淺談變壓器油箱焊接常見問題的解決辦法

張建民

摘要：隨著焊接技術(shù)不斷發(fā)展與進(jìn)步，電力變壓器油箱與其結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量也日漸提升，長期以來成為電力變壓器油箱制造行業(yè)的滲漏問題也必然會(huì)獲得全面的解決，從而確保電力變壓器的安全運(yùn)行，促進(jìn)電力變壓器的持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變壓器;油箱;焊接;裂紋

前言

電力變壓器油箱結(jié)構(gòu)通常分為桶式和鐘罩式結(jié)構(gòu)，箱體材質(zhì)一般為碳鋼板或者低磁板，當(dāng)變壓器在運(yùn)行的時(shí)候，在油箱內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的磁場，所以，為了能夠防止磁場的產(chǎn)生，高電壓大容量變壓器選擇在箱體內(nèi)部焊接一層銅板，可以將內(nèi)部磁場進(jìn)行減弱與屏蔽。

這在變壓器油箱制造過程中，不可避免進(jìn)行異種鋼之間的焊接。而異種鋼焊接通常大多數(shù)情況下一旦參數(shù)選擇不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)焊接裂紋，然后這種焊接裂紋在應(yīng)力的作用下能夠進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致滲漏油問題的發(fā)生。所以，在焊接的時(shí)候，要時(shí)刻注意避免出現(xiàn)焊接裂紋，并且一定要在焊接后將其焊接部位進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)其中具有裂紋，要盡可能地將裂紋所產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并且再針對(duì)原因來進(jìn)行處理。

一、焊縫滲透裂紋的產(chǎn)生

我們?cè)诤附幼儔浩饔拖涞臅r(shí)候，所利用的焊接氣體為氬氣和二氧化碳所形成的保護(hù)性氣體，并且所采用的焊接方法為熔化極氣體保護(hù)焊，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，銅與低磁板在焊接過程當(dāng)中會(huì)形成一定共晶，并且這種共晶所具有的熔點(diǎn)非常低，同時(shí)也因?yàn)槠渲袩彷斎胂禂?shù)所出現(xiàn)的差距較大，從而使其焊接后的焊縫較為容易產(chǎn)生熱裂紋。而所謂熱裂紋，指的是在焊接過程當(dāng)中，由于其焊縫與焊接部位所在的區(qū)域內(nèi)都會(huì)形成一定的高度熱量，并且在冷卻過后會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的焊接裂紋，而這種熱裂紋很容易影響其焊接質(zhì)量。

而當(dāng)焊接的接頭如果冷卻至很低的溫度當(dāng)中，也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的裂紋，并且這時(shí)候的裂紋便稱之為冷裂紋，冷裂紋發(fā)生在焊接之后，一般溫度在Ar3以下的冷卻過程中或冷卻以后產(chǎn)生，形成裂紋的溫度約在200℃～300℃以下，即馬氏體轉(zhuǎn)變范圍。冷裂紋可以在焊接后立即出現(xiàn)，但也有些可以延遲至幾小時(shí)、幾天、幾周甚至一、兩個(gè)月之后，這種冷裂紋又叫延遲裂紋。大的冷裂紋不是一下子生成的，它的生成規(guī)律是先發(fā)生幾處小的或顯微的裂紋，然后逐步向長度或深度上發(fā)展，幾個(gè)小裂紋陸續(xù)連接起來。某些焊接結(jié)構(gòu)，當(dāng)小裂紋發(fā)展到一定程度后，可能在瞬間內(nèi)迅速擴(kuò)大，引起結(jié)構(gòu)整體的突然斷裂，甚至同時(shí)產(chǎn)生較大的聲響和機(jī)械振動(dòng)。

二、預(yù)防焊縫裂紋所采用的工藝措施

為了能夠避免并預(yù)防在焊縫當(dāng)中出現(xiàn)裂紋，應(yīng)當(dāng)從這幾點(diǎn)開始入手：

2.1熱裂紋

1）為了能夠保證銅板與變壓器油箱焊接的質(zhì)量，要對(duì)所用材料進(jìn)行檢測，保證材質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求;

2）將焊接工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量;

3）盡量使用電流比較少，多層多道的焊接方法;

4）將焊接的工藝操作認(rèn)真進(jìn)行規(guī)范，并且必須選取最為合理的焊接程序，保證焊接質(zhì)量，并且盡量分層分段退焊以減少退焊過程當(dāng)中所出現(xiàn)的焊接應(yīng)力。

