重特別輕的城際快速列車上得到較好的應用。長春客車廠在為重慶市生產的城際快速列車上，使用從英國引進的350KV，10萬A的電阻焊設備，進行鋁合金裙板、端板等的焊接。另外，在京津城際快速列車上， 使用從英國、韓國引進的側架、底架、車頂等12套專用大型龍門點焊機械手,進行不銹鋼車體各部件的焊接。
焊接機械手、焊接工作站的應用。
鐵路實施“客運提速，貨運重載”，要求鐵路機、客、貨車具有更好的結構強度， 有更輕的質量， 毫無疑問地給鐵路機車車輛焊接技術的新發展帶來了機遇。從1992年株洲電力機車廠引進焊接機器人工作站后， 長春、四方、浦鎮等客車廠，齊齊哈爾、武昌、二七等貨車車輛廠也先后從德國、奧地利、日本、法國、美國等發達國家引進了焊接機器人工作站、焊接機械手等先進設備， 并在引進消化吸收的基礎上，與國內有關部門合作， 自行開發了機器人焊接程序及適應我國鐵路機車車輛焊接技術需要的機械手、工作站等設備， 逐步縮小了與發達國家的差距。
6. 新型結構材料在鐵路機車車輛上應用。
隨著鐵路“ 提速重載” 與跨越式發展戰略的實施， 原有的碳素結構鋼已遠遠不能滿足鐵路機車車輛工業的使用要求。目前國內已開始生產微合金控軋鋼， 其鋼種具有良好的焊接性能； 正在研制的超細晶粒鋼， 其強度和使用壽命將比現有結構鋼提高一倍， 其鋼種特點是超細晶粒、超潔凈度、高均勻性， 性價比更加合理。同時， 各種不銹鋼、鋁合金、中低合金鋼等耐蝕材料的應用也將成為主流。這些高性能鋼種的應用， 必將進一步推動鐵路機車車輛焊接技術的發展。
四.鐵路機車車輛工業焊接技術發展前景。
鐵路機車車輛工業焊接技術發展前景焊接生產過程的機械化和自動化是工業現代化的必由之路。世界工業發達國家焊接機械化和自動化的程度都已達到60%以上，西歐和美國已達到70%以上，而日本已經達到80%以上。我國各工業部門焊接生產的機械化和自動化程度還相對較低，平均30%左右，而且大部分僅是自動化程度較低的機械焊機。我國大型骨干企業機械化和自動化程度已達到60%-65%。如汽車制造業，已經普遍采用了弧焊機器人、點焊機器人和機器人自動焊接生產線； 我國船舶制造企業焊接機械化和自動化程度已達61%左右。伴隨鐵路“客運提速， 貨運重載”， “九五”以來，鐵路部門焊接技術的機械化和自動化程度雖然有了較大的提高， 但與我國汽車制造企業、船舶制造企業、軍工企業等工業系統相比，還存在較大的差距。
五．結束語
隨著提高質量和效率的焊接機械化和自動化水平的不斷提高，焊接機械手、機器人工作站等的推廣應用， 焊接工藝及焊接裝備的現代化， 必將推進我國鐵路機車車輛制造業的現代化進程，也必將提升我國鐵路機車車輛工廠與國際鐵路供應商競爭的實力。對于新的應用鋼種和工藝方法， 必須要有相匹配的焊接材料，從發展趨勢看， 藥芯焊絲、燒結焊劑、低飛濺氣體保護焊實芯焊絲、高強鋼用焊材、低溫鋼用焊材、耐熱鋼用焊材、不銹鋼用焊材等高技術含量產品是鐵路機車車輛用焊接材料的主要方向。
參考文獻：
[1] 王振民 換熱器管板的全位置自動化焊接工藝 [期刊論文] 《華南理工大學學報》2010年5期
[2] 王克鴻重型車輛計算機輔助焊接工藝自動設計系統 [期刊論文]《焊接學報》 2005年10期
【關鍵字】C02，自動焊，打底焊接，質量控制
中圖分類號：TV523 文獻標識碼：A文章編號：
一．前言
C02焊具有很多的優點，他的焊接熔深大、熱效率比較的高、并且對于焊接的變形較小，成本較低，在技術的操作上也比較的簡單，比較容易的形成優質的焊接接頭。這些優點就使得其在現代工業化的國家焊接工藝方面具有十分重要的作用，同時，這也決定著其具有很好的應用范圍。在我們的國家，C02氣體保護焊在油氣管道的建設中的應用還不是十分廣泛，因此，為了使其能夠在我國油氣管道建設中發揮更大的作用，同時降低生產成本，筆者就結合自己的實際工作經驗，對于C02自動焊打底焊接的質量控制措施進行分析。
二．C02自動焊打底焊接質量控制分析
1．根焊
在進行油氣的長輸管道的建設中，根焊的質量，也就是指打底焊接的質量以及其焊接的速度將會嚴重影響整個機組的焊接質量和速度，在進行油氣長輸管道的焊工培訓中就有很多的打底焊接的方法。但是本文筆者僅就低氫焊條向上焊進行介紹。為了能夠使焊接的速度和質量得到提高，我們通常會采用短孤焊或者是小間隙的方法進行。在進行焊接的時候，焊條的傾角會隨著管子位置的變化而發生變化，當焊條和管線環焊縫的夾角在10到15度時，此時就可以得到比較滿意的焊接接頭。
在進行打底焊時，通常會出現未融合的現象，這是因為在進行組對試件時出現了錯邊或者是在焊接的過程中焊口和焊條的方向沒有垂直，以及電流調節不好而造成的。對此缺陷的解決措施主要有：
（一）在組對試件時要根據管徑的偏差進行選配。這樣就可以減少組對試件時的錯變量。
（二）在進行焊接時，必須要保證焊口和焊條的方向垂直，對于焊接電流的調節必須合理，通常在60～90 A(焊條直徑φ 3．2 mm)為宜，間隙3毫米。在進行焊接時，要保證擺動的較少，這樣就可以使打底焊單面焊雙面成形比較好，這樣就不會產生店面未融合的現象。同時，在講焊條的焊頭處打磨以后才可以繼續進行焊接，在錢一根焊條結束點的下方大約10到20毫米的位置引弧，在此稍作停留，這樣可以使焊接接頭比較圓滑，同時還可以避免在焊接過程中由于溫度過高而發生燒穿或者是燒塌的事故。
2．焊道清理
對于打底焊的焊道進行清理是一項十分重要的工作，也是一項重要的工序。很多人會認為這沒有直接涉及到打底焊接，因此不是很重要，但是該項工序決定著自動焊打底焊接的質量。焊道清理不僅影響著整個焊接的質量，同時如果做得不好，還會出現燒穿、燒塌或者產生夾渣等情況。對于自動焊接來說，并不是說清理的越徹底就越好，如果清理的過于徹底，必然減少打底焊縫的厚度，使燒穿的可能性變大。因此，在焊道清理時，正確的做法是要對焊道的兩邊的夾角處進行重點的清理，對于焊道中間的光滑地方可以不進行打磨。同時，為了使清理的質量得到提高，對于清理人員應該進行有針對性的培訓，使其掌握熟練的清理手法，確保清理的質量，保證自動焊打底焊接的質量。
3．熱焊
