非金屬材料焊接技術在不銹鋼冷軋酸洗設備中的應用

賈小武 酒泉鋼鐵集團公司檢修工程部不銹鋼檢修作業區

非金屬材料焊接技術在不銹鋼冷軋酸洗設備中的應用

賈小武 酒泉鋼鐵集團公司檢修工程部不銹鋼檢修作業區

本文結合酒鋼不銹鋼冷軋酸洗設備的現狀，對非金屬材料焊接的分類、技術原理、操作方法和要求進行了論述總結，希望該焊接技術能夠在現場得到很好的應用。

酸洗設備；非金屬材質；擠壓力；溫度

1 概述

酸、堿等化學溶液儲存設備主要分布于不銹鋼冷軋分廠的冷線、熱線脫脂酸洗段，修磨線脫脂段等區域，這部分設備是由非金屬材料（包括PP材質、PVDF材質）制成。其中酸洗段HF的儲存設備（包括酸洗槽、管件和閥門）是PVDF材質，其余設備均為PP材質。

2 現狀

酒鋼不銹鋼冷軋分廠自投產以來，其酸、堿等化學溶液設備維護（主要是非金屬管道的焊接）都是外委給江蘇常州興隆公司承擔，對于酸、堿等化學溶液儲存設備（包括酸罐、酸洗槽、管件、閥門）的維護，我們一直沒有這方面的施工經驗。而且檢修工程部無化學管道檢修相關資質，檢修人員無實際操作技能（塑料管道的切割、焊接、粘補技術）。

將來隨著江蘇常州興隆公司的外委合同到期，這部分設備的維護將由檢修工程部承擔。為了順利拿下這部分設備的檢修工作，我們將通過技術引進，對人員進行酸、堿等化學溶液儲存設備維護技術的培訓，使人員熟練掌握該門技術。

3 非金屬材料焊接技術

按照焊接方式的不同主要分為兩類：手持焊槍焊接和熱熔對接焊接技術。

3.1 手持焊槍焊接技術

3.1.1 手持焊槍焊接技術焊接方法

3.1.1.1 焊接前先用自制小刀將焊接表面清理干凈，再用丙酮清洗表面，保證焊接表面徹底干凈；

3.1.1.2 接通焊槍電源，將焊條的一頭放在焊接處，逐漸加熱焊條，在這個過程中，要不斷清除焊條燒焦、起泡的部分；

3.1.1.3 將焊條加熱到焊接溫度，然后以恒定的速度向前緩慢壓送焊條；

3.1.1.4 焊接過程中，要均勻的加熱焊條，對焊點保持0.025MPa的恒定壓力，并且施焊方向與焊面成90度恒定夾角；

3.1.1.5 焊接完成后，必須等到焊槍完全冷卻后，才能關閉電源。

3.1.2 注意事項

塑料焊接中最重要的規則就是要用相同的材料。為給“V”形槽提供進一步的填充，用一把修邊刀或側切削齒（鉆頭）切至末端。特別是它開始于嵌板的中心部分，需防止塑料形成球狀的氣泡突出表面。根據材料設置正確的溫度。在開始焊接前讓工具進行2分鐘的預熱。通過焊嘴的進刀器裝入調整好的焊條，直到在下側部位伸出約3mm，握著工具以便加快焊接噴嘴底板與零件表面沿著焊縫平行運行。突出的焊條必須保持超出“V”凹槽，這樣才可使熱力直接到達焊接的啟動點。

當裂縫或細裂紋經過空間狹窄處時，我們可用鐘擺式的焊接方法。

按照正常的方式準備焊條，用手將焊條裝進“V”形槽中，放在凹槽的80～90度之間。當運行熱風加熱工具時，向焊條施加0.025MPa 的向下壓力，向底進行持續的鐘擺式焊接。運行過程中使用壓力大小是由焊條用組件材料的對比厚度決定的。