2.2冷裂紋

1）選用堿性低氫型焊條（圖1），以減少帶入焊縫中的含氫量;對(duì)于高強(qiáng)度鋼，可采用不銹鋼焊芯或者用奧氏體鎳基合金等焊條或焊絲，這些合金的塑性比較好，可抵消馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)造成的一部分應(yīng)力。另一方面氫在奧氏體中溶解度較高，擴(kuò)散速度慢，故氫不易向熱影響區(qū)擴(kuò)散聚集。

2）在焊接前必須要將焊接材料有著嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)化的保管機(jī)制，并且避免焊接材料因?yàn)楸９懿划?dāng)?shù)纫蛩爻霈F(xiàn)受潮的現(xiàn)象;

3）選用適當(dāng)?shù)暮附訁?shù)。適當(dāng)減慢焊接速度，使焊接接頭的冷卻速度慢一些，對(duì)防止產(chǎn)生冷裂紋是有利的。焊接速度過大，焊接接頭冷卻速度高，容易產(chǎn)生淬火組織;焊接速度過小，熱影響區(qū)過熱厲害，晶粒粗大，而粗大的晶粒會(huì)增加金屬淬火的傾向。同樣，由于熱影響區(qū)增大而淬火區(qū)加寬，這都將促使冷裂紋的產(chǎn)生。因此焊接參數(shù)應(yīng)選得合適。

4）采用減少氫的工藝措施。減少焊縫金屬中氫的含量，熱影響區(qū)的冷裂傾向可大為減輕。例如焊條、焊劑嚴(yán)格烘干，隨用隨取;仔細(xì)清理坡口，去油除銹，防止環(huán)境中的水分帶入焊縫;正確選擇電源與極性，注意操作方法等。

5）選取最為合理的焊接順序，比如分段退焊法，保證可以在退焊過程當(dāng)中減少其中的焊接應(yīng)力;

6）將焊接前后的預(yù)熱處理以及焊接后的熱處理進(jìn)行合理規(guī)范化操作。

三、焊縫裂紋的補(bǔ)焊工藝

如果在焊接過程中出現(xiàn)焊縫裂紋或變壓器經(jīng)過長距離運(yùn)輸及吊運(yùn)受力后，會(huì)在應(yīng)力集中部位有散開狀的開裂現(xiàn)象而導(dǎo)致滲漏，此時(shí)需進(jìn)行對(duì)應(yīng)的補(bǔ)焊，并要滿足變壓器油箱本身密封性要求，因此，在補(bǔ)焊工藝當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)注意一下兩點(diǎn)：

1）由于裂紋會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的裂紋應(yīng)力，從而使裂紋不斷地?cái)U(kuò)大，因此，要在焊接部位處先用砂輪將其進(jìn)行打磨，然后利用碳弧氣刨對(duì)焊縫表面開坡口，這種坡口要呈現(xiàn)U形狀，并且將刨削深度進(jìn)行合理的掌握，避免在刨削過程當(dāng)中出現(xiàn)夾碳，能夠使刨痕表面光滑平整，再利用砂輪來將破倫表面進(jìn)行打磨露出金屬色，讓坡口的角度大約在50°左右即可;

2）在補(bǔ)焊滲透裂紋所應(yīng)用的焊條當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)選用鎳合金焊條進(jìn)行補(bǔ)焊，并且選用多層多焊的補(bǔ)焊方式，同時(shí)在每一道焊開始前都要對(duì)前一道焊縫利用砂輪磨平，然后逐漸進(jìn)行補(bǔ)焊，在補(bǔ)焊完畢后不要立刻將焊渣進(jìn)行敲落。在補(bǔ)焊期間所應(yīng)用的焊接參數(shù)如表1所示：

四、采用無損檢測及氣壓試漏保證焊縫密封質(zhì)量

對(duì)碳鋼對(duì)接焊縫可以采取超聲波檢測，對(duì)碳鋼角焊縫可以采取磁粉檢測或著色檢測、對(duì)不銹鋼及銅焊縫可以采取著色檢測，對(duì)部分受力較大部位的對(duì)接焊縫可以進(jìn)行射線檢測，通過各種檢測手段對(duì)發(fā)現(xiàn)的裂紋等缺陷及時(shí)采取措施進(jìn)行修理補(bǔ)焊，復(fù)檢合格后對(duì)油箱要進(jìn)行打壓試漏，確保所有密封焊縫不得有滲漏。

結(jié)束語

變壓器油箱焊接質(zhì)量的好壞決定著整個(gè)變壓器是否能安全正常運(yùn)行，解決好焊縫裂紋這一焊接缺陷是減少變壓器漏油的一項(xiàng)關(guān)鍵焊接技術(shù)，相信在不久的將來，隨著焊接技術(shù)的不斷進(jìn)步以及自動(dòng)化焊接的推廣應(yīng)用，零滲漏的目標(biāo)一定能夠?qū)崿F(xiàn)。

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