這一般是使用藥芯自保護的焊接工藝進行，這主要是為了對焊道進行一次熱處理以后，從而可以降低氫的含量，減少焊道中的氣孔，從而減少裂紋的出現，同時這樣做還可以提高焊道的強度。在進行熱焊時，對于仰焊位置是焊道焊口中操作最為困難的地方，同時這也是最容易出現燒穿或者是燒塌的地方。對于這些缺陷，我們應該保證焊道的清理不應該太薄，同時對于焊接的速度要提高，對于電壓的調節一定要適宜，這樣方可以克服該種缺陷。對于仰焊位置，可以進行點焊，如此就可以降低熔池中的溫度，避免出現燒穿的現象。在進行熱焊時，首先應該檢查清根的質量，特別是要注意檢查焊道的兩邊夾角處是否符合要求，熱焊中夾渣通常是這方面引起的。因此，在進行焊接時，既要注意檢查，同時還要在坡口處有短暫的停留，對于電壓也應該進行一些增加。
4．填充焊
該種方法主要是為了能夠給坡口中填滿金屬，同時根據壁的厚度進行填充。在進行填充時，應該注意不要產生氣孔。氣孔產生的主要是由于送絲速度以及電壓的調節沒有匹配造成的。如果電壓太大，就會使焊絲融化，就導致送絲速度比融化的速度慢，從而就會使空氣進入熔池，從而產生氣孔。同時，在進行焊接的時候，一定要保證熔池的暢通，不能使熔池和熔渣離得太遠，這樣也會產生氣孔。在焊接的時候，應該將電壓的調節痛送絲速度的參數保持匹配。在填充最后一層時，焊縫的表面應低于母材0．5 mm 為宜，根據坡口的大小適當擺動，使坡口兩側熔合良好均勻。
5．蓋面焊
一個美觀的焊道外觀會給人以良好的視覺感，也是評價整個焊口質量的一個重要指標。蓋面焊必須控制焊道的外觀成形即焊道的高度和寬度。如何控制好這兩個參數，首先，在焊接蓋面焊縫之前應對填充焊的質量進行檢查，由于半自動的焊肉比較厚，填充焊0 點和6 點的位置時以低于母材2 mm 左右為宜，并且最好留下原始坡口邊沿為好。這樣才能使蓋面時0 點和6 點位置的余高不會超標，才能掐住線，從而保證焊道的寬窄一致，得到符合技術標準的、完美的焊縫。
三．結束語
Co2自動焊打底焊接的質量對于整個油氣長輸管道具有十分重要的作用，在進行打底焊接時，應該對每一個焊接工藝進行控制和分析，避免出現不必要的缺陷和質量問題，影響整個焊接的質量，進而對油氣長輸管道的建設不利。
參考文獻：
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[2]岳志宏; 楊濤; 高貴勝; 楊擁軍 Q345厚壁小口徑管道現場焊接試驗研究金屬加工(熱加工)2012-11-20期刊
[3]常興 ; 宗照峰 ; 林偉杰 ; 吳勇 ; 王文焱 我國長輸管道下向焊技術的現狀及發展趨勢焊接2001-11-25期刊
[4]屈志偉 長輸管道水田、林區沼澤地焊接質量控制中小企業管理與科技(上旬刊)2012-06-05期刊
[關鍵詞] 知識圖譜;共詞分析法;焊接學;材料學
[中圖分類號] G434 [文獻標識碼] A 文章編號：1671-0037（2015）08-80-6
Analysis of the Hot Spot and Research Trend of the Material Engineering Discipline based on the Common Word Knowledge Map
Zhang Xuezhao1，2
（1.Library of Henan University of Science and Technology， Luoyang Henan 471023; 2. Libraryof Zhoukou science and technology Career Academy， Zhoukou Henan 466000）
Abstract：In this paper， the latest scientific metrology technology―knowledge map is applied to the material engineeringdiscipline in our country. Through taking the two disciplines （Materials Science and Welding） as the research objects， a total common word knowledge mapsof thetwo disciplines were constructed， tohighlight the research hotspot， research trends and development of thetwo disciplines.
Keywords：knowledge map; commonword analysis; welding; Materials Science
1 研究內容
將材料學和焊接學兩門學科作為研究對象，以CSCD國內權威數據庫的作為數據源，采用計量學中的共詞分析方法，對1989～2013年材料學、焊接學等學科文獻的關鍵詞進行統計，并利用聚類分析、因子分析、多維尺度分析以及社會網絡分析等方法和相關軟件，構建這兩門學科的關鍵詞詞頻分布表、類團關系圖等，通過對所構建的兩個學科的共詞知識圖譜進行詳細比較對比，分析兩門學科的當前研究熱點、研究趨勢及前景。
2 研究方法及過程
2.1 數據來源
本文采用的數據來源于《中文社會科學引文索引》檢索系統。本文選取CSSCI1989～2013年收錄的期刊----鋼鐵研究學報和復合材料學報、電焊機和焊接技術做樣本，套錄該期刊文獻的所有題錄信息。具體方法：打開CSSCI檢索界面，收錄年限選定為1989～2013，在[來源文獻]檢索界面的[期刊名稱]中分別輸入“鋼鐵研究學報、復合材料學報和電焊機、焊接技術”期刊刊名，[匹配]限定為“精確”，同時[每屏顯示]設定為50條，套錄這些期刊在這一時期內文獻的題錄信息，然后將得到的數據分別整理后，分別得出在這一時期內材料學和焊接學題錄數據庫。然后通過利用C#自編的計算機程序，按照頻次由高到低排列，得到一個材料學和焊接學的關鍵詞排名，頻次總數分別是16 057個和21 622個。
2.2 數據處理說明
