探究極低溫下鋼結構手工電弧焊焊接工藝

【摘 要】 我國《鋼結構施工規范》中把低于零下20℃的環境溫度設定為手工電弧焊焊接禁區，但中煤建筑安裝工程公司在反復試驗中研究出的極低溫下的焊接工藝打破了這一禁區，為研究極低溫下鋼結構手工電弧焊焊接工藝做出了貢獻。本文主要對極低溫下鋼結構手工電弧焊焊接工藝作簡單介紹，并針對施工中出現的質量問題提出一些解決辦法。

【關鍵詞】 極低溫 鋼結構 手工電弧焊 解決辦法

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.03.019

鋼結構手工電弧焊焊接是手工電弧焊中極其重要的一類工藝。中煤建設集團為按時完成焊接工程，在零下42℃的環境中，大膽采用經反復實驗的極低溫下鋼結構手弧焊工藝，打破了我國設定的鋼結構手工電弧焊焊接禁區，本文基于中煤集團對鋼結構手工電弧焊工藝的研究成果，對極低溫下手弧焊工藝做簡單探究。

1 極低溫下手工電弧焊焊接工藝

1.1 應用范圍

極低溫下鋼結構手工電弧焊焊接工藝的使用環境溫度范圍一般在零下55℃～15℃之間。

1.2 焊接材料及主要機具

（1）焊接材料：電焊條必須有質量證明書，根據設計要求選擇型號，在放入保溫桶內嵌前，需按說明書進行烘焙，選取隨機，現用現取；引弧板是在焊件采用坡口連接時的必需品，引弧板需與焊件在材質以及坡口形式上吻合。

（2）主要機具：用于焊接的主要機具有電焊機（直流或交流）、焊把線、氧乙塊焊槍、焊鉗、焊條烘箱以及乙塊發生器、測溫計等。

1.3 焊接特點及要點

在低溫焊接過程中，由于熱量損失較快，所以在鋼材厚度大于0.9cm時，多層焊接工藝則是最佳選擇，從上至下逐層焊接焊縫。為了避免因為降溫過快而導致的缺陷，焊接時一次必須焊接完一條焊縫，整個過程不能中止。如果有中止的情況，必須檢查焊條等有無熔渣或缺陷，并按要求處理合格后再重新預熱焊接。原則上，雨雪天氣或大風天氣時嚴禁施焊，若必需施焊，應選擇在室內進行或搭建帳篷，使焊接處風力不超過4級且風速<36km/h。焊接完成后，用毛氈等保溫材料將其包住緩慢冷卻，接頭溫度未冷卻到室溫時不能接觸到冰雪或冰冷物體。

1.4 操作工藝

（1）準備工作：專業技術人員需在焊接前詳細了解設計意圖，熟悉施工圖紙，再向施工人員進行技術性交待；施工地點應挑選背風的地方；查看供電是否符合焊接要求；對預熱、焊后保溫的溫度應根據工藝試驗結果來確定。

（2）焊前預熱：焊接物件的厚度、焊接場所的溫度等決定了預熱條件。由于施工時剛才處于極低溫的環境中，施焊后的質量會被材料的驟熱影響，所以對中厚鋼板及厚皮鋼管等必須做焊前預熱。氧乙炔火焰烘烤預熱適用于厚度>0.4cm的焊接物體。焊縫周圍≥10.0cm的區域為預熱范圍，一般預熱溫度為50℃～70℃，但也要由工藝試驗進行確定。

（3）焊接：操作工藝過程與普通常溫焊接相同。

（4）焊后保溫：在焊接后，為避免由于冷卻速度過快，殘余應力難以清除而致焊件產生裂紋、斷裂等問題，要立刻用氧乙炔火焰紅燒的方法將其保溫1h～2h，根據工藝試驗確定其溫度，一般為150℃～300℃之間。

（5）圍護：用毛氈將熱處理過的焊接完成的焊縫圍護；圍護后的冷卻速度應≤10℃/min。

1.5 質量標準

（1）保證項目：相關標準和設計要求對焊接的材料有一定的規定，在施工前除了對烘焙記錄和質量證明書進行檢查外，還應對焊工在進行低溫焊接工藝培訓。焊機設備和工具的檢查很有必要，電纜線絕緣破損、焊機外殼接地以及接線點接觸不良都會產生極大的安全隱患。要身著絕緣鞋、絕緣手套等防護措施。

（2）基本項目：①表面氣孔：一、二級焊縫表面不得出現氣孔，三級焊縫中，每5.0cm的焊縫內，允許的氣孔直徑≤0.4t，允許存在兩個以下直徑≤0.3cm的氣孔，間距小于6d。②外觀：焊縫上的焊渣等物要清理干凈，對焊縫的外形要求均勻，且焊道與金屬之間、焊道與焊道之間的過渡要平滑。③咬邊：一級焊縫不能有咬邊。二級焊縫咬邊長度不超過10cm，深度≤0.05t并且不超過0.05cm。三級焊縫咬邊深度不超過0.1cm且應≤0.1t。

（3）允許偏差項目：允許偏差項目的參數有準確規定，檢查時應與參數作對比。

2 成品保護

焊接完成后，不能隨便在焊縫以外的母材上打弧。應對接頭處進行緩冷，禁止損壞。進行低溫焊接時，應在焊縫降溫后才能清理焊渣。在進行下一步隱蔽施工之前，要對在隱蔽處的焊縫辦理隱蔽驗收手續。

3 質量問題及解決辦法

（1）焊縫裂紋。焊接步驟和焊接工藝參數選擇不適當會造成裂紋。在焊接時電流要穩定，不能突然熄火，不能使用大電流，禁止敲打、搬運焊件。

（2）焊縫夾渣。多層焊接施工過程中，焊渣的清理需要施工人員注意，在清理過程中，需要逐層清理；運條方式的正確性有著高標準的考量，在打火狐后，焊條要及時從焊縫拉開，弧長適中，不同型號的焊條確定不同的長度。并且要注意熔渣在槽中的流向；如果采用堿性焊條焊接，應使熔渣的流動方向向后。

（3）尺寸允許超出偏差。要將焊縫的長度、厚度不夠，中心線發生偏離、彎曲的偏差控制在一定的允許范圍內，要在各個構件校正好之后才能進行焊接，不能隨便移動卡具和墊卡等，并對施焊處的相對位置尺寸等做出嚴格的控制。施焊時要專注，不能心不在焉。

作者簡介

夏露，工程師，從事機械方面研究工作。

陳爽，助理工程師，從事特種設備檢驗工作。

劉艷波，本科，助理工程師，現于鞍山太陽鍛造實業有限公司從事設計工作。