鍋爐小徑管現場焊接的缺欠分析及對策

朱大為

摘 要：在社會經濟發展的過程中，電力能源發揮著基礎性的作用。其中，鍋爐是火力發電設備的重要組成，是壓力容器，但需要注意鍋爐承壓能力和焊接質量之間存在的直接聯系。如果鍋爐焊接存在缺陷，將會導致鍋爐安全隱患不斷增加。文章主要就鍋爐小徑管現場焊接的缺欠及對策進行分析。

關鍵詞：鍋爐小徑管；現場焊接；缺欠分析；對策

1 引言

電廠鍋爐小徑管包括：水冷壁、省煤器、過熱器、再熱器等，這些受熱面的管子都是小徑管。這些管子的現場焊口既有地面組合焊口也有高空安裝焊口。鍋爐小徑管常見的現場焊接質量缺欠有：未熔合、未焊透、氣孔、咬邊、內凹、夾渣及焊瘤等，其中未熔合、未焊透、氣孔是最為常見的焊接質量缺欠。下面就對未熔合、未焊透、氣孔等最為常見的焊接質量缺欠加以詳細分析。

2 鍋爐小徑管未熔合焊接缺陷產生的原因及對策分析

2.1 原因分析

未熔合的實質是指熔敷的焊縫未完全填滿接頭坡口，或在焊道與焊道之間留有空隙，或在接頭根部存在空隙。工程施工中在鍋爐小徑管焊接未熔合缺欠常發生在水冷壁及包墻過熱器等部件，造成的未熔合缺欠的工程原因主要有：（1）母材坡口或先焊的金屬表面有鐵銹或贓物未清理干凈，一部分熱量損失在熔化雜物上，剩余熱量已不足以熔化坡口或焊道金屬。（2）焊接電流過小或焊速過快，由于熱量不足，致使母材坡口或先焊的焊道金屬未完全熔化。（3）焊接電流過大，使得焊條過度發紅而造成熔化太快，在母材坡口邊緣還沒有達到熔化溫度時，焊條的熔化金屬已經覆蓋上去。（4）焊條或焊絲的擺動角度偏離正常位置，已被熔化的金屬流動而覆蓋到電弧作用較弱的未熔化部位，易產生未熔合。（5）焊件散熱速度太快，或起焊處溫度低，使母材的開端未熔化，而產生未熔合。

2.2 解決對策

（1）加強焊前對坡口、焊絲等表面的清理工作，嚴格按工藝要求進行清理，做到坡口周圍10mm內無鐵銹、油污等，減少焊接過程中的熱量損失。（2）正確選擇焊接規范，焊接電流不應過小，焊速不應過快，保證有足夠的熱量來熔化母材。但焊接電流也不宜過大，否則焊條過度發紅而造成熔化太快，在母材還沒有達到熔化溫度時，焊條的熔化金屬已覆蓋上去而造成未熔合。（3）對于散熱速度太快的焊件，可采用焊前預熱，保持層間溫度均勻。（4）焊接操作要正確，焊條角度、焊絲角度及鎢極的角度要在焊接的合適位置上。避免產生磁偏吹現象或電弧偏于一方，保證各焊層處均勻加熱。（5）具備一定空間位置的焊件，可選用手工鎢極氬弧焊搖擺滾動焊法。焊炬穩定且不斷滾動，焊接加熱熱量分散且均勻地進行，可避免產生未熔合缺欠。

3 鍋爐小徑管氣孔缺陷成因分析與應對措施

3.1 成因分析

引起鍋爐焊接氣孔出現缺陷的原因就是焊接過程中形成氣體會在金屬液冷卻與硬化期間析出，導致完成焊接作業以后，焊縫位置會出現諸多氣孔。而焊接氣孔缺陷在鍋爐焊接方面屬于較為常見的一種缺陷類型，一旦焊縫中出現氣孔會導致焊縫強度下降，特別是焊縫抗拉強度與屈服強度等相關力學性能，導致安全隱患不斷增加。其中，在焊接的過程中，沒有全面清掃焊接坡口的區域，就會使得坡口位置的鐵銹與油污問題嚴重，進而在焊接的時候就會使氣體量不斷提升，特別是焊縫坡口有水分時，在高溫條件之下，水氣化形成氣體就會產生氣孔的缺陷。另外，在焊接方面，若選擇使用的焊接工藝不合理，也會使得焊縫熔池在冷卻的過程中難以及時排除池內氣體，進而增加氣體氣孔缺陷發生的幾率。除此之外，在焊接鍋爐的過程中，周邊的環境和焊接過程中的焊條角度等因素，會引起焊縫氣體的形成，進而出現氣孔缺陷，對鍋爐焊接的質量產生直接的影響。

