钨极气体保护焊在垃圾气力管道工程中的应用 新

中铁建设集团有限公司市政分公司十五项目部

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钨极气体保护焊在垃圾气力管道工程中的应用

市政十五项目部

李忠波 王洪震 胡立国

1前言

垃圾气力管道输送系统是当今世界上可对生活垃圾实行全封闭化、压缩化、集装化收运的现代化垃圾收集方式,该系统具有高效率、节能和环境友好等突出优点,大大提高了垃圾收集效率,代表了城市垃圾收运的发展方向。目前中国在这一领域研究较少,其它国家气力输运系统制造商很少发布或者出版有关系统设计参数的专业信息,其中与垃圾气力管道相匹配的焊接技术的应用的资料就相当的稀少。施工准备当中查找了相关焊接的文献，并且结合我单位管材的尺寸特点，最终确定了以钨极氩弧焊接打底并辅以电焊的工艺方法，来确保焊缝的质量。

该方法在北京未来科技城垃圾气力管道收集输送工程的应用过程中取得了很好的实际效果，并在过程中集结了团队成员参与QC质量控制，使得焊缝一次检测合格率达到了令人满意的效果，取得了不错的经济效益。

2工法特点

优点

1）氩气保护性能优良，不必配制相应的焊剂或熔剂，基本是金属熔池结晶的简单过程。因此，能获得较为纯净及高质量的焊缝。

2）电弧受氩气流的冷却作用，电弧的热量集中，且氩弧的温度很高，故热影响区很窄，焊接应力与变形小。

3）几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊。随着高强度、高合金钢的日益增加，一般的气焊、电弧焊方法很难达到所要求的焊接质量，氩弧焊可以在这些材料的焊接中得到应用。

4）由于填充焊丝不通过电流，故不会产生飞溅，焊接过程中安全系数较高且成型美观。

缺点

1）钨极承载电流能力较差，过大的电流会引起钨极的熔化和蒸发，其微粒可能进入熔池而引起夹渣。因此，熔敷速度慢，熔深浅，生产率低。

2）氩弧受周围气流影响较大，不适宜在大风环境中进行，如需在此进行焊接，中铁建设集团有限公司市政分公司十五项目部

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需搭设防风棚。

3）采用的氩气较贵，熔敷率低，且氩弧焊机又较复杂，和其他焊接方法相比生产成本较高。

3适用范围

氩弧焊属于非熔化极惰性气体保护焊，电极不参与熔化与填充，只是提供电弧热量熔化工件，但是由于惰性气体保护，所以焊缝非常纯净，同时也不一定配用焊条或焊丝，靠自熔也能很好的焊接金属，但是焊接效率比较低且成本高，主要用来焊接重要结构和有色金属。适用于单面焊双面成形，如打底焊和管子焊接；钨极氩弧焊还适用于薄板焊接。

4工艺原理

交流钨极氩弧焊：交流电流的极性是在周期性地变换，相当于在每个周期里半波为直流正接，半波为直流反接。正接的半波期间钨极可以发射足够的电子而又不至于过热，有利于电弧的稳定。反接的半波期间工件表面生成的氧化膜很容易被清理掉而获得表面光亮美观、成形良好的焊接。这样，同时兼顾了阴极清理作用和钨极烧损少、电弧稳定性好的效果。

5施工工艺流程

施工工艺流程图

6施工操作要点

按焊条说明书执行焊条烘干。焊条重复烘干次数不超过两次。现场使用的焊条保证随用随领，并保证焊工能随带有保温筒。

焊接材料的选用应按照母材的化学成分、力学性能、焊接性能、焊前预热、焊后热处理、使用条件及施工条件等因素综合确定，并应符合下列规定：

1）焊接材料的焊接工艺性能应良好。

2）焊缝的使用性能应符合设计文件的规定。 测量

放样 管道铺

设完成 调整管

底标高 施焊

工作坑 管道对位

定位

焊前准备

管口预热 氩弧焊打底电弧焊补口 焊口

保温 焊口

检测 焊缝

防腐 中铁建设集团有限公司市政分公司十五项目部

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同种钢焊接时，应符合下列规定：

1）焊缝金属的力学性能应高于或等于相应母材标准规定的下限值。

2）低温钢应选用与母材的使用温度相适应的焊接材料。

本工程管道可部分采用先在槽边进行组焊，将三节管组装焊接后再进行下管组装的方法，钢管吊装用25T吊车。管道安装采用现场手工氩电联焊，单面焊形式，坡口形式为“V”型坡口，管节焊接前先修口，端面的坡口角度、钝边、间隙等要满足规范要求，不得在对口间隙夹焊帮条或用加热法缩小间隙施焊。

