穿墻套管基礎鋼板消磁焊縫釬焊法及其思考

張祖鴻+王凱

摘 要：本文從生產活動方面，初步探索和思考了穿墻套管安裝底座（鋼板）消磁方法。所涉及的工藝和措施，打破原有的裝鋁條板的舊方法，有其現實和經濟意義。本次思考和實踐的總體思路是在安裝套管的工作中，既要達到消滅閉合磁路，又要達到美觀堅固，拆卸方便的目的。因此做了一次探索和一些建議，希望用于拋磚引玉，集廣大同行的力量和建議達到他山之石可以攻玉的目的。

關鍵詞：穿墻套管；鋼板；閉合磁路；釬焊

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.027

1 鋼板尺寸、厚度、預留的穿墻套管安裝孔洞，以及待焊焊縫情況

（1）待焊的鍍鋅鋼板Q235類的碳素結構鋼，鋼板全長1600mm寬100mm板厚10mm，此板四個邊緣已對稱的焊接在建筑物基礎的本體上，在鋼板的中心上沿著長度方向均勻布置著3個直徑245mm的互感器安裝孔洞和兩根分別長度為200mm寬3-5mm的待焊焊縫。

（2）待焊接鋼板四個邊均與建筑主體預埋構件經焊接呈剛性固定狀態。

（3）技術要求：穿墻套管直接固定在鋼板上時，套管周圍不應形成閉合磁路。

2 擬采用的工藝措施及思路

從我們班組現有的生產設備、技術和母材焊縫所處的空間位置等因素綜合分析，選用比較成熟和傳統的氧乙炔火焰釬焊的方法施焊較為可行。因此選用了具有優良的抗拉強度（可達13.8ma）的cuzn63黃銅焊條做焊接材料。（最為廣泛的應用材料）和專用的301號溶劑來焊接此焊縫，（性質上層于異種金屬焊接）考慮到釬焊的流散侵潤作用，焊縫底部須加防漏措施且嚴密。用于鋼類材料做底襯時為防止發生粘連母材應于底襯（墊塊）具有足夠的溫差。本次焊接所用的鋼墊塊和夾具均是根據工作現場和焊縫所處的空間位置自制裝配，并按焊接規范進行施焊。

3 施焊過程及出現的情況

（1）卸下待焊處的鋁壓板。

（2）待焊處兩側各3公分處用角磨機打磨出金屬光澤。

（3）調整焊縫至水平狀態。

（4）在焊縫底部加石棉板和鋼墊。

（5）檢查各項準備工作及措施完備。

（6）動火施焊接焊接火焰和要求。

（7）發現的問題：焊接完畢后，在自然冷卻至60℃-70℃時（手能夠觸摸）聽見清脆斷續的開裂聲，從形態上觀看裂紋為貫穿形，沿焊縫長度方向開裂，且在焊縫中心線上（銅質材料開裂）減小焊接處火焰溫度補焊后，出現同樣的現象。

（8）隨即向領導和技術負責人匯報，經過大家一起觀察和分析得出如下結論：本質上講由于焊接是熱作業，且釬焊比電弧焊焊接熱影響區要寬的多，整個焊縫和母材在高溫度的作用下，經過一個焊接熱循環（冷熱冷）的過程，本質上銅與鋼的膨脹系數不一樣，冷卻時產生的收縮應力必然很大、且應力產生是不可避免的。應力過大的原因與直線形狀焊縫焊接有相當的關系。在焊縫和熱影響區，冷卻過程中、產生的收縮應力大于銅的抗拉強度，另外一個因素是銅焊縫在冷卻過程中（從液態到到固態到室溫下經過一次、二次結晶的過程，受到鋼板（焊縫兩側）先期收縮，一邊已開始收縮，銅還處在塑性階段，也是本次焊接最關鍵最主要的因素。

4 最后一次焊接

鑒于以上因素，在運維檢修部及變檢一班全體同事的大力支持鼓勵下采取了一個補充措施，即在焊縫兩側熱影響區內平行于焊縫邊緣15mm左右開一條長度180mm左右且在兩端各打一個￠4mm左右的孔，先焊銅焊縫，待冷卻至室溫（二次結晶完畢后）經查無裂紋后在用電弧焊補焊，新開的那條縫（目的是消除大部分銅焊縫收縮時產生的應力）觀察到銅焊縫在整個冷卻過程，消除應力的那條焊縫拉寬1-2mm。補焊消應縫時，采用分段法、點焊、嚴格控制好板材溫度，以手能摸為準，（經驗告訴我們，溫度越高產生的局部應力越大）同時用圓狀小錘錘擊焊縫邊緣。最后確認焊接成功，同時也應證了一句話（要想焊得好，全憑敲得好）

5 本次焊接法的一點思考和小結

（1）良好的焊縫和構件，應處在能夠自由膨脹和自由收縮的狀態。

（2）本次待焊的鋼板被鋼性的連接在建筑物的本體上，四周及整體已無自由膨脹的可能，只有焊縫和熱影響區在發生明顯的膨脹和收縮，是產生焊接應力集中的根源。是其固有的特點。

（3）預計大而厚的鋼板，雖在自由狀態下，不整體預熱保溫施焊同樣會出現上述拉裂現象（在材料中心開槽補焊，非等強度、異種金屬前提）

（4）直線型焊縫火焰釬焊，本身就不利于應力的擴散、降解。

（5）本次釬焊最大的困難是與應力的挑戰，應力是產生裂紋直接原因，因此具有典型意義。

6 針對性建議

（1）遇到相似情況能夠冷卻作業優先考慮冷卻作業。

（2）要求導電不導磁的材料連接，建議設計成型材，采用嵌入式槽卡形式，加壓板等方式連接如凹型對凸型板材的選用無磁性、不銹鋼或鈦合金等材質。嵌入后碳鋼接觸處可實施電弧焊點固焊。優點是快捷方便。

（3）如遇到相同情況也可考慮預先焊接一個成形件、然后搭接在鋼質基礎上進行點固焊。如圖2。

7 本次焊接應力淺析

箭頭所指的方向是膨脹方向且在1#、2#線處受剛性阻礙。冷卻后在相反方向必產生較大的收縮應力。

參考文獻：

[1]李亞江.實用焊接技術手冊[M].河北科學技術出版社，2002.

[2]潘建農.金屬材料與熱處理[M].湖南大學出版社，2009.

[3]尹士科.焊接材料手冊[M].中國標準出版社，2010.