輸電線(xiàn)路鐵塔加工中的焊接技術(shù)分析

張揚(yáng)保

（云南省送變電工程公司線(xiàn)路器材廠(chǎng)，云南 昆明 650021）

1 焊接缺陷

焊接是通過(guò)加熱或加壓，或者兩者并用，使工件達(dá)到永久結(jié)合的一種方法。采用焊接方法連接的接頭統(tǒng)稱(chēng)為焊接接頭，它是由焊縫金屬、熔合區(qū)和熱影響區(qū)3個(gè)部分組成。角鋼輸電鐵塔的焊接件主要是塔座、連接板及掛線(xiàn)板、掛線(xiàn)角鋼等；四柱鋼管塔的焊接件主要有管與法蘭的連接，塔座、管與“U”形插板的連接等；焊接接頭的主要形式為“T”型焊縫連接方式。受焊接材料、焊接環(huán)境、焊接工人技術(shù)水平的影響，焊接接頭不可避免地存在部分焊接缺陷。焊接缺陷是指焊接過(guò)程中產(chǎn)生的不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的缺陷，焊接缺陷的種類(lèi)繁多。

1.1 焊接裂紋

裂紋是在電焊后冷卻過(guò)程中，在焊縫內(nèi)部HAZ出現(xiàn)的局部開(kāi)裂現(xiàn)象。焊接裂紋主要有熱裂紋、冷裂紋。焊接裂紋是危害較大的一種焊接缺陷，會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件斷裂。在輸電鐵塔加工中，必須嚴(yán)格控制焊接裂紋的出現(xiàn)。

1.2 咬邊

咬邊是指在焊接過(guò)程中沿焊趾母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷。過(guò)深的咬邊對(duì)焊道的力學(xué)性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響，主要表現(xiàn)在咬邊會(huì)減少構(gòu)件承載的有效截面積，并在咬邊處應(yīng)力集中，降低焊接（特別是低合金高強(qiáng)鋼的焊接）接頭的強(qiáng)度。

1.3 夾渣

夾渣是指在焊接處存在的非金屬夾雜物及固體顆粒，常見(jiàn)的夾渣有層間夾渣。夾渣對(duì)焊接的連接強(qiáng)度、抗沖擊性及冷彎性能等均有不利影響，特別是尖銳形的夾渣對(duì)焊縫的力學(xué)性能的影響和危害最為集中。

1.4 未焊透及未熔合

未焊透是指母材金屬未熔化，焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入焊接接頭根部的現(xiàn)象，一般存在于單面焊縫的根部。未熔合是指焊接過(guò)程中焊道與母材坡口、上層焊道與下層焊道之間沒(méi)有完全熔化結(jié)合而形成的缺陷。未熔合是一種面積型缺陷，垂直于應(yīng)力方向的未熔合導(dǎo)致焊縫承載面積的減小最為明顯，應(yīng)力集中也比較嚴(yán)重，其危害僅次于裂紋。

1.5 氣孔

氣孔是指焊接過(guò)程中，焊接熔池的氣體在熔池凝固前來(lái)不及逸出而以氣泡的形式存在于焊縫金屬內(nèi)部或表面所形成的孔穴。氣孔在焊縫中存在的形狀各異，分布不均勻，其種類(lèi)大致有密集氣孔、球形氣孔、條形氣孔、柱狀氣孔等。氣孔會(huì)降低焊縫的連接強(qiáng)度和致密性，對(duì)構(gòu)件的危害不及裂紋與未熔合嚴(yán)重。

2 缺陷的影響因素

在輸電鐵塔焊接件的生產(chǎn)過(guò)程中，由于諸多因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響，造成不符合設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品返修或報(bào)廢，給企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在焊接生產(chǎn)前需要考慮人員、機(jī)械、材料、方法、環(huán)境等因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響,通過(guò)焊前預(yù)防來(lái)確保焊接產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1 影響輸電鐵塔焊接質(zhì)量的環(huán)境因素

