提高大直徑供熱管道焊接質(zhì)量的方法研究

岳瑞保

(山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西 太原 030000)

1 概述

目前，城市供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與施工通常是由多種不同單位進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，由于各單位技術(shù)水平以及施工水平的不統(tǒng)一，從而導(dǎo)致了供熱管網(wǎng)在施工中存在許多問(wèn)題。為了保障城市供熱管網(wǎng)的運(yùn)行安全與穩(wěn)定，必須對(duì)其進(jìn)行有效的焊接。因此，要保障城市供熱管道焊接質(zhì)量的有效性，就必須要對(duì)影響大直徑供熱管道焊接質(zhì)量的因素進(jìn)行深入地分析[1]。要想保證大直徑供熱管道的焊接質(zhì)量就必須要對(duì)影響其焊接質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，從而采取有效措施提高其焊接質(zhì)量。另外，管道安裝工藝需要層層把關(guān)，并確保每一項(xiàng)工作得到順利開(kāi)展。管道安裝工藝流程如圖1所示。

圖1 管道安裝工藝流程圖

2 焊接前的準(zhǔn)備工作

為了保證焊接的質(zhì)量，在焊接前要做好充分的準(zhǔn)備工作。在進(jìn)行焊接前，要將管道內(nèi)部進(jìn)行充分地清理，保證管道內(nèi)壁的清潔。為了保證焊接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生氧化皮、鐵銹、油脂等物質(zhì)，必須要對(duì)管壁表面進(jìn)行打磨，將其表面的雜物清理干凈。在清理管道表面時(shí)，要注意不能破壞管道內(nèi)壁的保護(hù)膜。在管道內(nèi)部清理完畢后，要對(duì)管道的各個(gè)部分進(jìn)行檢查，檢查是否有裂紋、變形等情況。如果發(fā)現(xiàn)有裂紋或者變形等情況時(shí)，要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，避免管道內(nèi)部出現(xiàn)裂紋。在焊接前，要對(duì)焊條進(jìn)行烘干處理[2]。在參考標(biāo)準(zhǔn) JB/T 3223—2017 《焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程》中，焊條烘干(以下為常用參數(shù)，對(duì)于不同廠(chǎng)家，有不同要求)：1)酸性低碳鋼電焊條烘至 150～200℃，保溫 0.5～1h(如大西洋為 150℃，0.5～1h)；2)堿性低氫電焊條，烘至 350℃～400℃，保溫 1～2h(有的為 350℃，1h，有的380℃，1～2h)；焊條保存溫度嚴(yán)格按照用途進(jìn)行分級(jí)，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)焊條，要求較低，保存溫度應(yīng)不低于5℃，空氣相對(duì)濕度不高于60%，存放時(shí)間通常為3年(超過(guò)3年不得在壓力容器中使用)，保證時(shí)間為 2 年，對(duì)于低氫焊條，即超過(guò)2年的要進(jìn)行焊條的復(fù)驗(yàn)，嚴(yán)格要求進(jìn)行氫含量測(cè)定。焊條回烘一般可以重復(fù)烘培 2 次，回烘溫度和時(shí)間不變，超過(guò) 2 次須征求廠(chǎng)家意見(jiàn)再做決定(原則上不得超過(guò) 2 次)。預(yù)熱的方法有很多種，其中常見(jiàn)的有將焊條烘至150℃左右、用電爐烘至200℃左右等。為了防止焊接過(guò)程中產(chǎn)生氣孔、夾渣等現(xiàn)象的發(fā)生，在進(jìn)行焊接時(shí)要使用正確的焊接方法與焊接參數(shù)。在進(jìn)行焊接時(shí)要選擇合適的坡口尺寸、角度和坡口角度，并且對(duì)坡口邊緣進(jìn)行打磨處理。為了提高焊縫質(zhì)量，要使其具有良好的密封性，在焊接時(shí)要采用多層多道焊。當(dāng)管道直徑大于500mm時(shí)可采用多層多道焊；當(dāng)管道直徑小于500mm時(shí)可采用單道焊。在對(duì)單道焊進(jìn)行焊接時(shí)，要嚴(yán)格控制好焊機(jī)的電流以及焊絲的直徑和角度等參數(shù)。

