低溫焊接技術(shù)的研究

楊朝舉

摘 要：本研究簡單介紹了低溫下的焊接技術(shù)，對于鋼結(jié)構(gòu)低溫下的焊接工藝研究，不僅可以滿足管道工程建設(shè)的需要，延長工程的施工期；為低溫環(huán)境下的管道建設(shè)提供技術(shù)支持；并且為管道建設(shè)帶來重大的經(jīng)濟效益和重大的社會效益。

關(guān)鍵詞：低溫；焊接技術(shù)；工程標準；準備工作

低溫焊接性研究課題是從管道工程施工中提出的實際課題。一個中等長度的管道工程，施工期都要一年以上。因此，必然要遇到將近冬季時，何時才把施工隊伍撤下來？也就是在什么環(huán)境溫度下，才停止焊接施工？而且，在來年開春時，何時才能開工？由于沒有具體的技術(shù)標準規(guī)定，所以，在制定具體工程計劃表示，是不確定的因素。如果能夠?qū)⒖梢院附邮┕さ沫h(huán)境溫度減低10度，可以施工的工期就會延長10天，有的工程可能就可以在冬季來臨之前完成了工程任務(wù)。不必為工程的結(jié)尾工作擔心，開春后再派大隊人員、設(shè)備重返工地繼續(xù)工作。造成的工期延長及生產(chǎn)成本增加。此外，在管線建成以后，也往往會有維修及搶修的焊接任務(wù)。這也需要低溫焊接性研究成果技術(shù)的支持。

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國能源的需求量越來越大，特別是與民生和國家安全直接關(guān)系的石油、天然氣的需求量更是增長迅速。管道運輸由于具有高效、節(jié)能、安全、經(jīng)濟等諸多優(yōu)點，已經(jīng)成為輸送石油、天然氣的首選方式。由于管道運輸?shù)陌踩c不間斷性，使得管道運輸業(yè)在世界范圍內(nèi)獲得了快速發(fā)展。目前世界石油、天然氣管道的總長度為300×104km，并以每年2%至3%的速度增加。我國管道建設(shè)起步較晚，現(xiàn)在已建成管線 6×104km因此，與國民經(jīng)濟的要求相差較大。近年來舉世矚目的西氣東輸重點工程和正在建設(shè)的西氣東輸二線工程就是落實國家西部大開發(fā)的戰(zhàn)略部署。

1 焊接學科基礎(chǔ)研究的需要

從焊接學科的基礎(chǔ)研究方面，也需要進行低溫焊接研究工作。我國地域遼闊，南北方的緯度跨度很大，約為49度，而且地勢的海拔變化也很大，從焊接學科的基礎(chǔ)研究來看，也應(yīng)當研究低溫環(huán)境下，對于焊接工作的影響。只有這樣，才能了解低溫條件下焊接工藝的可行性；焊接接頭的優(yōu)劣情況；以及焊接材料、焊接設(shè)備在低溫條件下焊接施工時表現(xiàn)出的性能如何。這一系列規(guī)律，都要通過低溫焊接研究，才能發(fā)現(xiàn)，才能進行探索與總結(jié)。

2 焊接工程技術(shù)標準工作的需要

對于在什么環(huán)境溫度下，應(yīng)當停止焊接工作？在目前的國內(nèi)外技術(shù)標準中，沒有統(tǒng)一的規(guī)定。我國在20實際60年代，剛剛使用合金高強度鋼時，在鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范中，規(guī)定了當環(huán)境溫度低于5攝氏度時，應(yīng)當停止焊接。隨著科學技術(shù)的進步，鋼鐵材料的行性能指標也在大大的提高。一些行為，在十一焊接的環(huán)境溫度上，都放寬了下限溫度。列如，有些材質(zhì)定為5攝氏度、0攝氏度或者—10攝氏度等作為焊接的最低環(huán)境溫度。

3 焊接性研究的目的和意義

根據(jù)我國國民經(jīng)濟的總體規(guī)劃，以及我國能源工作的戰(zhàn)略思考，國家制定并實施了西部大開發(fā)政策戰(zhàn)略部署。近年來啟動了舉世矚目的西氣東輸重點工程、西氣東輸二線管道工程。這不僅對于我國的國民經(jīng)濟發(fā)展起了重要的推動作用，而且對于開發(fā)西部地區(qū)，建設(shè)邊疆地區(qū)，提高邊遠地區(qū)的人民生活水平都有著重要的顯示意義以及保證西部地區(qū)人民的奔向小康、邊疆地區(qū)的長治久安具有重要的社會意義。

