水壓試驗機張力梁焊接技術

谷媛媛+楊雷

摘 要：鋼管廠水壓試驗機張力梁的焊接采用了全新的焊接專項技術，采用電加熱帶纏繞、全自動加熱器控制溫度的電加熱法，這種方法精確的控制了張力梁的加熱及保溫的溫度，省去了以往施工中采用許多工人長時間的火焰加熱的繁瑣步驟，保證了一次焊接成功的可靠性，在實際應用中取得了非常理想的效果，這項技術在其他類似的焊接作業中都非常值得推廣。

關鍵詞：張力梁焊接；預熱；保溫；熱處理；優點

中圖分類號：TH871 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0092-02

1 水壓試驗機張力梁設備簡述

山東煙寶鋼管廠管加工線水壓試驗機的用途是對管材進行水壓試驗，通過采用水乳膠（類似乳化液）對產品內壁進行施壓來測試管材。該生產線設置水壓試驗機一套，主機部分由美國布朗克斯公司（Bromx/Taylor-Wilson）設計供貨，水壓試驗機共有兩根張力梁，長20.6m，端面尺寸為400×190，總重30噸，每根張力梁分兩段供貨，兩道接口現場焊接，接口要求精度高，焊接難度大。在美國布朗克斯公司所制造水壓試驗機的安裝過程中，張力梁焊接是最為重要的一個環節，因此外方對我們提出了極為苛刻的要求，必須一次焊接成型并檢驗合格。

2 焊接難點及解決辦法

其中安裝的難點在于，根據外方提供的技術資料中，由于張力梁的材質是美國標準的一種優質中碳鋼（與我國的45#鋼相近），在兩根梁的對接時就只能用對焊件加熱到一定高溫后進行保溫焊接的方法，外方以往的張力梁焊接均采用火焰加熱保溫焊接工藝，這種工藝效率低，人力物力投入大，焊接保溫溫度難以控制所以焊接質量無法得到保障，一次焊接成功的幾率不高，為此我們在對煙寶鋼管廠的水壓試驗機張力梁焊接時采用了我們設計的全新的焊接專項技術，采用電加熱帶纏繞，全自動加熱器控制溫度的電加熱法，這種方法精確的控制了張力梁的加熱及保溫的溫度，省去了采用許多工人長時間的火焰加熱的繁瑣步驟，保證了一次焊接成功的可靠性，在實際應用中取得了非常理想的效果。

3 電焊條存儲

（1）電焊條選用型號J506。（2）電焊條使用前在干燥微波爐以177℃（350華氏）干燥3小時。（3）對于從干燥爐拿出并暴露在空氣中30分中的焊條需重新送入干燥爐進行再次干燥。（4）再次干燥焊條僅能1次。

4 焊前預熱

（1）我們采用在焊接區域采用電感應設施進行加熱（圖1所示），對張力梁纏繞加熱瓷環，并在纏繞部位使用保溫棉、石棉布、耐火磚進行包裹，這樣既容易升溫又不容易使焊接件冷卻，更有利于加熱、預熱和保溫，和對焊接人員進行保護，減少烘烤程度。電加熱還有一個最大的優點就是控溫精確，可以始終保持在焊接所需溫度。加熱磁環可準備兩套，一用一備。（2）在梁上焊接區域每個方向3組螺栓中稍微松開第1組螺栓。（3）在加熱和焊接過程中每次拿掉焊縫附近 2個螺栓以允許膨脹。（4）加熱梁到245℃（473華氏）～260℃.加熱速度絕對不能超過10℃/小時。（5）在預熱和焊接時全過程采用測溫儀檢測溫度。（6）在焊接前245℃～260℃保持溫度約2小時，即可拆去焊口部位的保溫材料，準備焊接。

