試論水電工程金屬結構焊接工藝

林 剛

（水利水電第十工程局有限公司， 四川 都江堰 611830）

水電工程作為國家基礎建設重點項目之一，承擔著發電、灌溉、供水、防洪、航運等重要職責，其施工質量直接關乎到國計民生，對國家經濟發展將產生重大的影響[1]。近些年來，伴隨社會經濟的不斷發展，對水資源的開發利用也提出了越來越高的要求，從而使得我國水電工程建設數量、建設類型以及規模也不斷增加和擴大。而水電工程施工質量直接關乎到水電工程的建設質量，因此對水電工程金屬結構焊接工藝展開研究探討是非常有必要的，有利于確保水電工程的整體建設質量，促使水電工程能夠將自身功能與價值更好地發揮出來，進而更好地為社會及人民服務。

1 水電工程金屬結構腐蝕原因分析

導致水電工程金屬結構焊接處容易發生腐蝕的原因主要有以下幾種：1） 應力腐蝕。在進行金屬結構焊接的過程中，由于金屬自身特性通常情況下會出現焊口不夠勻稱這樣一種情況，從而使得焊口位置很容易有殘余應力存在，不僅破壞金屬結構的穩定性，嚴重的時候甚至可能導致焊口處發生斷裂，進而容易引發腐蝕的發生，加劇金屬結構焊口處的斷裂程度。2） 焊口腐蝕。施工人員焊接水平所限或焊接操作疏忽，從而使得焊接工藝存在不到位情況，導致焊珠、焊瘤出現，并未能將相關清理工作及時做好，那么焊口處所產生的雜質與灰塵一旦接觸到水就會產生腐蝕性，從而導致金屬結構焊口處發生腐蝕。3） 電偶腐蝕。在進行金屬結構焊接的過程中，畢竟金屬結構的材質與焊接處的材質是存在區別的，那么當焊接處經歷了雨淋以后，就很有可能由于異種金屬相互接觸原因而導致電偶腐蝕情況發生，從而一定程度損害金屬結構的穩定性。

2 水電工程金屬結構焊接質量控制措施

2.1 科學選擇焊接方法及材料

在進行水電工程金屬結構焊接的過程中，施工人員一定要結合金屬結構的實際情況科學選擇相應的焊接方法及焊接材料，從而一定程度上降低焊口處腐蝕情況的發生幾率。比如在選擇焊接方法的時候，出于避免縫隙角度考慮，搭接焊不如對接焊，間斷焊不如連續焊，單面焊不如雙面焊。而在焊接不銹鋼金屬結構的時候，金屬弧焊無疑不如惰性氣體保護焊。這主要是由于兩者雖然能夠產生相同的熔覆金屬層耐蝕性，但是金屬弧焊會額外導致夾渣產生，從而為焊口處腐蝕問題的發生埋下了隱患。又如在選擇焊接材料的時候，應盡可能選擇能夠與母材實現較好配合的焊材，確保兩者的斷裂強度、熱脹性能處于較為接近的狀態，從而更好地保障焊接性能。同時在水電工程金屬結構焊接施工過程中，由于電流強度是處于不斷增強狀態，那么焊接咬口就很可能因此而出現不夠穩定的情況，使得抗壓強度下降，從而妨礙了接下來的焊口處防腐工作的開展，所以施工人員應盡可能選擇小電流焊接這樣一種焊接形式，避免由于電流強度增大問題而影響焊接咬口穩定。

2.2 采用退火、熱處理工藝

眾人皆知，在許多行業中，為了實現金屬結構件、備件焊縫抗SSC 的能力，除了對焊縫的硬度予以控制之外，還有一種有效的措施就是進行焊后熱處理[2]。通過實驗，低合金鋼和碳鋼在特定敏感環境下，能夠將臨界應力腐蝕破裂強度找到，當這一數值高于應力的時候，金屬結構焊縫處就不會出現破裂情況。所以在設計之初，就需要通過計算以及熱處理工藝，使得金屬結構焊縫處的臨界應力大于有效應力，從而避免金屬結構焊縫處發生破裂。同時，大量實踐也證明了，當金屬結構焊縫處經過嚴格的固熔退火、熱處理、韌性改進以后，能夠實現焊縫處殘余應力的成功消除，這無疑是一項有效的措施來實現對金屬結構焊縫處發生腐蝕開裂的有效防止。但是對于水電工程中的大型金屬結構而言，倘若進行整體熱處理，這樣不僅費用較高，而且非常費事，所以對于水電工程的大型金屬結構通常僅需要考慮進行局部熱處理，倘若局部熱處理也難以實現，那么在設計之初就應當將其他相應措施考慮到。

2.3 采用噴砂處理焊縫工藝

伴隨科學技術的不斷發展進步，近些年來，不少專家通過研究發現通過對金屬材料表面完整性的改變，能夠實現金屬材料抗應力腐蝕斷裂、抗疲勞斷裂能力的提高。雖然目前已經存在很多種表面形變強化工藝技術，但是在這些工藝技術中，噴砂工藝[3]由于具有成本低廉、能耗較低、工藝簡單、適應性廣等優點，尤其適合用于處理水電工程金屬結構的焊縫。當水電工程金屬結構焊縫通過處理以后，能夠實現表層結構與相結構、表面粗糙度、表層的殘余應力狀態等等的改變，從而達到提高金屬結構抗應力腐蝕斷裂能力的目的。對于水電工程金屬結構中常用的不銹鋼、彈簧鋼、結構鋼、鑄鋼等等，都可以采用噴砂工藝。據相關研究表明，通過噴砂處理后，能夠使得金屬材料的常溫疲勞極限相對于原本的常溫疲勞極限提高1.35 倍。

3 結語

總而言之，要想確保水電工程的整體質量，使其能夠長期、安全、有效地工作，那么就必須嚴格把控水電工程金屬結構質量。而水電工程金屬結構的腐蝕問題無疑是影響其質量的重要原因。通過分析水電工程金屬結構腐蝕原因，發現主要是由于應力腐蝕、焊口腐蝕以及電偶腐蝕所導致的，然后提出了相應的質量控制措施，以供相關人員參考借鑒。