管與帶頸法蘭的焊接工藝
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1. 概述
近些年，隨著1 000kV特高壓輸變電線路工程的發(fā)展，自動(dòng)焊接技術(shù)也得到了快速發(fā)展。目前，公稱直徑≥273mm，管壁厚≥6.0mm的鋼管與鍛造帶頸法蘭對(duì)接環(huán)焊縫基本已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或機(jī)械化焊接。而小口徑薄壁鋼管（管徑＜273mm，壁厚≤6.0mm）與鍛造帶頸法蘭對(duì)接環(huán)焊縫基本依靠手工焊或半自動(dòng)焊工藝焊接。眾所周知，隨著管徑和壁厚的降低，焊接難度隨之增加，焊縫外觀成形變差，一次探傷合格率降低等問題隨之而生。為保證小口徑薄壁鋼管與鍛造帶頸法蘭對(duì)接環(huán)焊縫質(zhì)量及生產(chǎn)效率，我公司自行研制了一條小口徑薄壁鋼管-鍛造帶頸法蘭機(jī)械化焊接生產(chǎn)線，并編制了專用的焊接工藝方案。經(jīng)過驗(yàn)證該技術(shù)完全滿足一級(jí)焊縫質(zhì)量要求，焊接質(zhì)量及生產(chǎn)效率得到了顯著提升，制造成本也大幅降低。
2. 原材料及裝配質(zhì)量要求
（1）鋼管圓度 鋼管端部200mm內(nèi)的圓度偏差須控制在±1.5mm范圍內(nèi)過大的橢圓度會(huì)造成坡口角度、鈍邊尺寸、根部間隙及對(duì)口錯(cuò)邊超標(biāo)等問題，這些問題將嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。
（2）坡口角度 坡口為V形，坡口面角度30°±2.5°，裝配后坡口角度應(yīng)為55°~65°。
（3）鈍邊尺寸 鈍邊尺寸須控制在≤1.0mm范圍內(nèi)，過大的鈍邊尺寸會(huì)降低熔透性，易造成未焊透缺陷。
（4）根部組對(duì)間隙 根部間隙須控制在0.5~2.0mm范圍內(nèi)，過小的根部間隙易造成根部未焊透缺陷，過大的根部間隙易造成燒穿缺陷。
（5）對(duì)口錯(cuò)邊 對(duì)口錯(cuò)邊量須控制在≤2.0mm范圍內(nèi)，過大錯(cuò)邊會(huì)影響焊縫外觀成形，易會(huì)造成未焊透或燒穿缺陷。
（6）定位焊接 采用鎢極氬弧焊進(jìn)行定位焊接。定位焊縫厚度須控制在2.0~3.0mm，定位焊縫長(zhǎng)度25~35mm/段，且等分3等份進(jìn)行定位焊接。
3. 焊前準(zhǔn)備
第一，施焊前，將待焊處坡口邊緣兩側(cè)各20mm的銹蝕、油污等雜質(zhì)清除。
第二，檢查裝配質(zhì)量是否符合工藝要求，當(dāng)裝配質(zhì)量不符合工藝要求時(shí)須重新裝配。
第三，檢查滾輪架運(yùn)行是否正常。
第四，調(diào)試焊接電流、電弧電壓、保護(hù)氣體流量及焊接速度等參數(shù)，使其符合工藝要求。
4. 焊接順序及參數(shù)
采用內(nèi)外雙面焊接工藝，先焊內(nèi)環(huán)焊道后再焊外環(huán)焊道。內(nèi)環(huán)焊道焊接時(shí)，焊槍呈五點(diǎn)半鐘位置（稍有下坡）焊槍與工件橫向夾角為90°，焊槍與工件縱向夾角為后傾75°~85°，焊絲桿身長(zhǎng)度10~15mm，并在定位焊縫處進(jìn)行引弧焊接。當(dāng)電弧運(yùn)行至收尾位置時(shí)增加20mm的重疊焊縫，防止焊接缺陷產(chǎn)生。內(nèi)環(huán)焊道焊接完畢后，外環(huán)焊道無須清根，并在另一定位焊縫處引弧焊接（避免內(nèi)環(huán)焊道與外環(huán)焊道的引弧、收弧處重疊而造成焊接缺陷），外環(huán)焊槍應(yīng)處于12點(diǎn)鐘位置，焊槍與工件橫向夾角為90°，焊槍與工件縱向夾角為后傾80°~90°，焊絲桿身長(zhǎng)度10~15mm，當(dāng)電弧運(yùn)行至收尾位置時(shí)增加20mm的重疊焊縫，防止焊接缺陷產(chǎn)生。具體焊接參數(shù)如表1所示。