3.1.3 常見焊接缺陷原因分析和解決方案

3.1.3.1 現象：不良的焊透或不當的壓焊。

原因：位置不當、焊接速度過快、溫度太低。

解決方案：嘗試使用不同的材料焊接。

3.1.3.2 現象：不均勻的焊道，焊條伸展。

原因：操作焊條時運用不均勻的解決方案：請對照表正確操作。

3.1.3.3 現象：糊焊原因：焊接速度過慢，溫度過高。解決方案：焊接前如不清楚焊接溫度，請試驗。

3.1.3.4 現象：焊痕彎曲變形原因：維修區域過度加熱，零件固定過緊。

解決方案：請準確準備焊接位置。

3.1.4 焊接修整

焊接完成之后，會形成一個輕微抬高，光滑并帶有小珠的零件表面。在完全冷卻狀態時將它打磨變平。

3.2 熱熔對接焊接技術3.2.1 焊接方法3.2.1.1 準備階段

清潔管道焊接部位的油污及泥土等臟物，裝夾管道，并保證兩個互相對接焊管道的同軸度和各自的圓柱度不超過公差范圍，然后利用銑刀切削和修整管道的端面，保證管道端面的平直以及與軸線的垂直度。

3.2.1.2 加熱階段

將互相對接焊的兩個管道在較高壓力作用下與加熱板接觸，以保證管道的兩個表面與加熱板充分接觸，消除兩根被焊管道端面的不平度，并保持壓力p1不變，如圖1（a）所示。當熔化的塑料開始向兩側流動時，降低壓力至p2，以免過多的熔融塑料被擠出，如圖1(b)所示。

3.2.1.3 切換階段

當有足夠的熔化層厚度時，管道與加熱板分開，將加熱板快速移出，如圖1(c)所示。然后在壓力的作用下將兩熔融的塑料管道端面相互接觸。這一階段的時間應盡可能短，以免由于加熱板的移出使加熱管道端面的溫度下降太多。理想的切換時間應小于4s。

圖1 熱熔對接焊的工藝過程

3.2.1.4 壓焊和冷卻階段

在壓力p3的作用下，將兩個管道連在一起，保持壓力一定的時間，如圖1(d)所示。在壓力的作用下，熔融的塑料被擠出管道表面，在管道的內外表面形成了熔環。

3.2.2 熱熔對接焊的基本參數

有很多參數影響熱熔對接焊的焊接質量，主要有以下幾個（見圖2）。

3.2.2.5 壓焊時間

保持焊接壓力的時間t4。

3.2.2.6 加熱板溫度

在焊接過程中，多余的熔融塑料被擠出，形成了焊接接頭，且焊接接頭的大小和幾何形狀影響焊接質量。研究表明，接頭性能的好壞主要由焊接過程中的溫度、壓力及加熱時間決定。焊接過程中的壓力主要靠液壓系統的油壓來保證，需要液壓系統的應為

圖2 焊接過程中壓力、溫度和時間的關系

3.2.2.1 加熱壓力

在加熱階段，加熱板表面與管道表面間的壓力，包括p1和p2。

3.2.2.2 加熱時間

包括在加熱壓力p1作用下塑料表面被加熱的時間t1和在加熱壓力p2作用下塑料表面被加熱的時間t2。

3.2.2.3 切換時間

加熱結束至壓焊開始的一段時間t3，包括管道與加熱板分開的時間、加熱板移出的時間和管道互相靠攏的時間。

3.2.2.4 焊接壓力

焊接時，作用在兩個焊接面上的壓力p3。

式中 PO——液壓系統的油壓，MPa；

PD——液壓系統拖動管道在地面上移動時所需的油壓，MPa；

SP——被焊管道的截面積，mm2；

SC——液壓系統中液壓缸活塞的面積，mm2；

P——加熱壓力或焊接壓力，MPa。

在管子壁厚一定的條件下，管子外徑越大，對應的擠壓量（k）值就越大。就是說，只有在管壁擠壓量（k值）一定的情況下，才能保證管件的焊接強度。

5 結束語

非金屬材料焊接技術在不銹鋼冷軋酸洗設備中的應用，對促進企業技術經濟指標和效益的提高，對人員技術素質的提高都有著重要的意義。盡管目前這部分設備的維護外委給外協單位承擔，但今后集團公司必定會減少外委費用，這部分設備的維護終將會由檢修工程部來承擔。從這點來講，我們必須做到未雨綢繆，提前掌握這項焊接技術，為將來進入該區域檢修作好技術準備。

[1]王俊．硬聚氯乙烯塑料焊接．上海：上海人民出版社.2009年

[2]賈駿．塑料焊接．上海：化學工業出版社.2008年

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.039