根據(jù)焊接環(huán)境的特點(diǎn)，影響焊接質(zhì)量的環(huán)境因素可分為理化環(huán)境和勞動(dòng)環(huán)境兩大類(lèi)型。理化環(huán)境因素包括直接影響焊接接頭質(zhì)量的理化環(huán)境以及通過(guò)影響焊接設(shè)備性能、焊接材料性能、焊接工藝參數(shù)的穩(wěn)定而影響焊接質(zhì)量的理化環(huán)境。勞動(dòng)環(huán)境因素是指直接影響焊接操作人員的身體健康、勞動(dòng)保護(hù)、安全衛(wèi)生、心理活動(dòng)而間接影響焊接質(zhì)量的環(huán)境。

2.2 影響輸電鐵塔焊接質(zhì)量的人的因素

人的因素是指操作者及檢驗(yàn)者、試驗(yàn)者的質(zhì)量意識(shí)、技能熟練程度和身體素質(zhì)等。輸電鐵塔制造與安裝質(zhì)量的形成過(guò)程離不開(kāi)人的操作和管理，質(zhì)量意識(shí)、工作作風(fēng)及心理狀態(tài)是關(guān)鍵的影響因素，也是產(chǎn)生焊接缺陷的主要原因。

2.3 影響焊接質(zhì)量的設(shè)備因素

設(shè)備因素是指焊接設(shè)備、烘干設(shè)備、無(wú)損檢測(cè)和試驗(yàn)設(shè)備，以及儀器儀表的性能精度和維護(hù)等對(duì)焊接質(zhì)量的影響。焊接設(shè)備和儀器儀表是保證焊接質(zhì)量符合設(shè)計(jì)技術(shù)要求的重要因素。由于焊接設(shè)備和儀器儀表及焊接檢測(cè)設(shè)備在使用過(guò)程中不斷老化、磨損等，使其性能和精度不斷發(fā)生變化，從而影響焊接質(zhì)量。

2.4 影響焊接質(zhì)量的材料因素

材料因素主要是指母材及焊接材料（焊條、焊絲）的化學(xué)成分和物理性能等對(duì)焊接質(zhì)量的影響因素。材料質(zhì)量對(duì)焊接質(zhì)量起著主導(dǎo)作用，材料質(zhì)量的控制是整個(gè)質(zhì)量保證體系和焊接控制體系中的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)材料不符合設(shè)計(jì)規(guī)定要求或錯(cuò)用材料，將會(huì)導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)失敗及斷裂。

2.5 影響焊接質(zhì)量的工藝因素

工藝因素是指加工工藝、組裝工藝、焊接工藝、操作規(guī)程等。包括工藝流程的安排、工藝之間的銜接以及焊接工藝參數(shù)的指導(dǎo)性文件和質(zhì)量檢驗(yàn)工藝的適合性等。

焊接工藝對(duì)焊接工序質(zhì)量的影響主要來(lái)自2個(gè)方面的因素；①制定焊接工藝的方法、選擇工藝參數(shù)和工藝裝備等的正確性和合理性；②貫徹執(zhí)行工藝方法的嚴(yán)肅性。在焊接過(guò)程中必須加強(qiáng)對(duì)工藝裝備和計(jì)量器具的管理，嚴(yán)肅工藝紀(jì)律，合理使用器具，并對(duì)工藝實(shí)施過(guò)程進(jìn)行檢查和監(jiān)督。

3 質(zhì)量的控制措施

焊接過(guò)程是輸電鐵塔加工的關(guān)鍵過(guò)程。塔座、管與法蘭組裝尺寸偏差、焊接質(zhì)量的好壞直接影響鐵塔的組立和構(gòu)件的受力情況。因此，鐵塔加工的焊接接頭除完全熔透焊外，焊縫表面質(zhì)量應(yīng)符合《鋼結(jié)構(gòu)焊縫外形尺寸》（GB10854-89）。

