輸電線路鐵塔加工中的焊接技術(shù)分析

張錢斌

摘要：本文對輸電線路鐵塔在加工過程中由于焊接技術(shù)存在缺陷導(dǎo)致的各項(xiàng)問題進(jìn)行了總結(jié)與分析，并且深入探討了缺陷的形成因素，然后在理論知識與工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合的基礎(chǔ)之上提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，希望能夠從根本上提高我國輸電線路鐵塔當(dāng)前的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：輸電線路;鐵塔加工;焊接技術(shù)

一、輸電線路鐵塔的主要焊接缺陷

焊接是指一種通過加熱、加壓及其組合將工件永久結(jié)合成一個(gè)整體的施工技術(shù)，采用這種連接技術(shù)形成的接頭具有由焊縫金屬、熱熔區(qū)和熱影響區(qū)三個(gè)部分組成，被統(tǒng)稱為焊接接頭。不同類型的鐵塔的焊接件也會有所不同，例如角鋼輸電鐵塔的主要焊接件就是塔座、連接板和掛線板、掛線角鐵等，而四柱鋼管塔的主要焊接件則是管與法蘭的連接、塔座或管與“U”型插板的連接等。輸電線路鐵塔的主要焊接接頭形式應(yīng)采用“T”型焊縫，但由于焊接工人技術(shù)水平和焊接環(huán)境、焊接材料的不同，部分焊接接頭在焊接過程中可能會產(chǎn)生一定程度的各種類型的缺陷。

（一）焊接裂紋

焊接裂紋是指焊縫內(nèi)部在焊接完成后的冷卻過程中出現(xiàn)的一種局部開裂現(xiàn)象，主要可以分為熱焊縫和冷焊縫兩種缺陷形式。焊接裂紋的危害較大，可能會導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋的構(gòu)件發(fā)生斷裂，因此在加工輸電線路的過程中必須通過實(shí)施嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施來避免焊接裂紋的出現(xiàn)。

（二）咬邊

咬邊是一種在焊接過程中產(chǎn)生的接縫缺陷，主要發(fā)生在焊趾母材部位的邊沿，主要缺陷形式是溝槽和凹陷。如果咬邊過深可能會嚴(yán)重影響到焊道的力學(xué)性能，導(dǎo)致構(gòu)件的有效承載面積較少，并且將應(yīng)力集中到咬邊處，導(dǎo)致焊接接頭的強(qiáng)度發(fā)生明顯下降，在低合金高強(qiáng)鋼的焊接接頭上表現(xiàn)得尤為明顯。

（三）夾渣

在焊接處存在非金屬夾雜物或固體顆粒，對焊件的連接強(qiáng)度、抗沖擊性能和冷彎性能等造成不利影響的焊接缺陷就是夾渣。層間夾渣是最常見的夾渣缺陷之一，對焊縫力學(xué)性能影響最大、危害最集中的夾渣形式是尖銳型夾渣。

（三）未焊透、未熔合

未焊透現(xiàn)象通常發(fā)生在單面焊縫的根部，產(chǎn)生的原因是母材金屬未熔化導(dǎo)致焊縫金屬沒能進(jìn)入焊接接頭的根部。未熔合現(xiàn)象是由于焊道和母材坡口及上層焊道與下層焊道之間在焊接過程中未完全熔化結(jié)合導(dǎo)致的一種面積型缺陷，這類缺陷會減小焊縫的承載面積，在垂直于應(yīng)力方向的未熔合焊縫中最為明顯，同時(shí)應(yīng)力還會發(fā)生明顯的集中現(xiàn)象，從而造成僅次于焊縫裂紋的嚴(yán)重危害。

（五）氣孔

氣孔分布在焊縫金屬的內(nèi)部和表面上，形成的原因是焊接過程中焊接熔池內(nèi)的氣體未能在熔池凝固之前及時(shí)逸出。氣孔大致可以分為密集氣孔、球形氣孔、條形氣孔和柱狀氣孔，當(dāng)性狀和分布沒有一定的定數(shù)。氣孔對構(gòu)件的危害沒有焊縫裂紋和未熔合焊縫嚴(yán)重，但會降低焊縫的致密性和連接強(qiáng)度。

二、導(dǎo)致焊縫缺陷的主要因素

輸電線路鐵塔的焊接過程會受到多方因素的共同影響，導(dǎo)致焊接質(zhì)量達(dá)不到質(zhì)量目標(biāo)的要求，并在返工返修或報(bào)廢重做的過程中給施工單位的施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益造成損失。在焊接施工之前，施工單位應(yīng)充分考慮各項(xiàng)影響因素，保證焊接質(zhì)量。

（一）環(huán)境因素

影響焊接質(zhì)量的環(huán)境因素可以根據(jù)焊接環(huán)境特點(diǎn)分為理化環(huán)境和勞動環(huán)境，包括直接影響焊接接頭質(zhì)量、焊接設(shè)備性能、焊接材料性能、焊接工藝參數(shù)，從而對焊接質(zhì)量造成直接影響的理化環(huán)境因素，以及對焊接操作人員身體健康、勞動保護(hù)、安全衛(wèi)生、心理活動造成直接影響，從而間接影響到焊接質(zhì)量的勞動環(huán)境因素。

（二）人的因素

操作者、檢查者、試驗(yàn)者是鐵塔加工的操作和管理工作主體，他們的的質(zhì)量意識、技能熟練程度、身體素質(zhì)等都屬于人的因素。與此同時(shí)，處于生產(chǎn)主體地位的人的因素也是導(dǎo)致焊接施工產(chǎn)生缺陷的主要因素。

