淺析大直徑管道水平固定手工電弧焊焊接方法

胡效國

摘要：大直徑管道在自來水給水管網過河鋪設中應用比較廣泛，該管道采用Q235，6mm厚的板材做成直徑300mm的螺旋管。由于保養不當，長期日曬雨露，管道接頭部位極易氧化生銹，甚至銹穿，導致漏水。浪費水資源，影響漏損率。現將近幾年在工作經驗積累的基礎上，就大直徑鋼管的換修總結的一套較適用的焊修工藝。通過實踐檢驗該焊接工藝符合項目的設計要求，滿足了實際工作的需要。

關鍵詞：焊接;檢驗

2018年10月一施工單位在河道疏浚工程整治中，不慎用挖機將一供水管道挖破，造成管道下部斷裂，漏水嚴重，使管網無法正常供水。為實現快速修復，以不影響居民生產、生活為出發點，經過仔細思考與研究，成功的利用現有的普通設備進行管道換修，而修復后效果良好，及時的保證了正常供水。通過實踐檢驗得知，在艱苦條件下以及時間緊迫時，利用簡單的設備，采用適當的焊接工藝也能夠有效實行野外搶修，保證城市及時正常供水。

一、焊縫分析

對于管道的焊修，要根據管道的損壞程度選擇不同的焊修方法。對于一般破損度不是很嚴重的情況，可采用直接焊補或用加焊補板（小面積）的方法焊修;當破損嚴重，再加上嚴重變形時，通過常規的焊補方法是無法進行修復，必須采取換補方法進行換修。通過分析，對管道修復時我們面臨以下幾個問題：

1、變形嚴重，破損的位置在管道的下方;

2、焊接操作不方便。

經過仔細分析研究，最后決定采用換管焊法進行焊修。焊修中需要把破損、變形的管道用氣割割下來，再用一截新的管道進行換補焊。這種方法的優點是設備簡單、焊前不用預熱、焊接過程中不用輔助加熱。這不僅大大的縮短焊補時間，提高了維修效率，并且焊后不用回火處理等。

二、焊前準備

1、場地準備

用挖機把管道周圍的土挖走，以能夠方便操作為好。

2、管道的清洗

先用鏟刀和濕抹布將管道破損變形地方的泥沙抹洗干凈，然后將需要換焊的母管長度畫好線、量好長度，再用鋼絲刷將管道畫好線的四周的油漆和銹斑清理干凈，防止在氣割過程中油漆燃燒，最后用氣割割下。

3、換管的制作

用氣割割一截與割下的母管略短5mm同樣材質（Q235A）的換管。為了使裝配時下面的間隙為2.5mm上面的間隙為3.2mm時，用角磨機把管道上面兩端各多磨掉0.7mm。

4、v型坡口的制作，及管道的清理

用角磨機將管道的兩端先磨平，然后再磨成v型坡口，在磨v型坡口時應注意以下幾點：

（1）坡口面角度32°± 2°;

（2）鈍邊的厚度1-1.5mm之間;

（3）管道的清理，管道坡口及距坡口不小于20mm內外壁均需要清理油漆、銹等，使其呈金屬光澤。

三、焊接設備及材料、電流的選用

1、采用逆變直流弧焊機，焊接采用反接法。

2、選用E4303酸性焊條，直徑Φ2.5mm、Φ3.2mm。焊條在使用之前應將焊條在150℃下烘干。

四、焊接操作

完成上述準備工作后，便可以焊接了。

1、裝配定位焊

首先將管道母管一端與換管一端下端進行定位焊，焊點大約在10mm左右長，一端定位好后再定位焊另一端，每端定位3點。在裝配定位時應注意管道下面間隙保持2.5mm，上面間隙保持在3.2mm，管道軸線盡量對正，盡量減少錯邊量（管道組合后錯邊量應小于1.2mm），盡量減少在相當于“時鐘6點“位置的錯邊量，以保證間隙符合工藝要求。

2.焊接方法

管道水平固定位置焊接分兩個半圓進行。右半圓由管道截面相當于“時鐘6點“位置（仰焊）起，經相當于“時鐘3點”位置（立焊）到相當于”時鐘12點“位置（平焊）收弧。焊接順序是右半周，后焊左半周。焊接時，焊條的角度隨著焊接位置的變化而變化。

3.打底焊

打底焊采用斷弧逐點擊穿法焊接。由于焊件在未焊前溫度較低，焊條在坡口一側（相當于“時鐘6點”）位置引燃電弧后，馬上壓低電弧，將焊條移動到起焊點。焊條前端對準坡口中心，將焊條向上頂，并做左右穩弧動作，借助電弧吹力擊穿坡口鈍邊，當形成熔池聽到管內發出電弧穿透聲后，第一個熔池即形成。熔池形成后焊條回到熔池中間位置迅速滅弧。當第一個熔池金屬變成暗紅色時，焊條立即在熔池中間位置引然電弧，然后做小的橫向擺動將焊條移到融孔，擊穿兩側坡口鈍邊，形成新的融孔熔池后回到熔池中間位置滅弧。用斷弧法逐點進行焊接。在仰焊區段內焊接時，焊條要頂住鈍邊外沿，電弧壓的越低越好，以保證管內金屬飽滿，防止產生內凹。在立焊、平焊位焊接時焊條向坡口里面壓送應淺些，防止產生焊瘤。另外每一根焊條焊完滅弧前，應注意向熔池少量填充2-3滴鐵水在熄弧，防止產生弧坑縮孔。