從兩個學科關鍵詞排序中分別截取一定頻次的關鍵詞，其中材料學關鍵詞截取詞頻大于22次、焊接學關鍵詞截取詞頻大于50次，由此，得出了兩個學科的99個和102個高頻關鍵詞。再將這些類似性質的關鍵詞進行歸整，從而分別確定了兩個學科的80個和63個高頻關鍵詞表，將這兩個關鍵詞表（見表1-1、表1-2）作為共詞分析我國材料工程學科的基礎。
2.3 構造關鍵詞共詞矩陣
2.3.1 構造原始共詞矩陣
由于以上兩個學科選定的關鍵詞是材料工程學科論文中出現頻率最高的詞，它們代表了當前我國材料工程學科的研究熱點。為了能進一步更好地反映這些關鍵詞之間的關系，本論文對這些高頻關鍵詞作如下處理：在已建立的題錄數據庫中，利用自編的計算機程序分別對兩個學科確定的80個和63個高頻關鍵詞兩兩進行共詞檢索，經過統計分析，得到了一個80×80的共詞矩陣（部分數據見表1-3）和一個63×63的共詞矩陣（部分數據見表1-4）。
以上兩個表格中的共詞矩陣是一個相關、對稱矩陣，對角線上的數據為該詞出現的頻次，主對角線單元格的數據為兩個關鍵詞共同出現的頻次。
2.3.2 構造相關矩陣
本文在對兩個學科的原始矩陣進行包容處理時采取Salton指數法，處理數據部分結果見表1-5和表1-6，Salton指數法的計算公式為[3]：S=Nij/（Ni×Nj）1/2（3-1）。其中，Ni，Nj分別表示關鍵詞i和j的頻次，Nij表示關鍵詞i和j共現的頻次。
以上兩個表格相關矩陣中的數字為相似數據，數字的大小表明了相應兩個關鍵詞之間的距離遠近，數值越大則表明關鍵詞之間的距離越近，相似度越好;反之，數值越小則表明關鍵詞之間的距離越遠，相似度越差。
2.3.3 構造相異矩陣
由于相關矩陣中的‘0’值過多，統計時容易造成誤差過大，為了方便進一步處理，兩個學科相異矩陣的部分數據詳見表1-7和表1-8。
以上兩個表格相異矩陣中的數據，正好與相關矩陣相反，數值越大則表明關鍵詞之間的距越遠，相似度越差;反之，數值越小則表明關鍵詞之間的距離越近，相似度越好。
2.4 聚類方法與聚類圖
具體方法：在SPSS17.0軟件界面中輸入要分析的相異矩陣，然后選擇[分析]――[分類]――[系統聚類]進行聚類分析。聚類方法選擇組間距離法;度量標準--區間選擇共詞聚類分析中最常用的歐氏距離（Euclideandistance）。
3.5 構建類團關系圖
類團關系圖主要用連線的粗細來明確類團間的關系強弱，類團間的關系強弱以連線的粗細來表示，兩個類團之間的連接線就越粗，說明他們之間的關系的關系越強，反之則亦然[4]。具體方法是首先計算出各個類團的內部聯系強度與其外部聯系強度，然后利用先進的社會網絡分析軟件pajek繪制出兩個學科的類團關系圖。通過對兩學科類團的形成、演化、新增及消失的過程研究，動態地揭示我國材料工程學科的研究的現狀、熱點及發展。
3 研究結果與分析
3.1總體狀況描述
材料學科（以鋼鐵研究學報和復合材料學報為代表）從1983年到2013年共有9 302篇論文，每種期刊年均155.03篇，平均每篇論文的關鍵詞數為1.73個。經過規整、縮減后，這一階段頻次不小于22次的高頻詞共80個，其中，復合材料、力學性能、顯微組織、有限元分析、層合板、數值模擬等出現200次以上，說明網絡環境下以復合材料為核心的材料性能分析是這一階段的研究熱點，具體分析內容主要體現在材料的力學性能分析、有限元分析、數值模擬分析等方面。
焊接學科（以電焊機和焊接技術為代表）從1984年到2013年共有11 778篇論文，每種期刊年均196.3篇，平均每篇論文的關鍵詞為1.84個。這一學科（焊接學科）論文總數與材料學科相比基本持平，但是篇均關鍵詞數卻略有上升。經過規整、縮減后，這一階段頻次不小于50次的高頻詞共63個，與材料學科相比，焊接工藝以2 368次居于首位，焊機、焊縫、焊接電源、焊接控制、焊接質量、焊接電流、電焊、埋弧焊、焊條等是出現200次上的高頻詞，可見，在該學科目前的主要研究熱點是焊接設備、焊接工藝、焊接工業參數等方面。這些方面的研究直接決定或影響到焊接質量和焊接效果，這也與生產實際緊密結合，充分體現了這一學科的實踐性。
3.2 研究主題的異同
從材料學科形成的聚類圖可以看出，我國材料學科的主要熱點研究領域、研究主題、研究熱點可以總結為以下幾個方面：
3.1.1 材料工藝、參數研究
這方面的研究是我國材料學科研究領域研究成果最豐碩的部分之一。該類團群主要包括“材料熱處理類團”“材料工藝性能研究類團”兩個類團。在該階段，從關鍵詞聚類分析結果來看，隨著有計算機技術、數據/值模擬仿真技術及材料熱處理技術的發展。材料學科研究動態主要表現在以下兩個方面：第一，材料分析、材料加工更加精準化。第二，材料熱處理參數、方法始終是材料學科發展的重點。
3.1.2 工程材料研究
工程材料研究始終是材料學科研究的主要方向。工程材料類團群主要包括金屬材料類團、非金屬材料類團、復合材料類團。金屬材料類團一直是材料學科發展的主流，各種有色金屬它們是現代各種機器零部件的生力軍，它們為材料學科的發展奠定了基礎。復合材料類團的研究是材料學科發展的延續和補充。在現當代化生產中，隨著對材料性能需求的日益提高，單純的金屬材料性能已經不能滿足各類機器零部件的使用要求，為此復合材料的研究被材料學家們納入了研究領域，并且自從復合材料進入研究領域開始，到現在，乃至未來，復合材料的研究都將經久不衰，這一點從關鍵詞詞頻分布都可以看出：復合材料出現的頻次排列第一、層合板、金屬基復合材料、高溫合金、陶瓷基復合材料、復合材料結構等關鍵詞的都屬于這一類團，并且頻次分布也很靠前。
3.1.3 材料性能缺陷研究
材料性能缺陷研究也是我國材料學科乃至全世界材料學科研究的主題。這一研究類團群主要包括材料加工方法類團和材料缺陷類團。材料缺陷類團包含的關鍵詞主要有：疲勞、裂紋、磨損、斷裂、夾雜物等，這些關鍵詞頻次的分布在本研究統計中占有相當的比重，由此可以看出怎樣預防材料的各種缺陷，提高材料的加工及使用性能，至關重要。緊接著引出了材料學家們所關注的材料的加工類團（轉爐、電弧爐、熱軋、冷軋、軋制等）。雖然這一類團群的關注度不如工程材料研究，也不如材料工藝參數的研究。但是無論從各種工程材料來說，還是從各種材料的工藝參數研究來說其目的都是怎樣去避免材料的各種缺陷，從而提高和改善材料的加工性能、使用性能，達到人們生產加工的目的。