（三）設(shè)備因素

在焊接施工與質(zhì)量檢測過程中應(yīng)用到的焊接、烘干、無損探傷和試驗(yàn)設(shè)備都屬于設(shè)備因素的范疇，焊接施工的質(zhì)量會受到儀器儀表性能精度和維護(hù)水平的直接影響。設(shè)備的磨損和老化會導(dǎo)致性能和精度不斷下降，從而降低焊接的質(zhì)量。

三、焊接質(zhì)量控制措施

鐵塔的組立和構(gòu)件的受力情況主要取決于塔座和管與法蘭的組裝與焊接質(zhì)量，焊接接頭的質(zhì)量對輸電線路鐵塔的加工質(zhì)量具有重要影響。為了保證鐵塔焊接接頭的質(zhì)量，施工單位需應(yīng)對焊接施工之前的準(zhǔn)備階段、焊接過程和焊接質(zhì)量的檢查過程實(shí)施嚴(yán)格控制。

（一）施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制措施

1、編制焊接計(jì)劃

在施工準(zhǔn)備階段，施工單位應(yīng)當(dāng)通過編制焊接計(jì)劃的方式對焊接的質(zhì)量控制目標(biāo)做出明確規(guī)定，并在計(jì)劃中體現(xiàn)并落實(shí)企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量管理體系文件中與焊接工作有關(guān)的質(zhì)量控制組織機(jī)構(gòu)、質(zhì)保體系、質(zhì)量責(zé)任制等，完成質(zhì)量控制點(diǎn)的設(shè)置工作，為質(zhì)量培訓(xùn)、技術(shù)交底和焊接質(zhì)量檢驗(yàn)計(jì)劃的執(zhí)行制定明確的規(guī)范性文件。

2、對坡口進(jìn)行預(yù)加工、預(yù)處理

對坡口進(jìn)行預(yù)加工時(shí)，在現(xiàn)場條件允許的情況下應(yīng)盡量采用熱加工的方式，如離子弧壓或氧乙炔等。預(yù)加工完成后的坡口及其兩側(cè)不少于20mm的母材范圍內(nèi)，應(yīng)對表面的氧化皮層、油污、熔渣，以及其他可能對接頭質(zhì)量產(chǎn)生影響的表面層進(jìn)行處理，并對凹凸不平處進(jìn)行打磨，直至表面平整。

3、定位和組裝

坡口預(yù)加工、預(yù)處理完成并檢查合格后應(yīng)進(jìn)入組裝施工階段，組裝時(shí)應(yīng)保持間隙均勻一致。由于不合適的坡口形式、組裝間隙和鈍邊大小可能會導(dǎo)致焊接接頭出現(xiàn)內(nèi)凹、焊瘤、未焊頭等焊接缺陷，為了保證接頭背面的質(zhì)量和焊接的整體質(zhì)量，在正式焊接之前應(yīng)首先進(jìn)行定位焊。

（二）焊接過程中的質(zhì)量控制

1、焊接環(huán)境的質(zhì)量控制

焊接環(huán)境的質(zhì)量控制應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)要求。

2、控制焊接材料的質(zhì)量

在采購焊接材料的過程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件的要求確定焊接材料的規(guī)格和型號，并按照《焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程》中的相關(guān)條款對焊接材料從采購、驗(yàn)收、入庫、保管、發(fā)放直至回收的全過程實(shí)施管理。

3、焊接現(xiàn)場的質(zhì)量控制

為了確保焊接施工的技術(shù)和工藝能夠符合焊接作業(yè)指導(dǎo)書中的有關(guān)規(guī)定，應(yīng)在焊接現(xiàn)場安排專業(yè)技術(shù)人員對焊接過程中的工藝參數(shù)、焊接材料和組裝定位等進(jìn)行檢查，對坡口、尺寸和組裝要求進(jìn)行一一確認(rèn)。施工過程中必須對焊接工藝的相關(guān)要求進(jìn)行嚴(yán)格執(zhí)行，通過現(xiàn)場質(zhì)檢人員的強(qiáng)化監(jiān)督為焊接質(zhì)量提供可靠保障。

（三）焊接質(zhì)量檢查

在實(shí)施無損探傷之前，首先應(yīng)依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)焊縫外觀尺寸》和《鋼結(jié)構(gòu)工程驗(yàn)收規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，采用標(biāo)準(zhǔn)樣板、量規(guī)、硬度計(jì)算方式等對所有焊縫的外觀質(zhì)量實(shí)施檢驗(yàn)，并及時(shí)做好檢驗(yàn)記錄。無損探傷的操作人員應(yīng)經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)并考試合格后持證上崗，焊機(jī)接口應(yīng)在焊接完成24小時(shí)并經(jīng)外觀質(zhì)量檢測合格后進(jìn)行無損探傷，按照設(shè)計(jì)文件中的要求和有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)確定無損探傷的檢測方法與檢測比例。

結(jié)束語：通過總結(jié)和分析輸電線路鐵塔的焊接主要缺陷及其成因，對鐵塔加工中的焊接施工提出了一些建議，希望能夠減少和消除在焊接施工中產(chǎn)生的缺陷問題，提高輸電線路鐵塔的整體質(zhì)量，為我國輸電線路建設(shè)做出積極貢獻(xiàn)。

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