两管节对焊时，管道纵向焊缝间距不得小于300mm。对口时外壁齐平，错口偏差不大于2mm，焊缝的宽度及加强高为2～3mm。管道任何位置不得有十字形焊缝。弯管起弯点至接口的距离不得小于管径，且不得小于100mm。

不得在短节上或管件上开孔。焊接时不得在钢管上引弧，弧坑必须填满，焊接层数3～7层。

管道坡口磨光 焊条保温箱、焊丝烘干箱

管道 喷嘴

螺栓连接 进气孔

滚轮

中频加热器 环型加热器示意图 中铁建设集团有限公司市政分公司十五项目部

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7主要材料

序号 物资名称 规格型号

1 焊条 CHE507Ф3.2mm

2 焊条 422Ф3.2mm

3 焊丝 ES50

4 焊丝 ER70S –G

8主要设备

序号 设备名称 型号

规格 序号 设备名称 型号

规格

1 氩弧焊机 40S-I 8 交流电焊机 BX1-500

2 岩棉被 1.6*2m 9 电焊机 BX1-400

3 灭火器 干粉灭火器 10 砂轮切割机 φ200

4 敲渣锤 11 焊条保温箱

5 焊条烘干箱

6 手提磨光机 220V-100-0.5

7 焊缝检测尺

9质量保证措施

1）热裂纹

通常出现这类缺陷的有弧坑裂纹。

预防措施:逐渐断弧,填满弧坑,可以减少弧坑裂纹的产生。

2）冷裂纹

通常出现这类缺陷的有焊趾裂纹。主要是由于缺口导致应力集中而产生。

预防措施:减少应力集中部位的产生,避免拘束度很高的结构。

3）未熔合

产生原因:热能过小,焊丝或焊炬火焰偏坡口一侧,电弧偏于一侧,母材坡口或前一层焊缝表面有锈或脏物,焊接时由于温度不够,未能将其熔化。

预防措施:选用稍大的焊接电流和火焰能率,焊速不宜过快,焊丝和焊炬的角中铁建设集团有限公司市政分公司十五项目部

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度要合适,主要观察坡口两侧熔化情况;注意焊条角度,使电弧处于正确方向,仔细清理坡口和焊缝上的脏物。

4）未焊透

产生原因:坡口角度过小,坡口间隙过小或钝边过大,焊炬火焰能率过小,焊速过高。

预防措施:坡口尺寸严格按焊接工艺手册执行,适当调整焊炬火焰能率和焊速。

5）夹渣

坡口角度过小,焊接电流过小,焊渣清除不干净。

预防措施:适当调整焊接电流,仔细清理前一焊道上的熔渣。

6）夹钨

产生原因:焊接电流过大超过极限电流值或钨极直径太小时,使钨极强烈地发热,端部熔化,氢气保护不良引起钨极烧损,炽热的钨极触及焊丝而产生的飞溅等。

预防措施:根据焊接对象选择相应的焊接电流和钨极直径,使用符合标准要求纯度的氢气,操作仔细,不使钨极触及焊丝,常修磨钨极端部。

7）气孔

产生原因:焊条未按规定烘干,焊丝清理不干净,手工电弧焊采用过大的电流引起焊条变红而使保护失效,碱性低氢型焊条焊接时电弧过长,手工钨极氨弧焊时氢气纯度低,保护不良。

预防措施:焊条应按规定的温度和时间进行烘干,温度不宜过高或过低,焊接坡口及其两侧应清理干净,使用符合标准的氢气。

8）内凹

产生原因:仰焊熔化在高温时,表面张力小,铁水在重力作用下产生下坠。

预防措施:选择合理的焊接坡口及焊接电流,使熔他保持适当大小,从而控市蝇她温度。

9）咬边

产生原因:手工电弧焊焊接时电流过大,电弧过长,焊条角度不当和运条不当所致;管口对接错边较大时易形成内咬边。 中铁建设集团有限公司市政分公司十五项目部

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预防措施：选择合适的电流,电弧长度、焊条角度要合适,焊条摆动在坡口边缘应稍慢一些,管口对接错边量应控市桩标准以内。

