城市排水管道焊接缺陷及預(yù)防措施

何調(diào)林

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對城市基礎(chǔ)設(shè)施排水系統(tǒng)的要求越來越高，近年來由于管網(wǎng)建設(shè)落后導(dǎo)致內(nèi)澇頻現(xiàn)，城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的升級改造勢在必行。其中鋼制排水管道應(yīng)用廣泛，本文對排水管道焊接過程中的常見缺陷、缺陷危害及其預(yù)防措施進(jìn)行了分析。

1.城市排水系統(tǒng)現(xiàn)狀

城市排水是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是城市的“地下血脈”。發(fā)達(dá)國家城市排水系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)較早，現(xiàn)己發(fā)展較為成熟，美國城市排水管道長度在2010年大約為150萬km，人均長度為4m以上，城市排水管網(wǎng)密度平均在15km/km2以上。截止2012年底，我國城市排水管道長度總量為37萬km，城市排水管道密度為9.0km/km2，城鎮(zhèn)人均排水管長度僅0.57m。與發(fā)達(dá)國家相比，我國城市排水管網(wǎng)不論是總量，還是人均占有量和管網(wǎng)密度均落后，且差距懸殊。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，未來的十幾年我國城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)將有令人振奮的發(fā)展。

2.管道焊接常見缺陷的危害及預(yù)防措施

（1）氣孔

氣孔一般呈圓形或橢圓形，內(nèi)壁潔凈光滑。氣孔可以在焊縫內(nèi)部，也可以穿透到焊縫表面，或者兩種都有。產(chǎn)生氣孔的原因很多，如母材周圍的鐵銹和油污未清理干凈；焊接時(shí)焊縫大，熔池深，氣體從熔池中溢出困難；當(dāng)采用未經(jīng)很好烘干的焊條進(jìn)行焊接時(shí)，使用交流電源，焊縫最易出現(xiàn)氣孔；焊接速度增加，焊接電流增大，電弧電壓升高都會使氣孔傾向顯著增大。

氣孔屬于體積性缺陷，它主要是削弱焊縫的有效截面積，降低焊縫的機(jī)械性能和強(qiáng)度，尤其是焊縫的彎曲強(qiáng)度和沖擊韌性，同時(shí)也破壞了焊縫金屬的致密性，應(yīng)力集中，也易誘發(fā)裂紋等更嚴(yán)重的缺陷。

預(yù)防措施是焊接前應(yīng)按規(guī)定烘干焊條，仔細(xì)清除坡口及母材表面的上的鐵銹和油污等雜質(zhì)；采用合適的焊接工藝參數(shù)；在室外焊接，氣體保護(hù)焊時(shí)當(dāng)風(fēng)速超過2m/s時(shí)，要設(shè)置防風(fēng)措施。

（2）夾渣

夾渣缺陷分單個與條狀兩類。有的外形不規(guī)則，有的呈球狀，他們都是焊縫金屬中殘留的外來固體物質(zhì)。夾渣形成的原因一般是：由于焊接電流太小，以至于液態(tài)金屬和熔渣分離不徹底，焊接速度太快使熔渣來不及浮起；焊件的坡口設(shè)計(jì)不合理，坡口的角度太小；多層焊接時(shí)清渣不徹底；焊件坡口處雜質(zhì)及油污和有機(jī)物質(zhì)清理不徹底；手弧焊時(shí)焊條角度不正確等。

夾渣的危害是影響了焊縫金屬的致密性及連貫性，易引起應(yīng)力集中，并且可能成為一種裂紋源；夾渣缺陷有尖銳的邊緣，同時(shí)也會因減少焊縫的有效截面積而降低焊縫機(jī)械強(qiáng)度、塑性、韌性和耐腐蝕的能力以及疲勞極限。

預(yù)防措施是設(shè)計(jì)合理的焊接坡口，焊前要嚴(yán)格清理母材坡口及附近的油污、氧化皮等；多層焊時(shí)特別要注意前道焊渣的徹底清理；選擇適當(dāng)?shù)暮附右?guī)范，采用具有良好工藝性能的焊條，正確選用焊接電流和運(yùn)條角度，防止焊縫金屬冷卻過快；焊接過程中不斷地?cái)噭尤鄢刂械娜刍饘伲偈谷墼c鐵水分離。