當前，世界范圍內(nèi)的石油、天然氣資源形勢是：油氣資源分布在環(huán)境惡劣的偏遠地區(qū)，列如我國的西起和北方油氣田多在邊疆荒漠地區(qū)；俄羅斯、西伯利亞、遠東地區(qū)；美國石油資源在阿拉斯加的北坡。這些地區(qū)均屬于高寒地帶、凍土帶，氣溫可達零下80攝氏度。因此，高壓輸送和嚴酷的環(huán)境對管線鋼，及管線的焊接施工建設(shè)與運營都提出了嚴格的技術(shù)性能要求。從油氣輸送鋼管的發(fā)展趨勢、管線的服役條件、主要失效形式和失效原因的綜合評價，提出了對高強管線鋼的主要性能是高強度、高韌性、良好的焊接性和很強的耐腐蝕。其中的重點和難點是高韌性，對于低溫下的焊接接頭，更要考核其低溫焊接性及低溫的力學性能。

以前對于管線速出的低溫和穿過凍土、濕地、沼澤、森林等地帶的管道焊接研究的較少。在焊接材料、焊接方法、焊接工藝、施工措施等研究上缺乏經(jīng)驗。一次必須深入開展本課題的研究，確保保證這些地區(qū)管線施工和運行的安全性.冬季，環(huán)境溫度較低，如果沒有防護措施進行鋼構(gòu)件焊接作業(yè)，對鋼構(gòu)件的焊接質(zhì)量會產(chǎn)生重大影響，如在低溫下焊接，會使鋼材脆化，也會使焊縫和母材熱影響區(qū)的冷卻速度加快，易于產(chǎn)生淬硬組織，脆性增大，這對于建筑鋼結(jié)構(gòu)常用的低合金鋼（如Q345）的焊接危害性很大。因此，冬季焊接施工必須要嚴格按照工藝要求實施，不得盲目焊接。焊材要求：嚴格焊材庫的管理，焊條必須按標準進行烘干，烘干次數(shù)不得超過2次在空氣中的暴露時間不得超過2小時。如現(xiàn)場沒有烘箱必須及時申請配備，并安排專人焙烘、發(fā)放。焊工持保溫桶領(lǐng)取焊條，一次領(lǐng)用不得超過半天用量；焊接過程必須蓋好保溫桶蓋，并使保溫桶保持通電狀態(tài)；定位焊時一次只能取用1根；焊接時一次取用不得超過3根。嚴禁焊材外露受潮，如發(fā)現(xiàn)焊材受潮不得再次使用。焊絲如在四小時內(nèi)未用完，應(yīng)退回焊材一級庫保存，不允許留在送絲盤上。氣體保護焊采用的二氧化碳，氣體純度不宜低于99.9%（體積比），含水量不得超過0.005%（重量比）。新瓶氣體使用時，必須倒置24小時后打開閥門把水放盡方可使用，防止凍結(jié)。瓶內(nèi)氣體高壓低于1MPa時應(yīng)停止使用。焊接前要先檢查氣體壓力表上的指示，然后檢查氣體流量計并調(diào)節(jié)氣體流量。使用時瓶口必須接加熱裝置。氣瓶必須存放在0℃以上的環(huán)境里。使用瓶裝氣體時，瓶內(nèi)氣體壓力低于1N/mm2時應(yīng)停止使用。在零度以下使用時，要檢查瓶嘴有無冰凍堵塞現(xiàn)象。焊前一般要求清除待焊處鋼材表面的水、氧化皮、銹、油污。焊接作業(yè)區(qū)的相對濕度不得大于90%。當焊件表面潮濕或有冰雪覆蓋時，應(yīng)采取加熱去濕除潮措施?？傊瑢τ阡摰蜏叵碌暮附庸に囇芯浚粌H可以滿足管道工程建設(shè)的需要，延長工程的施工期；為低溫環(huán)境下的管道建設(shè)提供技術(shù)支持；并且為管道建設(shè)帶來重大的經(jīng)濟效益和重大的社會效益。