5. 焊接過程及質(zhì)量控制
由專人對(duì)焊工資格、施焊現(xiàn)場(chǎng)條件、焊接材料及工藝文件等內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)督檢查，確保焊接現(xiàn)場(chǎng)條件符合施焊要求，焊接材料使用符合規(guī)范要求，焊接工藝文件切實(shí)有效實(shí)施，從而確保焊接質(zhì)量。
實(shí)施獎(jiǎng)罰制度。對(duì)于一次無損檢測(cè)合格率100%的焊縫，按原定額獎(jiǎng)勵(lì)20%；對(duì)于一次無損檢測(cè)合格率低于100%焊縫，按原定額下浮20%。通過獎(jiǎng)罰制度提高焊接操作人員的責(zé)任心，提高焊接質(zhì)量。
6.焊接設(shè)備
小口徑薄壁鋼管與帶頸鍛造法蘭采用公司自行研制的CA—XGHJ1小口徑薄壁鋼管與帶頸鍛造法蘭焊接生產(chǎn)線進(jìn)行施焊。該生產(chǎn)線由內(nèi)焊機(jī)頭、外焊機(jī)頭、直流逆變弧焊電源、焊槍夾持、擺動(dòng)控制裝置，可調(diào)式滾輪架、工件前后調(diào)整裝置及工件上料、卸料裝置等部分組成，機(jī)械化小口徑鋼管與鍛造帶頸法蘭焊接生產(chǎn)線如圖1所示，其特點(diǎn)如下：
（1）操作靈活 焊槍可以沿工件進(jìn)行縱向調(diào)節(jié)，焊槍夾持角度可以360°任意調(diào)節(jié)，焊槍可以進(jìn)行橫向擺動(dòng)，且擺動(dòng)頻率可調(diào)節(jié)，操作靈活方便。
（2）參數(shù)穩(wěn)定 采用的唐山松下直流逆變數(shù)字顯示焊接電源。焊接電流、電弧電壓浮動(dòng)小。
（3）焊接質(zhì)量?jī)?yōu) 該生產(chǎn)線焊接的環(huán)向?qū)雍缚p與傳統(tǒng)手工焊或半自動(dòng)焊接工藝相比較具有焊縫成形美觀，焊接飛濺物少（幾乎沒有飛濺物），焊接區(qū)氧化低，一次超聲波檢測(cè)合格率高（達(dá)到99.85%），焊縫余高�。�0~2.0mm），焊縫增寬小(1.0~2.5mm)， 焊縫邊緣直線度優(yōu)（偏差0~1.0mm）等特點(diǎn)，小口徑薄壁鋼管與帶頸鍛造法蘭對(duì)接環(huán)焊縫效果如圖2所示。
（4）焊接效率高 單班生產(chǎn)小口徑薄壁鋼管與鍛造帶頸法蘭構(gòu)件80~120根，效率是傳統(tǒng)手工焊或半自動(dòng)焊焊接工藝的2~4倍。
（5）生產(chǎn)成本低 人工成本降低200%以上，焊材用量降低20%~30%，焊后清理工作量降低30%~50%，綜合成本降低40%以上。
7. 焊接材料
根據(jù)母材材質(zhì)選擇焊接材料。鐵塔制造常用焊接材料選擇如表2所示。保護(hù)氣體采用80%Ar+20%CO2富氬混合氣體。
8. 結(jié)語
1 000kV特高壓輸變電工程鋼管塔小口徑薄壁鋼管與鍛造帶頸法蘭對(duì)接環(huán)焊縫具有焊接難度大、一次無損檢測(cè)合格率低、生產(chǎn)效率低等難點(diǎn)。傳統(tǒng)的手工焊或半自動(dòng)焊工藝難以滿足焊接質(zhì)量及生產(chǎn)進(jìn)度的要求。機(jī)械化焊接技術(shù)的應(yīng)用，使小口徑薄壁鋼管與鍛造帶頸法蘭對(duì)接環(huán)焊縫焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到了大幅提高，生產(chǎn)成本得到了顯著降低，取得了優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的良好效果。
