Q345B大型雙拼鋼管焊接工藝

舒芳+于振江+戴剛平+王娟娟+王濤

摘要：本文以管徑2200mm，壁厚28mm的Q345B大型雙拼鋼管為對象，從焊前準(zhǔn)備、焊接工藝及操作要點(diǎn)等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了規(guī)范化，使埋弧焊管的一次合格率提高到了98%以上，避免了二次或多次修補(bǔ)，極大地提高了埋弧焊管的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：Q345B；大型雙拼；焊接工藝

前言

在我國特高壓輸電工程快速發(fā)展的過程中，陸續(xù)出現(xiàn)了一批跨海、跨橋的高塔，相對于普通的鋼管塔，此類塔對鋼管的規(guī)格和加工技術(shù)提出了更高的要求，如220kV舟山與大陸聯(lián)網(wǎng)輸電線路370米高塔，最大管徑達(dá)2000mm，壁厚達(dá)25mm。作為承載主材，鋼管縱焊縫質(zhì)量的好壞對整塔的承載能力和整體強(qiáng)度起決定性的作用。因此，制定合理的制作工藝，確保鋼管的焊接質(zhì)量至關(guān)重要。本文以管徑2200mm，壁厚28mm的Q345B大型雙拼鋼管為對象，從焊前準(zhǔn)備、焊接工藝及焊接操作要點(diǎn)等方面進(jìn)行了規(guī)范，以便為鐵塔行業(yè)大型鋼管的制作提供參考。

1 焊接性分析

Q345B是典型的低合金高強(qiáng)鋼，在輸電鐵塔中得到了較多的應(yīng)用。由于添加了少量的V、Ti、Nb微量合金元素，其綜合機(jī)械性能較好。28mm厚Q345B鋼的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1。

鋼的焊接性好壞可通過碳當(dāng)量進(jìn)行判斷，根據(jù)碳當(dāng)量（Ceq）計(jì)算公式：Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15，計(jì)算可得Q345B的碳當(dāng)量為0.38，表明其焊接性良好。

2焊接工藝的選擇

2.1焊接方法

根據(jù)國內(nèi)鐵塔廠家直縫埋弧焊管的實(shí)際生產(chǎn)條件，選用富氬氣體保護(hù)焊打底，埋弧焊填充、蓋面。鋼管焊接嚴(yán)格執(zhí)行GB 50661-2011《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》、DL/T 646-2012《輸變電鋼管結(jié)構(gòu)制造技術(shù)條件》和Q/GDW384-2009《輸電線路鋼管塔加工技術(shù)規(guī)程》，縱縫應(yīng)進(jìn)行100%的無損探傷檢驗(yàn)，且達(dá)到二級焊縫質(zhì)量要求。

2.2坡口尺寸

鋼管縱縫選用V形坡口，坡口角度40°，根部間隙和鈍邊均為0-1mm。為提高生產(chǎn)效率和坡口開設(shè)精度，采用下料和坡口開設(shè)同時(shí)進(jìn)行的方法，主要通過專用下料軌道模具，采用火焰切割設(shè)備對其進(jìn)行加工，坡口精度控制在±2°。

2.3焊接材料

富氬氣體保護(hù)焊（GMAW）選用直徑為φ1.2mm 的ER50-6焊絲，保護(hù)氣體為85%Ar+15%CO2；埋弧焊（SAW）選用直徑為φ4.0mm的H08MnA，外焊焊劑選用HJ431，內(nèi)焊選用SJ101。

3 焊接工藝的實(shí)施

3.1焊接準(zhǔn)備

3.1.1 焊前準(zhǔn)備

（1）焊前將坡口及其兩側(cè)20-30mm范圍打磨干凈，直至露出金屬光澤，確保無油漬、鐵銹、水份、氧化物或其他有害的物質(zhì)。

（2）HJ431和SJ101焊劑使用前須分別經(jīng)250℃和350℃烘干2h，且在120-150℃保溫箱存放，隨用隨取。

3.1.2 合縫定位焊

（1）沿拼縫進(jìn)行合縫定位焊，定位焊材料、工藝與正式焊接相同，定位高度不宜超過正式焊縫高度的2/3，通常為3-6mm，定位焊縫長度宜為100-150mmm，定位焊應(yīng)均勻分布，間距800-1000mm。