從焊接學科的聚類圖可以看出，我國焊接學科的主要熱點研究領域、研究主題、研究熱點可以總結為以下幾個研究方向：
3.1.3.1 焊接工藝參數研究。同材料學科一樣，焊接學科的焊接接工藝參數研究是本學科的研究主題和重點。在這一類團群中焊接工藝這一關鍵詞在頻次表中出現的次數達到了2 368次，可見在焊接學科中，工藝參數研究所站的比重和地位。焊接工藝規范、焊接工藝參數、焊接手法等方面是這一類團研究的主題，而這一研究主題隨著焊接設備和焊接方法的不同焊接工藝亦有不同。
3.1.3.2 焊接類型方法研究。這一類團是一個大面類團，焊接類型和方法直接決定或影響焊接工藝、決定了焊接設備、焊接工具的選擇。這一類團的關鍵詞主要有：手工電弧焊、堆焊、焊接方法、激光焊接、攪拌摩擦焊、點焊、埋弧焊、釬焊、氬弧焊、氣體保護焊等。隨著焊接技術的發展及焊接質量要求的提高，該類團正朝著自動焊接、機器人焊接等自動化方向發展。
3.1.3.3 焊接工程、工具、材料研究。焊接工程、工具、材料這一類團群涉及焊接材料、焊接環境、焊接設備工具，從而間接地決定焊接方法的選擇、焊接工藝流程。這一研究類團，從各種焊接對象材料（管道、鋁合金、不銹鋼、奧氏體不銹鋼等）說起，涉及了焊接結構、焊接工程、工程建設及焊接應用。分析了焊條、藥芯焊絲的使用環境、使用方法等。這一主題類團的研究，是該學科研究的基礎，研究主題關鍵詞雖然詞頻分布沒有排在前列，但關鍵詞詞頻分布的范圍廣。未來該主題的研究將朝著細化焊接工具方向，具體可能以焊接工具研究所形式出現。
3.1.3.4 焊接質量控制研究。這一類團的研究主題是焊接學科研究的目的所在。不管焊接工藝如何合理、焊接方法如何選擇、焊機及焊接工具的選擇的多么具有針對性，其最終目的是獲得優質的焊接質量。在這一研究主題中，分析了各種焊接缺陷（裂紋、缺陷、變形等）各作者、學者提出了如何規避焊接缺陷的各種方法、技巧。目前這一研究主題隨著焊接材料的多樣化，生產要求的提高而日益嚴峻，機器人技術、自動焊技術的發展對焊接質量的提高起著決定性的作用，但其普及應用任重而道遠。
4 類團關系分析
確定了材料學科、焊接學科類團后，就可以研究各學科類團間的相互關系，找出哪些類團是核心類團，它與其他類團之間聯系密切;哪些類團是非核心類團，它與其他類團之間聯系疏松;哪些類團與其他任何類團都沒有任何關系，屬于相對獨立類團。為此，筆者根據各類團之間的內、外相互關系，利用pajek軟件繪制出了既能反映自身類團的內部聯系強度又能反映這個類團與其他類團的外部聯系強度的類團關系圖（如圖1-1、圖1-2所示）。在圖中，類團的內部聯系強弱用節點的大小來表示，節點越大，表明該類團的內部聯系強度越小，反之，則相反;節點連線的顏色深淺和連線的粗細程度和表示兩節點間的外部聯系強度，兩節點間連線顏色越深、連線越粗，則表示兩類團之間的外部聯系強度越大，反之，則相反。
圖1-2 焊接學類團關系圖
5 結語
本部分研究采用共詞分析方法，利用聚類分析、先進的社會網絡分析方法和軟件Pajek，分別繪制出材料學科和焊接學科兩學科的聚類圖、類團關系圖，對兩個學科：材料學科和焊接學科研究主題進行了較為詳細的對比分析。通過分析對比得出兩個學科的發展變化特點：
5.1 材料學科和焊接學科都屬于工學學科，其發展研究主題存在共性
從兩個學科的研究主題來看，我國材料學科研究領域、研究熱點體現在復合材料、材料工藝參數研究、材料性能缺陷研究上，而焊接學科體現在焊接工程、工具材料、焊接工藝參數研究、焊接質量（缺陷）控制上。兩個學科之間研究主題框架基本一致，其目的都是為了滿足生產實踐，都是為了規避缺陷（材料缺陷、焊接缺陷），提升加工質量。
5.2 熱點研究領域顯現新特征
兩大學科的熱點研究領域各有新特征：材料學科的陶瓷基復合材料、鋁基復合材料、有限元分析、數值模擬等;焊接學科的自動焊技術、機器人技術等。
5.3 兩個學科研究范圍和內容具有一定的連續性、階段性、變化性
兩個學科不論是材料學科還是焊接學科都是從工程材料研究到工藝參數研究，最后再到性能缺陷研究，整個研究過程呈現出連續性、穩定性、階段性、變化性的特點。每個階段在各自基礎上由細化整體上呈現發展性。
參考文獻：
[1] 秦長江.基于共詞知識圖譜的人文學科研究熱點可視化的實證研究[J].圖書館理論與實踐，2010（12）.
優秀焊工工匠的主要事跡【1】
我是一個特別熱愛本職工作的電焊工。在我進廠的這幾年來我始終堅守著一個信念：那就是對工作腳踏實地、真抓實干;對自己的工作認真負責，確保質量零差錯;對自己嚴格要求，對徒弟真實傳授，富有愛心;對社會要真誠奉獻不計名利。正是擁有這個信念，我從未放棄對工作的熱愛，盡職盡責，勇于創新。
在我剛從一名學生轉變為一名電焊工時，我就虛心學習努力提高技術水平。在同年入廠的青工中以優異的成績脫穎而出，考取了各種焊接資質并達到一線員工焊接水平，并且提前轉正參加工作。
在我剛從事焊接專業，對焊接工作還是半知半解時，我認識了李萬君師傅，是他教會我如何正確使用焊接方式、方法，如何調節心態和焊接位置的質量要求。我十分榮幸地參加了焊接車間的焊工高級班，在高級班學習過程中從理論到實際，一方面要學習理論知識，在理論知識的基礎上進行實際操作。另一方面又不能因為學習而耽誤生產任務，高級班的部分時間都是要從休息時間來學習技能。培訓時間都是利用中午或休息日進行，正是我們高級班這種不怕苦不怕累的精神，培養了我們這一批車間的技術骨干。在工作中李xx既是我的師傅又是我的導師，在我工作中遇到難題，無法解決時我就會請教李師傅，堅決做到四勤“勤問，勤看，勤學，勤動腦”。使我不斷地提高自身的能力和水平。
熟練操作規程我從工藝要求入手，在工作時間之外我利用中午休息時間學習工藝文件，拿著工藝文件對照我所焊接的焊接位置，堅決做到熟知熟記。并在車間組織的工藝文件考試得到滿分，在“一口清”活動中得到優異成績。