接頭時應盡量采用熱接法，即快速換焊條。在熔池還有足夠溫度時，在熔池后面焊道上5-10mm處引燃電弧，焊至熔孔壓低電弧，做一個穩弧動作，擊穿坡口鈍邊。當聽到管內焊透電弧聲后，即可正常斷弧焊接，焊至相當于時鐘12點位置時，應越過中心10-15mm再收弧。

右半周焊好后，為了保證接頭質量，可用鋸條或扁鏟將起焊點和收尾處加工出一個10°-15°斜坡。左半周焊接接頭時，采用搭接，即起弧點潤然越過中心10-15mm，電弧引燃后壓低電弧，運條至起焊點斜坡處，將焊條上頂并做穩弧動作，把熔池送至背面，形成融孔熔池后即可進行正常焊接。當焊條焊到右半周收尾要接頭時，應注意將焊條仰角度逐步調整為80°-90°，焊條前端對準起弧點，并稍用力下壓電弧做一個穩弧動作，聽到背面發出電弧擊穿聲時稍作停留使熔池飽滿，焊過中心線5-10mm處，可滅弧。

打底層焊完后，將打底層焊縫上的融渣、飛濺、接頭凸出等用扁鏟清理干凈、平整，以防止其他焊接時出現夾渣和未融合。

4.填充焊

填充層采用連弧焊接，焊條角度與打底層焊相同。仰焊、立焊、平焊焊接接頭都要互相錯開。引弧方法也與打底層焊相同。運條方法采用月牙形或鋸齒形運條。焊條在坡口兩側停留時間長一些，在中間位置時速度要快，這樣才能防止坡口兩側出現夾角和夾渣。仰焊起頭一定要薄，這樣才好接頭。收頭時，焊條要在焊縫中心位置，采用滅弧的方法在熔池中少量填充2-3滴鐵水，再熄弧。

填充層焊接時，層與層之間清理要仔細，焊接時焊條角度要隨著焊接空間位置的變化而變化，最后一層焊縫應保證管件坡口邊緣不要破壞，低于母材表面1mm左右，形成凹槽。

5.蓋面焊

蓋面層焊接方法基本與填充層一樣，但焊條橫向擺動的幅度比填充層要寬。焊接時應注意，焊條擺動幅度要均勻，在坡口兩側電弧壓的越低越好，管件坡口邊緣融化0.5-1mm，焊條在坡口兩側停留時要確保管件坡口外邊融合好，避免產生咬邊，以使焊縫成型美觀。

五、容易產生的缺陷及防止方法

1.氣孔

產生氣孔的原因有很多：（1）焊條受潮、藥皮變質或脫落、鋼芯銹蝕;（2）焊接電流過大造成焊條發紅而保護失效;（3）清理不當、焊縫中留有水、油、銹、油漆、氣割殘渣及含水的塵土等。防止方法：選擇合格的焊條，焊前進行烘干，溫度不宜過高或過低，焊件的接縫兩側必須清除一切水、銹、油、油漆等雜質，焊接過程中選擇合適的焊接電流。

2.夾渣

產生夾渣的原因很多，如運條不當，焊接電流過小，坡口角度過小，焊件上留有銹斑以及焊條藥皮的物理性能不當等均會造成夾渣。若多層焊時每層熔渣沒有徹底清除也會造成夾渣。避免產生夾渣的主要方法是：采用具有良好工藝性能的焊條正確選用焊接電流，焊件坡口角度不宜過小，焊縫必須清除厚銹以及多層焊時必需層層清除焊渣等。但在操作過程中尚需注意熔渣流動方向，特別是在采用酸性焊條焊接時，必須使熔渣在熔池的后面，若熔渣流到熔池前面，就很容易產生夾渣。

3.未焊透

產生未焊透的主要原因是：焊接電流太小、焊接速度太快、坡口角度太小、根部太高、間隙太小、焊條角度不當及焊件有銹斑等。避免產生未焊透的方法是：正確地選用焊接電流和焊接速度，正確選用坡口形式和裝配間隙。

六、焊后檢驗

焊接完成后用敲渣錘和鋼絲刷將焊縫表面清理干凈，用5倍的放大鏡檢查焊縫表面是否有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。如果沒有再打開水閥檢查，10分鐘后看焊縫有無滲水、漏水現象。無上述現象說明管道換補焊成功，最后刷上瀝青。

七、結束語

大直徑鋼管水平固定換補焊修復說明一個事實，管道水平固定焊采用普通的焊法、合理的焊接工藝可以達到修復的目的，也可以防止變形、未焊透、氣孔等缺陷。并且質量能夠達到使用的要求。總之管道換補焊焊接工藝要點是完全融透焊縫、焊縫清理要仔細、焊條焊前要烘干。此次管道換補焊的修復實踐整個過程采取合理的焊接工藝，修復后的管道能正常使用、性能良好。這既解決野外設備不全的難題，又為我們實際操作積累了經驗，提高生產效率，能降低焊接成本，焊接質量可靠，焊縫成型美觀，具有較廣闊的應用。

參考文獻：

[1]熔化焊接與熱切割.中國礦業大學出版社.2017年.

[2]張應立主編.焊接質量管理與控制讀本.北京：化學工業出版社.2010年.

[3]劉云龍主編.焊工（技術、高級技師）北京：機械工業出版社.2011年.