内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站（以下简称呼蓄电站）所用钢管采用国产超高强度调质钢，而超高强度调质钢在国内应用已有近半个世纪的历史。在20世纪90年代由于三峡工程的推动，国产600 MPa级高强钢在国内水电站引水压力钢管制造中被广泛应用，但700 MPa及以上级别的超高强度调质钢钢板多依赖进口。为推动超高强度调质钢的国产化及其在水电站压力钢管中的应用，呼蓄电站引水压力钢管工程的钢板及管道全部采用国产WSD690E型钢。为了全面掌握WSD690E型钢的性能，结合呼蓄电站机组运行工况，从设计、制造、安装、运行、检修方面对WSD690E型钢进行分析，对维护呼蓄电站的安全稳定运行具有重要意义。

呼蓄电站位于呼和浩特市大青山区的东北方向，包括上水库、水道系统、地下厂房系统及下水库等建筑。电站设置4台300 MW容量单机，配置混流可逆式水泵。水道系统由上水库进出水口及引水调压井等设施组建而成，引水系统采用1管2机方式，与厂房直接相连，设置了2条压力钢管作为引水设施。钢管主管直径4.6~5.4 m，支管直径3.2 m。钢管长度约为1200 m，使用钢板进行结构固定，额定水头521 m。在距离厂房上游边墙65 m及50 m的位置分设2个高压钢岔管，尺寸相同，呈Y字形，以稳定加固月牙肋型组织；水压设置为9.06 MPa。

目前生产790 MPa级高强钢板的国内企业有宝山钢铁公司（以下简称宝钢）、舞阳钢铁公司（以下简称舞钢）、武汉钢铁公司、鞍山钢铁公司等。近年来，宝钢、舞钢生产的790 MPa级钢板陆续应用于实际工程，如河南宝泉抽水蓄能电站、新疆喀腊塑克水电站的压力钢管均采用舞钢生产的790 MPa级钢板，最大厚度分别为48 mm、60 mm；新疆公格尔水电站采用宝钢生产的790 MPa级钢板，最大厚度为60 mm。鉴于国产钢板的价格优势和性能方面的改善，呼蓄电站的高压钢管决定采用国产790 MPa级钢板，重点对宝钢、舞钢790 MPa级钢板生产情况及性能进行调研，包括钢板的实际厚度、化学成分、力学性能、厚钢板抗层状撕裂性能及钢板的生产能力等，最终决定采用舞钢钢板作为呼蓄电站的钢材料。在使用过程中参照GB/T 16270—2009《高强度结构钢调质钢板》Q690E钢指标对WSD690E型钢板的化学成分及化学性能进行分析（见表 1和表 2所示），WSD690E型钢板的化学成分质量分数及力学性能指标均满足设计要求^[1]。

表 1(Table 1)

表 1 钢材各化学成分质量分数

表 1 钢材各化学成分质量分数

表 2(Table 2)

表 2 钢材力学性能指标

表 2 钢材力学性能指标

WSD690E型钢板的制造关键在于调质处理工艺的掌控和把握。一般情况下淬火工艺的温度标准为A_c3（加热时，铁素体全部转变为奥氏体的终了温度）以上30~50 ℃，对于790 MPa级别的钢，回火温度一般控制在600 ℃到A_c1（加热时，珠光体向奥氏体转变的开始温度）之间^[2]。由于WSD690E型钢中合金元素的质量分数相对较低，在制作过程中应该结合实际情况不断调整淬火温度，将合金元素的固溶量保持在合理范围内。根据运行经验，WSD690E型钢经过高温淬火处理后，其内部合金元素固溶量明显增加，有利于增强钢板的淬透性，而且晶粒分布均匀，可实现强韧性匹配。940 ℃高温淬火+ 600 ℃回火、保温3.5 min/mm的调质工艺是满足大规模生产技术要求的最佳热处理工艺^[3]。

另外，在WSD690E型钢板供货时通过观察其组织形貌，推断钢材制造工艺合理与否，可为下一步钢材的安装、运行、检修提供技术基础。

在WSD690型钢的安装工作中，重点是选取焊接技术，可以从焊接实施方法、材料及工艺情况考虑。在焊接方法中，埋弧焊是在焊剂层下方实现电弧燃烧，以达到焊接目的，其焊接质量相对稳定，生产效率更高，产生的烟尘及弧光污染等也更小，因此WSD690E型钢的直管环缝和钢管纵缝会优先选取此类焊接方法。手工电弧焊是由手工操作焊条的方式完成焊接处理，所用焊接设备更为简便，操作实施便捷高效，可以完成各种位置的焊接处理，是WSD690E型钢定位焊及渐变管等焊接的优选方法。

在焊接材料方面，可选取当前技术相对成熟的CHW-S10焊剂+CHF101焊丝和CHE807RH焊条，要做好焊剂、焊条保护及存放工作，使用之前需在要求的温度及时长条件下进行烘干处理。一般烘焙温度设为350 ℃，烘干时间2 h，保持温度为100 ℃。为使焊接工艺满足现场焊接需求，需参照DL/T 868—2014《焊接工艺评定规程》及NB/T 47014—2011《承压设备焊接工艺评定》，开展相应的工艺评定分析^[4-6]。工艺评定涉及的板厚、材料、工艺及坡口类型需要涵盖实际生产的全部焊缝类型。在温湿度都满足生产要求的前提下，焊接试件完成后，外观检查合格，表征力学性能的断口、拉伸、弯曲均合格，超声波探伤及X射线探伤检测也合格，表明此焊接工艺满足标准要求，可用于指导焊接生产实践。

WSD690E型钢作为国产790 MPa超高强度调质钢，在运行过程中应引起足够重视。在设计合理、制造质量良好、安装规范、各种试验资料齐全的基础上，严格按照运行规范进行检查，使压力管道满足安全稳定运行的基本条件^[7-9]。首先，压力钢管没有明显变形，没有严重锈蚀现象，不存在裂纹及渗水现象；其次，压力钢管、进人孔、钢管伸缩节止漏处理都均匀压缩密封，没有漏水现象。如果出现渗漏现象，应及时调整修复，并定期进入人孔进行检查；应保证压力钢管在支墩滑道上能够自由滑动。

在满足安全稳定运行基本要求的前提下，应定期对压力钢管表面进行防腐处理，处理周期视运行环境而定。防腐涂层应均匀、无脱落现象。定期检查全管段的表面锈蚀、伸缩节渗漏和镇支墩基础结构的稳定状况，发现问题及时处理。每年至少巡检2次，一般在丰水期前、后各1次，可根据运行情况适当增加巡检次数。如果发现压力钢管出现明显锈蚀现象，应进行安全检测，对腐蚀情况进行评估。若管壁有效厚度明显减小，应尽快进行强度校核。如果压力钢管的使用年限已超过25 a，需进行安全检测，并校核压力钢管的强度和稳定性。

呼蓄电站压力管道采用国产WSD690E型高强度调质钢，设计上满足对化学成分、力学性能指标的相关规程要求；制造方面推荐采用940 ℃高温淬火+600 ℃回火、保温3.5 min/mm的调质热处理工艺；安装方面，焊接方法、焊接材料、焊接参数的选择需满足焊接工艺评定规程及相关检验规程的要求，严格按照推荐的运行及检修方法对压力管道进行检查及处理，以保证呼蓄电站机组的安全稳定运行，同时为其他类似电站提供参考。