我深刻的知道作為一名電焊工不但要會學習、會工作，而且還要深刻理解公司領導講話的中心意義，在董事長提出“一點也不能差，差一點也不行”的質量要求后，我就研究在我從事的焊接過程中有那些不足，并立項攻關。尤其是在2010年的250公里﹨小時第三單生產過程中我細心專研工藝文件，解決了在一單和二單生產過程中存在的焊接缺陷。我利用焊接方法解決了在一單和二單一步焊接各別打壓漏氣的問題，并將我的經驗傳授給我身邊的同志，保證質量合格率達到100﹪。并且利用焊接手法解決在一單和二單一步焊接內筋板咬邊的問題，保證質量合格率達到100﹪，同時在生產過程中交檢合格率達到100﹪。并且受到現場監督師、質量檢查員和公司領導的一致好評。
目前，公司開展“提質提能 再攀高峰”的關鍵時刻，面對年產7000個轉向架的嚴峻考驗，我身為長客的一份子，投身于長客的發展，我將盡職盡責努力為長客的長遠發展貢獻出自己的一份力量。
優秀焊工工匠的主要事跡【2】
春天如期而至，高彥望著正在吐綠的枝頭，33年的工作經歷又一次清晰的呈現出來。從一個對電焊一無所知的少年，一步步成長為焊工技師和集團公司的技術能手，他的每一步足跡都留下了辛勤耕耘的汗水。回首往事，高彥心緒平靜。
鍥而不舍，苦練焊工本領
1970年6月份，16歲的高彥參加工作，分配到大慶煉油廠一營，從此，與電焊結下了一段深深的情緣。1973年，他所在的單位承接了動力站3臺鍋爐的安裝任務，其中的水冷壁管焊接都是成排、間距極小的固定口，必須達到單面焊、雙面成型質量標準，而且焊口還要進行拍片檢測和100%的通球檢驗。當時工人的文化素質普遍不高，技術要求遠不及現在嚴格，大部分焊口也不拍片檢驗，人們僅以焊口是否滲漏、成型是否美觀來衡量焊工水平的高低，因此，這樣的焊接要求，無疑是向每一名焊工提出了挑戰。為了能夠盡快提高焊接水平通過考試，圓滿地完成焊接任務，高彥和幾名青工利用一臺閑置的坡口機，上午加工管件坡口，下午將管件抬到工地，在生產任務緊張，又缺少電焊機情況下，他們就見縫插針，在師傅們休息時間進行練兵。練到一定程度后，他就用氣焊割開焊道，不斷對鈍邊的厚薄、間隙的大小進行調整，終于摸索出了最佳焊接參數，順利地通過了考試，使他有機會第一次接觸到了射線口。實際操作中，他的焊口全部通過通球檢驗，射線抽查檢測，一次合格率達到了100%。這次施工，使高彥真正認識到了焊接在工業化生產中的重大作用和它的獨特性，也令他對電焊產生了濃厚的興趣。
1975年，高彥參加了化肥廠尿素裝置的建設。這套裝置的設備為荷蘭進口，所有焊工必須通過英國焊接專家的考試，才能上崗操作。由于是第一次與外國專家合作，工程指揮部非常重視，組織了大規模的練兵活動。經過了一段時間的練習，雖然所有焊口的內外成型都十分美觀，但是經超聲波檢測，焊逢局部經常出現氣孔。領導們看到這種情況經常搖頭，眼神中逐漸留露出無奈和不信任。這種眼神深深地刺痛了高彥，他想：不管你是中國人，還是外國人，只要你是用手工焊的，你能焊好，我就不信我焊不好。
這時，承擔化肥廠合成氨裝置建設的四化建焊工已經來到現場，正在接受外國專家的考試。得知這一消息后，高彥馬上帶上一塊護目鏡，趕到了考試現場。經過過細心的觀察，發現人家的焊法與自己的有著較大的不同，回來后就模仿練習，收到了非常好的效果。從那以后，高彥經常往返臥龍兩地，學習高手的焊接方法。刻苦扎實的練兵，使他掌握了許多焊接要領，技術上有了長足的進步。作為首批迎考焊工，他順利地通過了外國焊接專家的考試。初嘗成功，高彥深深地體會到：要想成為一名優秀的電焊工，就要打破常規，要不斷地學習、消化和吸收先進的經驗，敢于在失敗中總結教訓，要有鍥而不舍的精神，才能不斷的提高技術水平。現場施工中，由于他在工作上嚴細認真，經外國專家抽檢的238道焊口，探傷一次合格率達到100%，并被破例允許，成為工地上未經試件考試，就可參加不銹鋼管線焊接的第一人。在這里，高彥認識了英國的焊接專家賴德。這位技藝高超，對工作高度負責的英國人，對他影響非常大。當時，許多人都知道賴德有一個隨身攜帶小筆記本，上面記錄了每個焊工的名字。他在高彥名字的后面，鄭重地畫上了五個“五角星”。他解釋說，五星相當于五星上將，在美國只有最好的焊工才能獲此殊榮。
榮譽只代表一個人過去的成績，焊接專家的評價沒有成為高彥炫耀的資本，而是轉化成了不斷努力、繼續登攀動力。從那以后，他每焊一道焊口都要比別人多付出2—3倍的汗水，所有經過抽檢的焊口，合格率全部達到了100%。同時，高彥還在工余時間，自學了《焊工工藝學》、《鋼制壓力容器焊接工藝》、《日本焊工培訓教材》等理論書籍，先后四次考取了大慶市壓力容器、壓力管道焊工指導教師證書。
滿腔熱情，帶出過硬群體
1990年末，高彥調入了鉚焊車間，主要的工作任務是負責焊工培訓，提高車間整體的焊接水平，并配合廠里爭取國家三類壓力容器制造許可證。當時的鉚焊車間，27名焊工中僅有17人持有壓力容器焊接操作證，操作項目75項，一些特殊材質和先進的焊接技方法操作證上也是空白，尤其是氬弧焊封底和不銹鋼焊接也只有幾個人可以操作，但也不夠熟練;多數焊工對自己的焊口質量沒有把握，返修率較高。面對現狀，高彥想：作為一名焊工指導教師，是企業培養了我，我所掌握的技術，不僅屬于我個人，更屬于企業，我要回報企業的就是釋放全部的能量，帶出一批更加出色的焊工，讓更多的人成為技術上的尖子、行業上的狀元。
他在生產相對空閑的時間舉辦了焊工技術學習班，毫不保留地把自己掌握的技術和經驗傳授給了每個人。兩個多月的練兵過后，所有焊工的試件經過射線檢測，95%達到了2級口以上;全年拍片1萬余張，合格率由1990年以前不足90%，提高到了96.5%;半年當中，有三批焊工取得了96項操作項目，車間可操作項目增加到了171項;持證焊工增加到了24人。
1992年，原機修廠成功地獲得三類壓力容器制造許可證，高彥受到了領導的嘉獎。1991年—2002年的12年中，鉚焊車間合計拍片133740張，合格率達到97%，節省拍片費用近百萬元。數百名焊工經過鍛煉，逐步成長為企業發展中的骨干力量。有12人、14次獲得總廠技術運動會電焊的前三名;他的徒弟中，1人獲得大慶技術比賽電焊第一名、省第四屆技術運動會電焊第五名，并榮獲省機械行業技術能手稱號，晉升為焊工技師;1人被集團公司送到西安交大焊接系學習深造。