2.1 選擇合適的焊接方法

在進(jìn)行焊接時(shí)，要根據(jù)管道的材質(zhì)來(lái)選擇合適的焊接方法，以保證焊接的質(zhì)量。通常情況下，管道材質(zhì)為Q345C時(shí)，選用自動(dòng)焊法或者手工電弧焊法。在進(jìn)行管道焊接時(shí)，要根據(jù)管道的尺寸、焊縫的位置、焊接的層數(shù)以及焊接環(huán)境等因素來(lái)選擇合適的焊接方法。當(dāng)管道直徑小于500mm時(shí)，采用CO2氣體保護(hù)焊。在進(jìn)行氣體保護(hù)焊時(shí)，要選擇合適的電流和電壓以及焊接速度等參數(shù)。在進(jìn)行手工電弧焊時(shí)，要注意電弧長(zhǎng)度與電流之間的關(guān)系。在進(jìn)行焊接時(shí)，要注意防止電弧過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短而產(chǎn)生氣孔等現(xiàn)象。在進(jìn)行焊接作業(yè)之前要將管道內(nèi)壁清理干凈，確保其具有良好的密封性。

2.2 嚴(yán)格控制焊接參數(shù)

在進(jìn)行焊接時(shí)，要盡量使焊接電流較小，并且保持穩(wěn)定的電壓值，避免電壓過(guò)高或者過(guò)低，從而導(dǎo)致出現(xiàn)電弧不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在進(jìn)行單道焊時(shí)要嚴(yán)格控制好焊接速度，避免焊接速度過(guò)快而造成焊縫成型不美觀[3]。在進(jìn)行多層多道焊時(shí)，要保證每層焊接速度都保持一致，并采用合適的焊接規(guī)范和方法進(jìn)行焊接。在進(jìn)行多層多道焊時(shí)，每層之間的間隙應(yīng)控制在1mm左右。在進(jìn)行單道焊時(shí)要保證焊條的直徑和角度等參數(shù)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)要求。

3 焊接過(guò)程中的工藝控制

焊接過(guò)程中的工藝控制主要是指焊接過(guò)程中對(duì)各種焊接參數(shù)進(jìn)行合理的控制，確保其符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，同時(shí)還要做好焊接過(guò)程中的各項(xiàng)工作，確保其符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能提高大直徑供熱管道焊接質(zhì)量。1)進(jìn)行焊接時(shí)必須要按照相關(guān)的規(guī)定和規(guī)定進(jìn)行操作，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的管理，按照相關(guān)的規(guī)定來(lái)保證其焊接質(zhì)量；2)進(jìn)行焊接時(shí)要采用合理的工藝參數(shù)，在焊接過(guò)程中，要控制好溫度和速度，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求。要控制好不同的焊條、焊絲與焊劑之間的匹配度，同時(shí)要保證在焊接時(shí)各層之間的溫度差不大于10℃；3)在進(jìn)行焊接時(shí)要注意對(duì)其進(jìn)行保溫處理，保證其不會(huì)受到外界溫度影響而降低其質(zhì)量。

3.1 預(yù)熱

在進(jìn)行焊接之前，必須要對(duì)管口進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的目的主要是為了提高焊接部位的溫度，讓焊道表面能夠達(dá)到一個(gè)較好的狀態(tài)，從而確保焊接工作能夠順利進(jìn)行。預(yù)熱的方式主要有2種：1)火焰加熱。火焰加熱是指在焊接前對(duì)焊接部位進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，從而避免其出現(xiàn)冷裂紋等現(xiàn)象；2)電阻加熱。電阻加熱主要是指對(duì)焊接部位進(jìn)行一定時(shí)間的加熱，從而使其能夠達(dá)到一定溫度。在對(duì)大直徑供熱管道進(jìn)行焊接時(shí)，要保證預(yù)熱溫度和預(yù)熱時(shí)間都符合相關(guān)規(guī)定要求，只有這樣才能提高其質(zhì)量。對(duì)于一些特殊的大直徑供熱管道來(lái)說(shuō)，預(yù)熱時(shí)間還要適當(dāng)延長(zhǎng)，例如直徑在800mm以上的焊接管道，預(yù)熱時(shí)間要延長(zhǎng)到5～10 min。在進(jìn)行焊接時(shí)要對(duì)管道的具體情況進(jìn)行了解，按照不同情況來(lái)選擇合理的預(yù)熱方法，確保其符合相關(guān)規(guī)定要求。

