特高壓鋼管塔薄壁管與帶頸法蘭對接焊接的研究

摘要：特高壓鋼管塔是當前我國電網建設基礎設施中非常重要的一部分，其受力等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的角鋼塔，因此我們有必要加強特高壓鋼管塔的加工質量。特高壓鋼管塔帶頸法蘭與鋼管對接是鋼管塔制造的關鍵焊接工序，其加工質量和加工工藝將直接影響到特高壓鋼管塔及整個電網的質量。本文主要介紹特高壓鋼管塔薄壁管與帶頸法蘭對接的焊接工藝，希望對相似工件的加工帶來一定的參考作用

關鍵詞：鋼管塔;薄壁管;脈沖焊

一、引言

因鋼管塔具有以下優(yōu)點：一是可以減小塔身風壓（構件體形系數(shù)，圓管比角鋼幾乎小一倍）;二是在截面面積相等的情況下，圓管的回轉半徑比角鋼大20%左右;三是提高了結構承載能力。因此近年來，國家在大力投入特高壓鋼管塔，但鋼管塔的焊接量比角鋼塔大很多，焊接質量也更加嚴格，尤其是鋼管與帶頸法蘭的對接焊接，要求一級焊縫，并且100%超聲波探傷，這是擺在很多塔廠面前的難題，特別是鋼管壁厚為4-8mm的焊接，鐵塔廠稱為薄壁管的焊接，薄壁管的規(guī)格為（3140～356mm，壁厚為4～8mm，材料為Q345B。有的鐵塔廠采用了手工氬弧焊打底，自動二氧化碳氣體保護焊蓋面的焊接工藝，設計原因帶頸法蘭的壁厚比鋼管的壁厚厚2mm，裝配誤差加上鋼管橢圓度，造成部分地方錯變量大于2mm，在手工氬弧焊打底時，在鋼管內側容易產生咬邊、根部收縮、未焊滿等缺陷，而且生產效率也不高。本文主要介紹采用高速脈沖焊機雙面自動二氧化碳氣體保護焊工藝，進行鋼管與帶頸法蘭對接環(huán)縫的焊接，提高生產效率、降低焊工技能要求、降低生產成本。

二、薄壁管焊接工藝簡述

（一）高速脈沖焊機

高速脈沖焊機利用脈沖電流實現(xiàn)噴射過渡的焊接方式，有飛濺小，熔深大，晶粒細密，焊縫強度高，適合于全位置焊接等優(yōu)點，焊接性能遠勝于普通氣保焊機，是焊機發(fā)展的主流方向。通過測試，發(fā)現(xiàn)高速脈沖焊機最大熔深可以達到5mm。

（二）坡口形式

利用高速脈沖焊機熔深大、全位置焊接等優(yōu)良的焊接性能，試驗了不同坡口形式，不同焊接位置的焊接，最終確定了法蘭打內坡口或內外坡口（根據(jù)法蘭壁厚確定），鋼管不打坡口坡口形式為法蘭內V坡口或內外坡口，鈍邊1.5～2mm，法蘭坡口形式如圖一、二所示。

（三）裝配工藝

裝配前按要求清理法蘭與鋼管端面及其兩邊20mm范圍內的油、銹、水等污物，露出金屬光澤。裝配間隙為0～1mm，法蘭與鋼管錯邊量為0～2mm。定位焊采用二氧化碳氣體保護焊，定位焊長度約10～15mm，間距約150mm，均勻分布在圓周上，定位焊高度不宜超過設計焊縫高度的2/3。定位焊焊在管外焊縫。

（四）焊接

采月普通二氧化碳氣體保焊機先焊外側，高速脈沖焊機后焊內側的焊接工藝。焊絲與鋼管位置，轉動方向如圖三所示。

焊接參數(shù)選擇，見表一。

根據(jù)鋼管的規(guī)格，按照焊接工藝卡調節(jié)好焊接參數(shù)以及焊絲偏移距離，進行焊接。焊絲偏移距離可以根據(jù)焊接電流大小以及焊接速度而定，電流越大，焊絲偏移距離越大，讓熔池在水平位置冷凝結晶，這樣焊縫成形最好。

焊接過程中可根據(jù)焊接背面熱場顏色及熔池形狀判斷電流過大或過小，焊接速度過快或過慢，以便及時調整電流、電壓和速度，獲得合格的焊縫。

利用此工藝焊接的焊縫，外觀質量良好，UT探傷合格率可達99%以上。

三、焊接生產成本比較

與氬弧焊打底、氣保焊蓋面工藝比較，以203*5鋼管，見表三。

從表三可以看出，采用高速脈沖焊接工藝比氬弧焊打底工藝每個接頭可以節(jié)約約30元。對焊工的焊接技能也降低了，焊接質量更加穩(wěn)定，不再受手工焊影響。

參考文獻：

[1]趙偉興.CO氣體保護半自動焊焊工培訓教程[M].哈爾濱工程大學出版社，2003.6.

[2]趙偉興.埋弧焊自動焊焊工培訓教材[M].哈爾濱工程大學出版社，2006.1.

[3]GB50661-2011，鋼結構焊接規(guī)范[S].

作者簡介：蔣國超（1991-）;男，四川宜賓人，助理工程師，大學本科，主要從事焊接工藝工作。