成功來自于辛勤汗水的澆灌。鉚焊車間的焊接水平實現了一個嶄新的跨越，在高彥的組織下，他們不僅成功地完成了乙烯裂解爐16臺第一急冷鍋爐制造、化肥廠121C換熱器修復等多項重要的焊接任務，創造了經濟效益，更為企業贏得了信譽，樹立了良好的整體形象。
1994年，原機修廠獲得了吉林熱電廠兩臺熱網加熱器的修復信息。經過激烈的競爭，鉚焊車間承接到一臺的修復任務，另一臺被業主委給了撫順的一家企業。這次修復的難度主要是異種鋼焊接，所有管口都需用全自動鎢極氬弧焊完成。但他們只有一臺自動焊接和兩臺手工焊機，難以如期完成任務。高彥認真研究全自動焊機的工作原理，把自動焊機上的參數全部設置到手工焊機上，利用手工氬弧焊機模仿自動焊一脈一送絲工作過程，反復試驗，效果極佳，焊接質量不僅全部合格，而且焊道成型和與自動焊接同樣美觀。這樣3臺焊機同時施焊，大大提高了焊接速度。看到這樣的質量，業主立即將已經委出的另一臺換熱器運了回來，交給他們來修復。當全部焊接告捷后，吉林熱電廠為他們擺宴慶功，該廠的總工程師直率地說，以前都是施工單位請我們喝酒，今天是我們請施工單位，這在我們廠還是第一次，大慶人的質量我們無可挑剔。
永不滿足，創新焊接技術
作為一名焊工技師，創新和推廣新的焊接方法，提高產品質量和工作效率，降低勞動強度，減輕手工焊有毒煙塵對焊工的傷害，成了高彥長期為之奮斗目標。
1996年，車間承接了17臺不銹鋼料倉的制造任務，這批料倉直徑為2—4.5米，壁厚6-8毫米，手工施焊焊需要三遍，焊工要在有限的作業空間內進行長時間清根打磨。高彥經過認真細心的試驗，摸索出了一套最佳焊接參數，不但可以用熔化極焊接，而且對現有的埋弧焊設備稍加改造，完全采用全自動熔化極氣體保護焊接，在背面加一襯墊，只需焊接一遍，就能做到單面焊接雙面成型的效果，而且成型美觀。焊口經過檢測，各種機械性能全部合格，100
%達到了二級口以上。同時更主要是焊工可以不進入容器內焊接，大大減輕了勞動強度和對人體的傷害，提高焊接效率8倍多。這種方法的成功應用，不但填補了機修廠的焊接史一項空白，而且在國內也是首次應用。之后他又將其撰寫成論文，發表在《焊接》雜志上。
萬立氣柜的預制，需要十幾張鋼板拼組焊接，因為鋼板厚度只有3毫米，傳統焊接方法最大的難題是板材變形、矯正困難，質量很難保證。經過多次試焊，高彥總結出了一套新的方法，利用埋弧焊小車，采取全自動氣體保護焊來完成焊接工作。這種方法不用開坡口，留出一定間隙后，在背側加一銅墊，一次焊接就達到了雙面成型的效果，且焊縫成型美觀，不需矯正。2001年，高彥在中厚度、大規格的容器制造中，首次成功應用了埋弧自動焊接的新方法，對直徑在2—3.4米、壁厚8—14毫米不銹鋼容器施焊，不用開坡口，正反各焊一次就可完成。各種機械性能、晶間腐蝕檢驗全部合格，X光檢測一次合格率達到了99%以上，比照傳統方法節省焊材30%，提高了工效8—10倍。2002年，他又在車間全面推廣了中小直徑不銹鋼容器背面加襯帶的鎢極氬弧焊封底焊法，操作簡單，合格率高，并可單面焊接，雙面成型。現在車間大部分焊工都掌握了這項技術，已經成功地完成了21臺不銹鋼容器的制造任務。
論文摘要：三峽電站左岸1#～10#壩段壓力鋼管直徑12.4m，材質分別為60kgf/mm2級高強度低合金調質鋼和16MnR鋼，具有管徑大、管壁厚、技術要求高等特點。鋼管在制作、運輸、吊裝、安裝及焊接等工序中均采用了一些新的工藝，對各施工工序進行全過程控制，保證了三峽左岸壓力鋼管的制作安裝質量。為大直徑壓力鋼管的施工積累了經驗。
1、概述：
三峽二期工程左岸廠房壩段A標段共有10個機組進水口，每個進水口分別設置有1條引水壓力鋼管，機組采用單機單管供水方式。引水鋼管設計直徑12.4m，最大設計內水壓力1.4MPa，是目前世界上管徑最大的引水壓力鋼管，結構形式為鋼襯鋼筋砼聯合受力，布置上順水流分為壩內段、壩后背管段及下水平段，樁號自20+024.172至20+118.00，中心軸線安裝高程EL113.584～EL57.000m，壩內段（上斜直段）材質為16MnR，板厚26mm，壩后背管由上彎段、斜直段、下彎段組成，上彎段、斜直段材質為16MnR，板厚28～34mm，下彎、下水平段材質為60kgf/mm2級高強度調質鋼，板厚34～60mm。1＃～6＃壩段壓力鋼管在下水平段設置彈性墊層管，其單條鋼管的軸線長120.122m，工程量1446t；7＃～10＃壩段壓力鋼管在下水平段設置套筒式伸縮節，其單條鋼管的軸線長112.852m，工程量1278t；1#～10#壩段工程量總計13788t。
2、引水管道與相關建筑物的關系：
2.1與大壩砼施工的關系：
因各壩段基巖高程不等，左廠1#~6#壩段部分背管予留槽采用開挖形式，左廠7#~10#壩段背管予留槽采用砼澆筑而成。壩內埋管段隨大壩砼上升同步形成，當相應的壩塊澆筑至鋼管安裝高程并有7天以上齡期，兩側非鋼管壩段上升至高程110m以上，方可進行該部分鋼管安裝。
2.2與付廠房的關系：
引水管道的下彎段和下水平段布置于付廠房下部，當鋼管壩段管邊予留槽形成，兩側非鋼管壩段達到高程82m以后，進行下部水平段鋼管的安裝，并從下彎段逐節向上安裝。
2.3與壩體縱縫灌漿的關系：
由于壩體縱向分縫，管道予留槽跨越1~2道縱縫，鋼管的安裝待相應的縱縫灌漿完成至鋼管安裝高程以上，再進行鋼管的安裝。
2.4與予留槽的關系：
在安裝之前，土建施工準備工作必須全部完成，在鋼管安裝結束后，進行管道的砼回填澆筑。
3、壓力鋼管的制作：
3.1鋼管制作材料
3.1.1母材
用于鋼管制造的所有鋼材應符合設計技術要求和施工圖的規定，鋼管母材16MnR和60kgf/mm2高強鋼出廠前在鋼廠內按《壓力容器用鋼板超聲波探傷》（ZBJ74003-88）100%探傷，每批鋼板應有出廠合格證，母材的化學成份及性能應滿足以下要求：
（1）16MnR鋼板化學成份（%）
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
≤0.02
0.20～0.60