3.2 焊后熱處理

焊接完成后，必須要進(jìn)行焊后熱處理，其目的是為了保證焊接接頭在冷卻之后，能夠得到充分的休息，從而降低其在使用過(guò)程中的應(yīng)力影響，確保其能夠正常工作。在進(jìn)行焊后熱處理時(shí)必須要注意以下3點(diǎn)：1)選擇合適的淬火介質(zhì)。一般情況下，對(duì)于鋼材料來(lái)說(shuō)，最好采用水作為淬火介質(zhì)，對(duì)于鋼材料來(lái)說(shuō)，最好采用油作為淬火介質(zhì)；2)焊后熱處理要嚴(yán)格控制時(shí)間。為了保證焊后熱處理能夠順利的進(jìn)行，焊接人員在對(duì)焊接完成之后，要嚴(yán)格控制其熱處理的時(shí)間和溫度，確保其能夠得到充分的休息。一般來(lái)說(shuō)，焊后熱處理的時(shí)間不能超過(guò)2h。同時(shí)還要注意一點(diǎn)：對(duì)于埋弧焊焊接完成之后需要進(jìn)行焊道退火處理的管道來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行焊接之前還應(yīng)該對(duì)焊道進(jìn)行充分的加熱處理，并適當(dāng)延長(zhǎng)其退火時(shí)間；3)做好焊后熱處理的記錄工作。在對(duì)大直徑供熱管道焊接完成之后，必須要對(duì)其進(jìn)行熱處理記錄工作，并對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和保存，以便能夠?yàn)楹罄m(xù)施工提供有效資料[4]。

3.3 焊接時(shí)注意事項(xiàng)

1)在進(jìn)行焊接時(shí)，要控制好焊接速度，一般情況下，采用小電流進(jìn)行焊接，同時(shí)還要控制好焊接的角度、電弧長(zhǎng)度等，以此來(lái)提高焊接的質(zhì)量；2)在進(jìn)行焊接時(shí)要控制好施焊的范圍，同時(shí)要注意焊接的角度和電弧長(zhǎng)度，如果過(guò)大的話(huà)會(huì)導(dǎo)致焊縫變形和表面粗糙等情況的出現(xiàn)；3)在進(jìn)行焊接時(shí)要采用多層多道焊進(jìn)行焊接，同時(shí)還要注意控制好焊接的厚度；4)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)，減慢冷卻速度。適當(dāng)提高焊縫形狀系數(shù)，盡可能采用小電流多層多道焊，以避免焊縫中心產(chǎn)生裂紋；5)認(rèn)真執(zhí)行工藝規(guī)程，選取合理的焊接程序，以減小焊接應(yīng)力。

要想克服供熱管網(wǎng)焊接技術(shù)存在的許多不足，就需要技術(shù)人員在焊接作業(yè)前先熟悉焊接工藝，掌握焊接技術(shù)要求。

4 焊接后的處理工作

當(dāng)焊接完成后，我們要及時(shí)對(duì)管道進(jìn)行檢查，對(duì)需要打磨的部位進(jìn)行清理，保證表面干凈、整潔。如果發(fā)現(xiàn)存在裂紋或者氣孔等缺陷，我們要及時(shí)進(jìn)行處理，從而確保焊接質(zhì)量。另外，當(dāng)我們進(jìn)行管道焊接時(shí)，一定要嚴(yán)格按照焊接工藝和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，保證焊縫的質(zhì)量。當(dāng)焊接完成后，我們還要對(duì)管道表面進(jìn)行打磨，使其光滑整潔。在對(duì)焊接完成的管道進(jìn)行清理時(shí)，我們要按照相關(guān)規(guī)范要求使用砂輪清理。對(duì)于直徑較小的管道，我們要使用鋼絲刷清理管道表面的氧化皮、鐵銹等物質(zhì)；對(duì)于直徑較大的管道，我們要使用鋼絲球或鋼絲刷清理管道表面的鐵銹和氧化皮等物質(zhì)。另外，在對(duì)焊接完成后的管道進(jìn)行清洗時(shí)，我們還應(yīng)該注意以下3點(diǎn)：1)清洗過(guò)程中一定要采用溫水清洗；2)清洗后不能將水直接沖進(jìn)管道中；3)在對(duì)焊接完成的管道進(jìn)行清理時(shí)不能用汽油、松香水等含有腐蝕性物質(zhì)的清潔劑來(lái)進(jìn)行清洗。

4.1 嚴(yán)把焊接材料關(guān)