（3）裂紋：

對焊接接頭質(zhì)量影響最大的缺陷是裂紋，裂紋的產(chǎn)生可以由不適當(dāng)?shù)暮附庸に嚒⒑腹ぜ夹g(shù)或材料所致。裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。熱裂紋一般是在焊縫金屬結(jié)晶過程中形成的，是應(yīng)力對焊縫金屬結(jié)晶過程作用的結(jié)果，冷裂紋是焊縫冷卻過程中出現(xiàn)的，它可在焊接后立即出現(xiàn)，也可在焊接后較長時(shí)間后出現(xiàn)。

裂紋是焊縫中危害性最大的一種缺陷，尖端是一個尖銳的缺口，應(yīng)力集中很大，任何焊縫都不能允許有裂紋出現(xiàn)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)必須馬上返修。

熱裂紋的預(yù)防措施是控制鋼材及焊條中的有害雜質(zhì)的含量即碳、硫、磷的含量，減少溶池中低溶點(diǎn)共晶體的形成；預(yù)熱以降低冷卻速度，改善應(yīng)力狀況；采用堿性焊條以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善焊縫金屬組織；冷裂紋的預(yù)防措施是首先從減少氫元素的來源入手，焊接是采用堿性焊條，焊條在使用前必須按規(guī)定進(jìn)行烘干、保溫；對接頭部位必須先清除油污、水分和銹蝕采用焊前預(yù)熱、焊后熱處理等措施，以利于氫的溢出。

（4）未焊透

未焊透屬于一種面狀缺陷，通常都是為裂紋類缺陷。主要是焊縫坡口鈍邊過大，坡口角度太小，焊根未清理干凈焊接時(shí)有磁偏吹現(xiàn)象，或電流過大，焊件金屬尚未充分加熱時(shí)，焊條已急劇融化；層間或母材邊緣的鐵銹、氧化皮及油污等未清理干凈，焊接位置不佳，焊接可達(dá)性不好等。

未焊透的存在會導(dǎo)致焊縫的有效截面減少，從而降低焊縫的強(qiáng)度。在應(yīng)力主要作用下很容易擴(kuò)展形成裂紋導(dǎo)致構(gòu)件破壞。若是連續(xù)性未焊透，更是一種及其危險(xiǎn)的缺陷。所以焊縫中的未焊透是一種不允許存在的缺陷。

預(yù)防措施是正確選用和加工坡口尺寸，保證必須的裝配間隙，正確選用焊接電流和焊接速度，認(rèn)真操作，防止焊偏等。

（5）未熔合

未熔合發(fā)生在焊道之間或焊道與母材之間，通常是因?yàn)楸缓覆课晃茨芡耆刍Y(jié)合或液態(tài)金屬流動不充分所造成的。主要是焊接電流過小，焊接速度太快，使母材坡口或先焊的金屬未能完全熔化。

未熔合其實(shí)質(zhì)就是一種虛焊現(xiàn)象，從而導(dǎo)致焊縫的有效截面積減少，在交變應(yīng)力高度集中的情況下致使焊縫的強(qiáng)度降低，塑性下降，最終造成焊縫開裂。

預(yù)防措施是焊前對坡口周圍進(jìn)行認(rèn)真清理，去除油污和鐵銹；加強(qiáng)層問清渣；正確選擇焊接工藝參數(shù)；防止焊條偏心，注意焊條擺動等。

（6）咬邊和焊瘤

主要是由于焊接工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，一般講，焊接速度過快，容易產(chǎn)生咬邊，當(dāng)焊接速度過慢，容易產(chǎn)生焊瘤。咬邊最大的危害是損傷了母材，使母材有效面積減少，也會引起應(yīng)力集中。預(yù)防措施是選擇正確的焊接電流及焊接速度，電流不宜過大，且控制弧長，盡量采用短弧焊接，掌握正確的運(yùn)條方法和運(yùn)條角度。

3.結(jié)語

對于新建、擴(kuò)建的排水管道焊接過程中，建立焊接質(zhì)量管理體系、實(shí)行全面質(zhì)量控制，是影響管道焊接質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文主要針對管道焊接常見缺陷進(jìn)行了分析，并提出了幾點(diǎn)相關(guān)的預(yù)防措施，旨在能夠在理論方面與大家進(jìn)行探討。

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