10）施焊防风措施

本工程焊接工作在室外操作，风对焊接质量的好坏尤为重要，因此要加强管道焊接的防风工作。管道焊接前，应加工一临时防风棚，可随着焊口的逐一施工，防风棚可移动。采用钢筋做支架，废旧木胶合板做屏风板。防风棚高约2m，宽1.5m，长2m，在防风棚两侧短板底部割开一圆弧洞，以便架设在管道之上。在管道焊接时，须将管道另外两端口用板材堵住，防止在管口进风。

11）焊接返修：经检验，焊缝内部或表面发现有裂纹时，先召集相关技术人员和焊工负责进行质量问题分析，找出原因，在制订相应技术措施后，方可补焊。补焊采用手工氩电联焊进行，焊接工艺与弯头等管件的焊接工艺相同。返修后的焊缝，用射线探伤复查，同一部位的返修次数不超过2次，超过2次后焊补时，要制订可靠的技术措施，并经技术负责人批准后，方可焊补，并作出记录。

12）焊缝检验：管道焊接完成后的每条焊缝都要进行外观检查，检查的标准如下表所示。

序号 项目 技术要求

1 外观 不得有熔化金属流到焊缝外未熔化的母材上，焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、弧坑和灰渣等缺陷；表面光顺、均匀，焊道与母材应平缓过渡。

2 宽度 应焊出坡口边缘2~3mm。

3 表面余高 2~3mm

4 咬边 深度不大于0.5mm，焊缝两侧咬边总长不超过焊缝长度的10%，且连续长度不大于100mm。

5 错边 不大于2.0mm

6 未焊满 不允许

焊缝检验标准

10焊接安全防护措施

1）电焊机应安设在干燥、通风良好的地点，周围严禁存放易燃、易爆物品。

2）电焊朵外壳，必须接地良好，其电源的装拆应电电工进行。 中铁建设集团有限公司市政分公司十五项目部

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3）电焊机应设置单独的开关箱，开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。

4）焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固，更换焊条应戴手套。

5）在潮湿地点工作台，电焊机应放在木板上，操作人员应站在绝缘胶板上或木板上。

6）严禁在带压力的容器和管道上施工焊。焊接带电设备时，必须先切断电源。

7）贮存过易燃、易爆、有毒物品的容器或管道，焊接前必须清洗干净，将所有孔口打开，保持空气流通。

8）在密闭的金属容器内施焊时，容器必须可靠接地，必须开设进、出风口，通风良好，严禁向容器内输入氧气，并应有人监护。容器内照明电压不得超过36V。焊工身体应有绝缘材料与容器壳体隔离开。施焊过程中每隔半小时至一小时外出休息10~15min，并应有安全人同在现场监护。

9）焊接预热工件时，应有石棉布或挡板等隔热措施。

10）把线、地线不得与钢丝绳、各种管道、金属构件等接触，更不得用钢丝绳或机电设备代替零线，所有地线接头，必须连接牢固。

11）更换场地、移动电焊机时，必须切断电源、检查现场、清除焊渣。

12）清除焊渣、采用电弧刨清根时，应戴防护眼镜或面罩，防止铁渣飞溅伤人。

13）多台焊机在一起集中施焊时，焊接不台或焊件必须接地，并应有隔光板。

14）在高空焊接时必须系好安全带，焊接周围应备有消防设备。不得手持把线爬梯登高。

15）焊接装好模板的钢筋、钢板时，施焊部位下面应垫石棉板或铁板。

16）钍钨极要放置在密闭铅盒内，磨削钍钨极时，必须戴手套、口罩，并将粉尘及时排除。

17）雷雨时，应停止露天焊接作业。

18）施焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。

19）必须在易燃易爆气体或液体扩散区施焊时，应经有关部门检试许可证，方可施焊。

20）工作结束，应切断焊机电源，并检查操作地点，确认无起火危险后，方可离开。