在進(jìn)行管道焊接時(shí)，我們首先要對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，選用質(zhì)量合格、符合要求的焊接材料，避免選用偽劣材料。如果選用劣質(zhì)的焊接材料，不僅會(huì)影響焊接效果，還會(huì)對(duì)管道造成一定的危害。另外，在使用焊接材料時(shí)，我們還要嚴(yán)格按照規(guī)定來(lái)進(jìn)行，這樣才能保證焊縫質(zhì)量。在選擇焊接材料時(shí)，我們可以從以下3個(gè)方面入手：1)優(yōu)先選擇專(zhuān)業(yè)的焊接公司或者大型的焊接設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家。這些廠(chǎng)家在進(jìn)行管道焊接時(shí)具有專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員和先進(jìn)的設(shè)備，可以為我們提供優(yōu)質(zhì)的焊接材料；2)在選擇管道焊縫焊接材料時(shí)，我們要優(yōu)先選擇質(zhì)量合格的產(chǎn)品。質(zhì)量合格的產(chǎn)品在質(zhì)量方面要優(yōu)于劣質(zhì)產(chǎn)品；3)在選用管道焊縫焊接材料時(shí)一定要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行。如果出現(xiàn)問(wèn)題需要重新更換材料時(shí)一定要及時(shí)通知廠(chǎng)家進(jìn)行更換。否則將會(huì)影響整個(gè)工程的進(jìn)展。

4.2 嚴(yán)把焊接過(guò)程控制關(guān)

在進(jìn)行管道焊接時(shí)，我們要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，對(duì)焊接過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行嚴(yán)格控制。1)要對(duì)焊工進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)和考核，使其具有一定的焊接經(jīng)驗(yàn)和技能。如果焊工沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)就上崗，很容易導(dǎo)致在焊接過(guò)程中出現(xiàn)一些問(wèn)題。另外，在施焊之前要對(duì)焊接地點(diǎn)、焊接工具等進(jìn)行檢查，確保其符合相關(guān)規(guī)定；2)在施焊前要清理坡口周?chē)碾s物和鐵銹，保證坡口邊緣干凈；最后，在施焊過(guò)程中要保證焊條的垂直度符合要求；3)要對(duì)管道內(nèi)部和外部進(jìn)行檢查：①該對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行檢查；②利用探傷儀器對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行探傷檢查；③應(yīng)該對(duì)管道外部進(jìn)行檢查。

5 焊接質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)定

在進(jìn)行焊接之前，首先要對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查，主要檢查焊縫表面是否有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷。焊縫表面是否平整，有沒(méi)有出現(xiàn)咬邊、未焊透等情況[5]。此外，還應(yīng)對(duì)焊縫的寬度與深度進(jìn)行檢測(cè)，如果焊縫的寬度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，則不能通過(guò)檢驗(yàn)。焊接完成后要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，主要是對(duì)焊縫內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查，主要檢查內(nèi)容為：1)焊縫內(nèi)部的裂紋情況；2)焊接接頭處是否有未熔合的情況；3)焊接接頭的尺寸是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求；4)焊接接頭處是否有氣孔。如果采用射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)對(duì)焊接接頭進(jìn)行檢測(cè)，則要根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，選擇合適的檢測(cè)方法和相應(yīng)的儀器設(shè)備。在進(jìn)行射線(xiàn)檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)檢測(cè)部位進(jìn)行清潔與干燥，然后對(duì)其進(jìn)行掃描。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)于焊接質(zhì)量評(píng)定主要有3種方式：1)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行評(píng)定；2)按照一定的評(píng)定規(guī)則進(jìn)行評(píng)定；3)按照一定的評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)定。在進(jìn)行焊接質(zhì)量評(píng)定時(shí)，首先要對(duì)焊件的焊接方式和材質(zhì)等進(jìn)行了解，然后根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定選擇合適的焊接方式，并按照一定的檢測(cè)方法對(duì)焊接接頭進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。在焊縫內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，要對(duì)焊道是否有裂紋、氣孔、夾渣等缺陷進(jìn)行檢查，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行評(píng)定。在焊道內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)之后，還要對(duì)焊縫是否存在未熔合的情況進(jìn)行檢查。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，同時(shí)對(duì)城市供熱系統(tǒng)的壓力也越來(lái)越大。為了能夠保證城市居民的正常生活，需要對(duì)供熱管道系統(tǒng)進(jìn)行合理地規(guī)劃與建設(shè)。本文通過(guò)對(duì)影響大直徑供熱管道焊接質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，提出了提高大直徑供熱管道焊接質(zhì)量的方法。