輸電線路鐵塔加工中的焊接技術分析

張揚保

（云南省送變電工程公司線路器材廠，云南 昆明 650021）

1 焊接缺陷

焊接是通過加熱或加壓，或者兩者并用，使工件達到永久結合的一種方法。采用焊接方法連接的接頭統稱為焊接接頭，它是由焊縫金屬、熔合區和熱影響區3個部分組成。角鋼輸電鐵塔的焊接件主要是塔座、連接板及掛線板、掛線角鋼等；四柱鋼管塔的焊接件主要有管與法蘭的連接，塔座、管與“U”形插板的連接等；焊接接頭的主要形式為“T”型焊縫連接方式。受焊接材料、焊接環境、焊接工人技術水平的影響，焊接接頭不可避免地存在部分焊接缺陷。焊接缺陷是指焊接過程中產生的不符合標準要求的缺陷，焊接缺陷的種類繁多。

1.1 焊接裂紋

裂紋是在電焊后冷卻過程中，在焊縫內部HAZ出現的局部開裂現象。焊接裂紋主要有熱裂紋、冷裂紋。焊接裂紋是危害較大的一種焊接缺陷，會導致構件斷裂。在輸電鐵塔加工中，必須嚴格控制焊接裂紋的出現。

1.2 咬邊

咬邊是指在焊接過程中沿焊趾母材部位產生的溝槽或凹陷。過深的咬邊對焊道的力學性能產生嚴重影響，主要表現在咬邊會減少構件承載的有效截面積，并在咬邊處應力集中，降低焊接（特別是低合金高強鋼的焊接）接頭的強度。

1.3 夾渣

夾渣是指在焊接處存在的非金屬夾雜物及固體顆粒，常見的夾渣有層間夾渣。夾渣對焊接的連接強度、抗沖擊性及冷彎性能等均有不利影響，特別是尖銳形的夾渣對焊縫的力學性能的影響和危害最為集中。

1.4 未焊透及未熔合

未焊透是指母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入焊接接頭根部的現象，一般存在于單面焊縫的根部。未熔合是指焊接過程中焊道與母材坡口、上層焊道與下層焊道之間沒有完全熔化結合而形成的缺陷。未熔合是一種面積型缺陷，垂直于應力方向的未熔合導致焊縫承載面積的減小最為明顯，應力集中也比較嚴重，其危害僅次于裂紋。

1.5 氣孔

氣孔是指焊接過程中，焊接熔池的氣體在熔池凝固前來不及逸出而以氣泡的形式存在于焊縫金屬內部或表面所形成的孔穴。氣孔在焊縫中存在的形狀各異，分布不均勻，其種類大致有密集氣孔、球形氣孔、條形氣孔、柱狀氣孔等。氣孔會降低焊縫的連接強度和致密性，對構件的危害不及裂紋與未熔合嚴重。

2 缺陷的影響因素

在輸電鐵塔焊接件的生產過程中，由于諸多因素對焊接質量的影響，造成不符合設計技術標準要求的產品返修或報廢，給企業帶來一定的經濟損失。因此，在焊接生產前需要考慮人員、機械、材料、方法、環境等因素對焊接質量的影響,通過焊前預防來確保焊接產品質量。

2.1 影響輸電鐵塔焊接質量的環境因素

根據焊接環境的特點，影響焊接質量的環境因素可分為理化環境和勞動環境兩大類型。理化環境因素包括直接影響焊接接頭質量的理化環境以及通過影響焊接設備性能、焊接材料性能、焊接工藝參數的穩定而影響焊接質量的理化環境。勞動環境因素是指直接影響焊接操作人員的身體健康、勞動保護、安全衛生、心理活動而間接影響焊接質量的環境。

2.2 影響輸電鐵塔焊接質量的人的因素

人的因素是指操作者及檢驗者、試驗者的質量意識、技能熟練程度和身體素質等。輸電鐵塔制造與安裝質量的形成過程離不開人的操作和管理，質量意識、工作作風及心理狀態是關鍵的影響因素，也是產生焊接缺陷的主要原因。

2.3 影響焊接質量的設備因素

設備因素是指焊接設備、烘干設備、無損檢測和試驗設備，以及儀器儀表的性能精度和維護等對焊接質量的影響。焊接設備和儀器儀表是保證焊接質量符合設計技術要求的重要因素。由于焊接設備和儀器儀表及焊接檢測設備在使用過程中不斷老化、磨損等，使其性能和精度不斷發生變化，從而影響焊接質量。