1.20～1.60
≤0.035
≤0.035
（2）16MnR鋼板機械性能
試樣
規格
取樣
位置
σs
(kg/mm2)
σb
(kg/mm2)
δs(%)
冷彎性能d=3a 180°
低溫沖擊韌性
VE—20℃J
按國標
橫向
31
50～65
≥19
完好
≥27
（3）60kgf/mm2高強鋼化學成份（%）
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
Mo
≤0.09
0.15～0.30
1.0～1.6
≤0.030
≤0.030
≤0.60
≤0.30
≤0.30
（5）碳當量：
16MnR低于0.4%；60kgf/mm2高強鋼低于0.42%。
（6）焊縫及熱影響區硬度值：
16MnR低于300HV；60kgf/mm2高強鋼低于350HV。
所有用于制造鋼管的母材，到貨后按《ZBJ74003-88》規定的Ⅲ級質量檢驗標準對鋼板進行超聲抽檢，抽檢數量為10%。
16MnR鋼板為國產板。60kgf/mm2級高強度調質鋼由日本進口，其中，1～6＃機采用日本NKK公司生產的610U2鋼板；7～10＃機采用日本住友金屬生產的610F鋼板。
3.1.2焊接材料
16MnR鋼板：手工焊采用大西洋產CHE507電焊條；埋弧自動焊采用H10MnSi焊絲；實芯焊絲脈沖電源全自動富氬保護焊采用CHW-50C6SM焊絲。
60kgf/mm2級高強鋼：手工焊采用大西洋產CHE62CFLH電焊條；實芯焊絲脈沖電源全自動富氬保護焊采用ZO-60焊絲。
以上所采用的焊接材料均經過焊接工藝評定確定。
3.2鋼管的制作工藝
3.2.1鋼管排料、劃線
根據設計圖紙要求，先對鋼板進行排料，繪制排料圖，然后按排料圖進行鋼板劃線，劃線極限偏差應滿足表⑴的要求：
排料時縱縫的布置與鋼管橫斷面水平軸和垂直軸的夾角應大于10°，相應弧長應大于1100mm。
鋼板劃線后應分別標出鋼管分段、分節、分塊的編號、水流方向、水平和垂直中心線、灌漿孔位置、坡口角度以及切割線等符號。16MnR鋼可用鋼印、油漆和沖眼標記。高強鋼嚴禁用鋸或鑿子、鋼印作標記，不得在卷板外側表面打沖眼；在卷板內側表面用于校核劃線準確性和卷板后的外側表面允許有輕微的沖眼標記。
3.2.2鋼板切割、加工坡口
鋼板采用自動、半自動氧-乙炔火焰切割或數控切割機割去多余部分。縱縫和直管段環縫坡口用12m刨邊機加工；彎管段環縫坡口用數控切割機加工，坡口加工后的尺寸應附合圖樣及規范的要求。
3.2.3鋼板卷制
鋼板端頭預彎完成后，進行瓦片卷制，卷制方向應和鋼板壓延方向一致，鋼板經多次卷制，檢查達到設計弧度；瓦片卷制成型后，以自由狀態立于組圓平臺，用2.2m樣板檢查弧度,樣板與瓦片的極限間隙應小于2.5mm。
3.2.4瓦片組園、焊接、調圓
將組成管節的三張瓦片立于組圓平臺，利用自制專門的拉對、壓縫工裝進行組圓，最后一條縱縫調整后應滿足設計周長要求，同時檢查各項性能指標，組圓后管內壁加臨時支撐增加剛性，然后進行鋼管縱縫的焊接，焊接應嚴格按照焊接工藝指導書確定的焊接方法及焊接參數執行。縱縫焊接完成，吊到調圓平臺，用頭部帶有液壓千斤頂的米字支撐調圓，鋼管調圓后，各項指標應符合表⑵要求：
3.2.5上加勁環、支腿、吊耳等附件
加勁環由1/20法蘭組成，下料用半自動氧-乙炔切割機或數控切割機切割，加勁環及止水環的內圈弧度用1.5m樣板抽查，間隙小于2.5mm，與鋼管外壁的局部間隙應嚴格控制，不應大于3mm，以免焊接引起管壁局部變形，直管段的加勁環組裝的極限偏差應符合表⑶的要求：
加勁環、止水環的對接焊縫應與鋼管縱縫錯開100mm以上。
4、鋼管的運輸與吊裝：
4.1鋼管的廠內吊裝
鋼管在制造廠內摞節組裝成安裝單元，最大安裝單元的重量約80t，鋼管廠內吊裝一般采用廠內布置的60t門機起吊，但當吊裝節重量超過60t時，采用60t門機與50t汽車吊聯合吊裝。
4.2鋼管的運輸
為三峽壓力鋼管的運輸，專門配置有100t平板拖車，拖車外形尺寸（長×寬×高）為16.93m×3.5m×2.05m，拖板有效長度13.5m。考慮到三峽壓力鋼管的大直徑，在不破環拖車拖板的情況下，設計制作了壓力鋼管專用運輸托架，為減少對道路交通的影響，運輸托架的四個支撐臂均采用可折疊形式。
鋼管從組節平臺上吊至拖車上后，用鋼絲繩及3t或5t倒鏈固定。
4.3鋼管的吊裝
左岸電站引水壓力鋼管吊裝方法匯總
序號
機組號
管節號
采用手段
備注
1
1～4#機
G1～G6
壩前EL.90平臺的2#MQ2000門機
其中3#、4#機的G68、G69、G70管節采用300履帶吊進行安裝。
G7～G15
EL.120棧橋MQ2000門機
G16～G28
EL.120棧橋MQ2000門機和EL.82棧橋MQ6000門機雙機抬吊
G29～G42
EL.120棧橋MQ2000門機或EL.82棧橋MQ6000門機
G43～G57
EL.120棧橋MQ2000門機和EL.82棧橋MQ6000門機雙機抬吊
G58～G70
EL.82棧橋MQ6000門機
2
5~10#
機
G1～G6
兩臺纜機抬吊
G7～G15
EL.120棧橋MQ2000門機
G16～G28
EL.120棧橋MQ2000門機和EL.82棧橋MQ6000門機雙機抬吊
G29～G42
EL.120棧橋MQ2000門機或EL.82棧橋MQ6000門機
G43～G57
EL.120棧橋MQ2000門機和EL.82棧橋MQ6000門機雙機抬吊
G58～G70
EL.82棧橋MQ6000門機
鋼管編號：從鋼管進口開始，順水流依次進行制作管節編號。
5、壓力鋼管的調整與壓縫：
5.1根據鋼管始裝節位置，放出始裝節里程、樁號及軸線位置，利用所放基準點，在始裝節上游位置設置定位檔板，用來控制其里程。
5.2鋼管吊至軌道上，下準線對準基準點軸線，根據基準點對鋼管里程、高程、軸線進行調整，其誤差值管中心±5mm，里程偏差±5mm，垂直度3mm。復測合格后進行加固。
5.3為防止鋼管在加固過程中造成位移，鋼管加固采用對稱加固，支撐先與錨筋焊接，然后支撐與鋼管加勁環焊接。