3.1 焊前準(zhǔn)備

3.1.1 焊接計(jì)劃

焊接實(shí)施前應(yīng)制定詳細(xì)的質(zhì)量計(jì)劃，內(nèi)容須全面體現(xiàn)和落實(shí)企業(yè)質(zhì)量管理體系文件的要求，主要包括質(zhì)量控制的組織機(jī)構(gòu)、質(zhì)保體系和質(zhì)量責(zé)任制，同時(shí)設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)，規(guī)定質(zhì)量培訓(xùn)和技術(shù)交底、焊接質(zhì)量計(jì)劃驗(yàn)證。

3.1.2 坡口加工及清理

在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用等離子弧壓、氧乙炔等熱加工方法。坡口加工完成后，必須除去坡口表面的氧化皮層、油污、熔渣及影響接頭質(zhì)量的表面層，清除范圍為坡口及其兩側(cè)母材不少于20mm，并應(yīng)將凹凸不平處打磨平整。

3.1.3 組裝/定位

組裝應(yīng)在確認(rèn)坡口加工、清理質(zhì)量合格后進(jìn)行，組裝間隙應(yīng)均勻。定位焊的作用是保證焊接質(zhì)量、促使接頭背面形成良好的關(guān)鍵，如果坡口形式、組裝間隙、鈍邊大小不合適，易造成內(nèi)凹、焊瘤、未焊透等缺陷。

3.2 焊接過(guò)程控制

3.2.1 焊接材料控制

焊接材料的管理（采購(gòu)、驗(yàn)收、入庫(kù)、保管、發(fā)放、回收）應(yīng)按相關(guān)規(guī)程《焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程》（JBT3223-1996）進(jìn)行，以保證材料的規(guī)格、型號(hào)符合設(shè)計(jì)要求。

3.2.2 焊接現(xiàn)場(chǎng)控制

焊接過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)人員應(yīng)對(duì)實(shí)際焊接工藝參數(shù)、焊接材料、組裝定位是否符合焊接作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的工藝規(guī)程進(jìn)行檢查，確認(rèn)坡口、尺寸及組裝要求。焊工必須嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝要求，現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢員應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督檢查，這是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

3.2.3 焊接環(huán)境控制

焊接環(huán)境應(yīng)符合《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》(JBJ 181-2002)中的相關(guān)要求。

3.3 焊縫外觀(guān)檢查

焊縫表面質(zhì)量的檢查應(yīng)在無(wú)損檢測(cè)之前進(jìn)行，所以焊縫表面質(zhì)量均應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)樣板、量規(guī)、硬度計(jì)算等進(jìn)行100%的外觀(guān)檢驗(yàn)并符合《鋼結(jié)構(gòu)焊縫外形尺寸》（GB 1054-89）及《鋼結(jié)構(gòu)工程驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50205-2001)標(biāo)準(zhǔn)中的具體要求，且應(yīng)作實(shí)際檢驗(yàn)記錄。

無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)培訓(xùn)考核合格，持證上崗。外觀(guān)檢查合格后，并在焊口焊接完成24h后方可進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。所采用的檢測(cè)方法、檢測(cè)比例應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)輸電線(xiàn)路鐵塔焊接缺陷的類(lèi)別及影響因素在加工中的處理辦法進(jìn)行分析，總結(jié)出控制輸電線(xiàn)路鐵塔加工過(guò)程中焊接質(zhì)量的具體措施，以有效地減少焊接缺陷的產(chǎn)生，從而保證輸電線(xiàn)路鐵塔加工中的焊接質(zhì)量。

[1]電力工業(yè)部電力建設(shè)總局，220V送變電線(xiàn)路鐵塔設(shè)計(jì)[M].北京：電力工業(yè)出版社，1980.

[2]劉經(jīng)國(guó).鐵塔計(jì)算放樣討論[J],河南電力，1989（1）.