2.4 影響焊接質量的材料因素

材料因素主要是指母材及焊接材料（焊條、焊絲）的化學成分和物理性能等對焊接質量的影響因素。材料質量對焊接質量起著主導作用，材料質量的控制是整個質量保證體系和焊接控制體系中的重要環節。當材料不符合設計規定要求或錯用材料，將會導致焊接結構失敗及斷裂。

2.5 影響焊接質量的工藝因素

工藝因素是指加工工藝、組裝工藝、焊接工藝、操作規程等。包括工藝流程的安排、工藝之間的銜接以及焊接工藝參數的指導性文件和質量檢驗工藝的適合性等。

焊接工藝對焊接工序質量的影響主要來自2個方面的因素；①制定焊接工藝的方法、選擇工藝參數和工藝裝備等的正確性和合理性；②貫徹執行工藝方法的嚴肅性。在焊接過程中必須加強對工藝裝備和計量器具的管理，嚴肅工藝紀律，合理使用器具，并對工藝實施過程進行檢查和監督。

3 質量的控制措施

焊接過程是輸電鐵塔加工的關鍵過程。塔座、管與法蘭組裝尺寸偏差、焊接質量的好壞直接影響鐵塔的組立和構件的受力情況。因此，鐵塔加工的焊接接頭除完全熔透焊外，焊縫表面質量應符合《鋼結構焊縫外形尺寸》（GB10854-89）。

3.1 焊前準備

3.1.1 焊接計劃

焊接實施前應制定詳細的質量計劃，內容須全面體現和落實企業質量管理體系文件的要求，主要包括質量控制的組織機構、質保體系和質量責任制，同時設置質量控制點，規定質量培訓和技術交底、焊接質量計劃驗證。

3.1.2 坡口加工及清理

在現場條件允許的情況下，應盡量采用等離子弧壓、氧乙炔等熱加工方法。坡口加工完成后，必須除去坡口表面的氧化皮層、油污、熔渣及影響接頭質量的表面層，清除范圍為坡口及其兩側母材不少于20mm，并應將凹凸不平處打磨平整。

3.1.3 組裝/定位

組裝應在確認坡口加工、清理質量合格后進行，組裝間隙應均勻。定位焊的作用是保證焊接質量、促使接頭背面形成良好的關鍵，如果坡口形式、組裝間隙、鈍邊大小不合適，易造成內凹、焊瘤、未焊透等缺陷。

3.2 焊接過程控制

3.2.1 焊接材料控制

焊接材料的管理（采購、驗收、入庫、保管、發放、回收）應按相關規程《焊接材料質量管理規程》（JBT3223-1996）進行，以保證材料的規格、型號符合設計要求。

3.2.2 焊接現場控制

焊接過程中，現場檢驗人員應對實際焊接工藝參數、焊接材料、組裝定位是否符合焊接作業指導書的工藝規程進行檢查，確認坡口、尺寸及組裝要求。焊工必須嚴格執行焊接工藝要求，現場質檢員應加強監督檢查，這是保證焊接質量的關鍵。

3.2.3 焊接環境控制

焊接環境應符合《建筑鋼結構焊接技術規程》(JBJ 181-2002)中的相關要求。

3.3 焊縫外觀檢查

焊縫表面質量的檢查應在無損檢測之前進行，所以焊縫表面質量均應采用標準樣板、量規、硬度計算等進行100%的外觀檢驗并符合《鋼結構焊縫外形尺寸》（GB 1054-89）及《鋼結構工程驗收規范》(GB 50205-2001)標準中的具體要求，且應作實際檢驗記錄。

無損檢測人員應培訓考核合格，持證上崗。外觀檢查合格后，并在焊口焊接完成24h后方可進行無損檢測。所采用的檢測方法、檢測比例應符合有關規范、標準以及設計要求。

4 結束語

通過對輸電線路鐵塔焊接缺陷的類別及影響因素在加工中的處理辦法進行分析，總結出控制輸電線路鐵塔加工過程中焊接質量的具體措施，以有效地減少焊接缺陷的產生，從而保證輸電線路鐵塔加工中的焊接質量。

[1]電力工業部電力建設總局，220V送變電線路鐵塔設計[M].北京：電力工業出版社，1980.

[2]劉經國.鐵塔計算放樣討論[J],河南電力，1989（1）.