3.2 解決措施

第一，在焊接作業前要全面清理焊縫坡口附近區域，將焊縫表面銹跡、油污與水分去除掉，以免對焊縫質量帶來不利的影響。第二，在焊接的過程中，選擇使用的焊接材料應綜合考慮母材材質與焊接規范要求，針對焊條與焊劑而言，需借助專業化焊接烤箱進行烘干干燥處理，確保焊接材料與干燥要求相吻合。第三，高度重視焊接過程的周邊環境，特別是在戶外焊接的時候，要積極采取防風、防雨以及防潮等方式，保證焊接的環境條件與焊接標準要求保持一致。第四，在鍋爐焊接的時候，母材材質存在差異，所以必須綜合考慮焊接工藝要求，選擇焊接使用的電流與速度，且采取必要的預熱方法，保證焊接熱輸入達標，有效地規避完成焊接作業后熔池冷卻速度過快所引起的氣體排除不及時現象的發生。第五，在選擇焊接引弧位置的時候，要盡可能在稍遠的位置實施引弧作業。

4 鍋爐小徑管未焊透缺陷產生的原因及對策分析

4.1 原因分析

焊透的實質是指在焊縫橫截面上沿中心線由坡口伸展至接頭根部測得的深度。未焊透可理解為焊縫橫截面上沿中心線由坡口伸展至接頭根部測得的深度不足，存在缺口缺欠。工程中常見的未焊透產生的原因有：（1）母材坡口表面處有油污、垢漬、油漆、氧化皮等雜質，未清理干凈。（2）焊件坡口角度太小，坡口鈍邊太大或應開坡口而未開坡口，組對時未留間隙或留間隙太小。（3）焊接電流小，焊接速度過快，焊條角度不正確，焊條直徑過大，母材金屬未得到充分熔化。（4）厚壁或合金焊件，預熱溫度不夠，焊件散熱太快。其中最主要的原因是管口間的間隙。

4.2 解決對策

（1）焊前認真清理母材坡口表面及周圍的油污等雜物，做到坡口周圍10mm內無鐵銹、油污等。（2）對于水冷壁等管排焊接時，嚴格控制管排管口組對的最小間隙和最大間隙，使其中最小組對間隙能滿足焊接質量要求，最大組對間隙不超過4mm。施焊時，采取先焊間隙較小的管口，后焊間隙大的管口。采用此種順序焊接既能避免產生未焊透，還有助于減少焊接應力和變形。否則，先焊接間隙大管口，因焊接收縮的作用，最后整個管排中間隙小的管口就會成為無間隙的死口而無法焊接或造成焊接未熔合現象。（3）對于水冷壁管屏每片最后焊的焊口間隙過小而不易保證焊接質量時，可對坡口處重新打磨保證坡口間隙或使用細長型的氬弧焊槍瓷嘴，鎢極端部要修磨的較尖銳后進行施焊，以使電弧集中，保證管口根部熔透。（4）對于其他部件的管口焊接時注意點焊定位處的處理，最好要在焊接前把點焊處用角向磨光機進行打磨成斜坡，以便于焊縫的連接，減少未熔合的發生。（5）合理選擇焊接參數，操作時焊條角度要正確。對厚壁及合金鋼材料焊前要預熱。（6）采用內加絲焊接法：改變原來在下面施焊焊工的操作方式，把添加焊絲的工作改由上面的焊工進行。這樣，下面的焊工可以集中精力操作焊槍，將電弧始終準確地對準焊縫以確保熔透。為了保證焊絲能夠準確地加入熔池，先將焊絲端部按管子直徑彎曲，由上面的焊工手持焊絲并將焊絲上提，使其緊貼坡口間隙，然后由下面的焊工引燃電弧將坡口鈍邊和焊絲同時熔化形成封底焊縫。如此焊出的封底焊縫不僅能實現單面焊雙面成形，而且還可以保證焊縫背面的余高不超標，滿足水冷壁管內通球的要求。同時可提高焊縫一次合格率和封底效率，并節約焊絲。

5 結束語

總之，鍋爐小徑管焊接質量于整個鍋爐安裝質量的意義非同尋常，因此務必做好事前控制，減少焊接缺欠的產生，避免因焊接缺欠造成更大的損失。同時要熟知焊接缺欠產生的主要原因，并采取針對性的措施予以解決，從而全面提升鍋爐小徑管現場焊接質量，最終全面提升整個鍋爐的焊接質量水平。

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