5 焊接順序

（1）預熱在達到預熱溫度后，我們在實際操作時一個電焊先從底部在引弧鋼板上焊接.在引弧板焊接，使焊工在焊接敏感區域外打斷焊弧.引弧板還可剔除焊接頭末端焊渣。（2）在張力梁接頭底側區域縱向焊接幾道.焊接底部首先使得對刃部區域容易進行修磨.在每道焊接后，用尖錘去除焊縫脊棱和尖角.用鋼絲刷清掃焊珠表面以剔除殘碳和夾雜物.檢測2道之間焊接區域溫度.焊接過程層間溫度不允許降到245℃（473華氏）以下或超過260℃（500華氏）。（3）底部焊接五道左右，再打磨掉張力梁接口處的刀刃部位。（4）在上部縱向焊接幾道，然后在底部焊接幾道，來回交替進行至完成整個接頭焊接，此時就需要兩個焊工同時進行焊接作業.對每道焊縫而言遵循上述的清掃和溫度檢測工序。（5）使用儀器檢測溫度.在焊接張力梁時焊口的溫度會很高，如果焊接部位溫度超過260℃，允許自然冷卻焊接區域.在焊接部位溫度冷卻到245℃和250℃之間后在焊接。經過張力梁的焊接時間我們得出兩個焊工一上一下不間斷焊接，約13個小時焊接完成一根張力梁焊口。

6 焊后熱處理

（1）在焊后熱處理之前，燒化焊接引弧板，然后修磨梁邊沿，留一點用于最終修磨、找平。（2）焊接完成后，根據外方提出的技術標準是“保持焊接區域溫度在260°C±4°C.約8小時”，但在實際操作過程中我們總結的經驗保持260℃±4°要求極為苛刻，我們采用電加熱工藝已非常先進，在不考慮停電、加熱帶損壞等外在因素，都較難保證此溫度范圍，那外方提出的火焰加熱保溫就更不可能完成了，因此在實際操作時，我們與外方專家講明道理，說服外方專家將標準改為245℃～260℃之間保溫約8小時，這樣就減小了施工難度。（3）當8小時熱處理后，用隔熱材料包裹焊接區域并自然冷卻到室溫，即可完成整個焊接過程。（4）最終修磨焊口，采用磨光機將焊口四周打磨光亮。（5）在焊接結束后，根據布朗克斯公司的要求，檢查程序采用超聲波國標二級檢查，兩根張力梁焊接探傷一次合格。

7 電加熱焊接技術與傳統的火焰加保溫焊接相比的優勢

（1）減少了人力物力的投入、提高效率：電加熱保溫焊接只需一次性購買專用的配件及設備即可連續不間斷的進行加熱，無需在焊接時安排專人進行火焰的烘烤加熱，也省去了焊接保溫過程中更換可燃氣體的繁瑣步驟，加熱設備也可在其他特殊鋼焊接作業中使用。根據以往類似工程焊接技術資料，火焰加熱張力梁的時間一般在20小時左右達到焊接溫度，而電加熱只需10小時，這也大大縮短了作業時間。（2）焊接質量得到保證：在張力梁的焊接過程中最重要環節就是加熱保溫溫度的控制，如焊接時溫度過高或過低都會對張力梁的金屬結構造成影響，溫度控制的不好就會造成焊接作業的失敗、損壞材料。我們采用了電加熱器控制溫度，有效的解決了控溫的難題，它的升溫和降溫可精確控制1°C的范圍內，并且加熱器連接磁環電加熱帶，將加熱帶纏繞在加熱件上比火焰加熱溫度更為均勻，從而更好的保證了焊接的質量。（3）使用安全、靈活方便：因為張力梁長度原因，所以只能運抵施工現場后進行組對焊接，因現場的施工條件受限，一般不具備制造廠的專用大型加熱設備。而采用電加熱張力梁焊接技術使用靈活安全方便，與火焰加熱方法相比，無需搬運、更換大量的可燃氣體，只需一套加熱設備即可完成全過程的加熱焊接工作，如果采用火焰加熱焊件進行保溫，及易烘烤、燙傷焊接工人，但電加熱焊件時由于沒有明火就可在加熱部位包裹耐高溫的保溫材料，焊工在焊接作業時就能明顯降低烘烤的程度，避免燙傷。