（2）定位間隙控制在0-1.5mm，縱向和徑向錯(cuò)邊控制在0-0.5mm。

（3）焊接完畢，焊工應(yīng)對定位焊縫進(jìn)行自檢，對起弧、收弧處產(chǎn)生的氣孔、弧坑等須進(jìn)行打磨出來，防止產(chǎn)生夾雜、裂紋、等缺陷。

（4）合縫定位完畢，在縱縫兩端分別安裝引弧、熄弧板，規(guī)格為300×150mm，板厚與管壁厚相同，引弧、熄弧板的坡口形式及尺寸與鋼管縱縫相同，以利于焊縫的順利過渡。

3.1.3焊接操作

焊接過程中，焊接操作人員需嚴(yán)格按照相應(yīng)的焊接工藝卡執(zhí)行，焊接工藝參數(shù)如表2所示，各焊層的操作要點(diǎn)如下：

表2 焊接工藝參數(shù)

（1）富氬氣體保護(hù)焊。為便于操作，將焊縫放置于橫焊位置。焊接時(shí)第一層打底采用小電流短路過渡，控制好熔池的溫度，防止產(chǎn)生燒穿和焊瘤缺陷。焊時(shí)焊槍與工件表面呈70-80°，從而有利于焊絲熔滴的過渡和氣體對焊縫熔池的保護(hù)。焊接過程中焊槍和焊絲可稍作橫向擺動(dòng)，保證坡口兩側(cè)熔透。在接頭部位，要用手提砂輪打磨弧坑，將弧坑處的收弧裂紋和氣孔等焊接缺陷清除，然后繼續(xù)引弧焊接。

（2）埋弧焊填充、蓋面、內(nèi)焊。為便于焊絲的熔滴的高質(zhì)高效過渡，焊槍頭離工件距離20-30mm，焊絲伸出長度30-40mm，同時(shí)將焊劑層高度控制在20-30mm。內(nèi)焊時(shí)，為保證內(nèi)焊熔透，消除打底焊可能產(chǎn)生裂紋、夾渣等缺陷，焊接電參數(shù)比填充、蓋面稍大些。為避免焊接接頭在使用中產(chǎn)生應(yīng)力集中，焊縫余高控制在1-2mm。

4焊接檢驗(yàn)

鋼管焊接完成后，由外觀質(zhì)量檢測人員依據(jù)GB50205-2001《鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)施工驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行外觀檢查。針對大型鋼管，應(yīng)由無損檢測人員依據(jù)GB/T11345-2013《焊縫無損檢測超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》對鋼管縱縫進(jìn)行100%超聲波檢測，焊縫應(yīng)達(dá)到B級檢測的Ⅲ級質(zhì)量要求。針對上述大型鋼管整個(gè)工藝流程的規(guī)范化，實(shí)際生產(chǎn)中，其二級質(zhì)量的一次合格率達(dá)到了98%以上，避免了二次或多次修補(bǔ)，極大地提高了埋弧焊管的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

5結(jié)論

厚壁大型雙拼Q345B埋弧焊管的焊接工藝，可以在焊接過程中有效避免氣孔、夾渣、裂紋等缺陷的產(chǎn)生，可使焊縫二級質(zhì)量的一次合格率提高到98%以上，有效保證了埋弧焊管的焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳裕川.低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[2]杜兵，秦建，費(fèi)大奎.焊接熱輸入及應(yīng)用[J].焊接，12：9-11，2012.

[3]Q/GDW 384-2009 輸電線路鋼管塔加工技術(shù)規(guī)程[S].

作者簡介：

舒芳，性別：男，出生年月：1982.05.10，民族：漢，籍貫：山西長治，學(xué)歷學(xué)位：大學(xué)本科，職稱：中級.endprint