5.4始裝節驗收后，進行第二節鋼管安裝調整，并進行環縫的壓縫。鋼管壓縫采用壓碼與壓縫工裝進行壓縫。
6、壓力鋼管的焊接與高強鋼焊縫的消應：
6.1焊接
6.1.1焊縫分類
（1）一類焊縫：鋼管縱縫，廠房內明管環縫，湊合節合攏環縫。
（2）二類焊縫：鋼管環縫，加勁環、止推環、止水環對接焊縫及止推環組合焊縫。
（3）三類焊縫：不屬于一、二類的其他焊縫。
6.1.2定位焊
對需要預熱的60kgf/mm2級高強鋼，定位焊時應以焊縫處為中心，至少應在150mm范圍內進行預熱，預熱溫度較正縫溫度高出20-30℃，定位焊時，應將其焊在后焊側坡口內，后焊坡口側焊前用碳弧氣刨刨背縫時必須清除定位焊，定位焊長度為60mm，間距為300mm，厚度6mm。
6.1.3焊接工藝
（1）對于60kgf/mm2級高強鋼，焊前應用遠紅外線履帶式加熱片進行預熱，預熱溫度60mm鋼板為100-150℃，34mm鋼板為80-120℃。
（2）焊接時先焊坡口內側，采用分段退步法焊接（環縫由12名或10名焊工同時施焊）。焊接時的層間溫度不低于預熱溫度，不高于230℃。
（3）雙面焊的焊縫，一側焊完后，對焊后焊縫進行預熱，預熱溫度與（1）同，另一側用碳弧氣刨清根，手工電弧焊時，第一道焊縫應完全除去。碳弧氣刨清根后應修磨刨槽除去滲碳層，并進行施焊；焊后將溫度加至150℃-200℃，保溫1h。
（4）高強鋼施焊時，為有效的控制好焊接線能量，要求手弧焊用Φ4.0mm焊條焊接時，其焊接長度＞90mm；用Φ3.2mm焊條焊接時，其焊接長度＞70mm。焊道寬度超過12mm時，需進行分道，每層焊縫厚度不超過4mm。
（5）焊接參數
壓力鋼管手工焊焊接工藝參數表
材質
焊接
位置
焊條直徑
(mm)
焊接參數
電流（A）
電壓（V）
焊接速度(mm/s)
610U2
或
610F
平焊
Φ3.2
100～130
23～28
1.2～2.5
Φ4.0
140～180
23～28
1.4～3.0
立焊
Φ3.2
90～120
23～25
1.0～2.0
Φ4.0
130～160
23～26
1.3～2.5
橫焊
Φ3.2
90～120
23～25
1.2～2.0
Φ4.0
130～170
23～28
1.3～3.0
仰焊
Φ3.2
90～120
23～25
1.0～2.0
Φ4.0
130～160
23～26
1.3～2.5
16MnR
平焊
Φ3.2
100～140
23～26
1.0～2.5
Φ4.0
140～180
23～30
1.3～3.0
立焊
Φ3.2
90～130
23～25
1.0～2.0
Φ4.0
130～160
23～28
1.2～2.5
橫焊
Φ3.2
100～135
23～26
1.0～2.5
Φ4.0
135～170
23～30
1.3～3.0
仰焊
Φ3.2
90～130
23～26
1.0～2.0
Φ4.0
130～160
23～26
1.2～2.5
壓力鋼管富氬氣體保護脈沖電源自動焊焊接工藝參數表
材質
焊接
位置
焊絲
直徑
(mm)
焊接參數
電流
(A)
電壓
(V)
焊接速度
(mm/s)
氣體流量
(L/min)
氣體比例
16MnR
或
Q345C
立焊
Φ1.2
110~150
20~24
1.4~1.8
16~20
Ar(80~85%)
CO2(20~15%)
橫焊
Φ1.2
110~150
20~26
2.0~3.5
16~20
610U2
或
610F
立焊
Φ1.2
110~141
21~24
1.0~1.65
16~20
Ar(80~85%)
CO2(20~15%)
6.1.4焊縫檢驗
（1）所有焊縫均應進行外觀檢查，外觀質量應符合DL5017-93規范表6.4.1的規定，無損探傷應在焊接完成24h后進行。
（2）超聲波探傷按GB11345-89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結果的分級》標準評定：一類焊縫BⅠ級合格；二類焊縫BⅡ級合格。
（3）射線探傷按GB3323-89《鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級》標準評定：一類焊縫Ⅱ級合格；二類焊縫Ⅲ級合格。
（4）檢查比例：
埋管及鋼襯管：一類焊縫用超聲波探傷100%，用X射線復檢長度為該條焊縫的5%；二類焊縫用超聲波探傷50%，當超聲波探傷有可疑波形而不能準確判斷時，用X射線透照進行復檢。
明管部位：一類焊縫用超聲波探傷100%，用X射線透照50%以上，著重在丁字型接頭附近的超聲波探傷發現的可疑點部位；磁粉探傷30%；二類焊縫用超聲波探傷檢驗100%，用X射線透照10%，當超聲波探傷有可疑波形而不能準確判斷時，用X射線透照進行復檢。
（5）焊縫修補
焊縫缺陷必須徹底清除，不允許有毛刺和凹痕，坡口底部應圓滑過渡，碳弧氣刨槽應磨去滲碳層，并進行滲透探傷或磁粉探傷，焊接工藝要求與正式焊縫（Ⅰ、Ⅱ類）相同。
焊接修補所采用的焊接材料、道間溫度、焊接線能量等和原焊縫相同，修補時要嚴格監控線能量、預熱溫度及層間溫度。
6.2高強鋼焊縫殘余應力的消除
根據設計技術要求，60kgf/mm2級高強度低合金調質鋼板厚53～60mm的鋼管縱縫、環縫以及止推環角焊縫均應進行焊縫殘余應力消除。消應技術指標按兩個50％要求：殘余應力降低50%；最大殘余應力不高于σs的50%即269MPa。
目前，消除焊縫殘余應力主要有以下幾種方法：振動法、熱處理法、爆炸法、錘擊法。根據以往施工經驗及三峽工程的特點，并進行爆炸法消除殘余應力的工藝試驗，試驗結果表明，爆炸法消應效果能滿足設計要求，故最終我們選擇了爆炸法消除焊縫殘余應力。
7、壓力鋼管的防腐：
7.1表面預處理
采用噴射除銹，內壁表面清潔度達到Sa2.5級標準，外壁表面達到Sa2級標準，使用照片目視對照評定。除銹后，表面粗糙度數值達到50～90μm，用表面粗糙度專用檢測量具或比較樣塊檢測。
7.2涂料涂裝
鋼管內壁采用高壓無氣噴涂工藝，底漆為無機富鋅漆，面漆為厚漿形環氧瀝青漆，漆膜厚度不低于450μm。鋼管外壁手工涂刷無機改性水泥漿，厚度300μm。
