特高壓鋼管塔薄壁管與帶頸法蘭對接焊接的研究

摘要：特高壓鋼管塔是當(dāng)前我國電網(wǎng)建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施中非常重要的一部分，其受力等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的角鋼塔，因此我們有必要加強(qiáng)特高壓鋼管塔的加工質(zhì)量。特高壓鋼管塔帶頸法蘭與鋼管對接是鋼管塔制造的關(guān)鍵焊接工序，其加工質(zhì)量和加工工藝將直接影響到特高壓鋼管塔及整個電網(wǎng)的質(zhì)量。本文主要介紹特高壓鋼管塔薄壁管與帶頸法蘭對接的焊接工藝，希望對相似工件的加工帶來一定的參考作用

關(guān)鍵詞：鋼管塔;薄壁管;脈沖焊

一、引言

因鋼管塔具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是可以減小塔身風(fēng)壓（構(gòu)件體形系數(shù)，圓管比角鋼幾乎小一倍）;二是在截面面積相等的情況下，圓管的回轉(zhuǎn)半徑比角鋼大20%左右;三是提高了結(jié)構(gòu)承載能力。因此近年來，國家在大力投入特高壓鋼管塔，但鋼管塔的焊接量比角鋼塔大很多，焊接質(zhì)量也更加嚴(yán)格，尤其是鋼管與帶頸法蘭的對接焊接，要求一級焊縫，并且100%超聲波探傷，這是擺在很多塔廠面前的難題，特別是鋼管壁厚為4-8mm的焊接，鐵塔廠稱為薄壁管的焊接，薄壁管的規(guī)格為（3140～356mm，壁厚為4～8mm，材料為Q345B。有的鐵塔廠采用了手工氬弧焊打底，自動二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊蓋面的焊接工藝，設(shè)計(jì)原因帶頸法蘭的壁厚比鋼管的壁厚厚2mm，裝配誤差加上鋼管橢圓度，造成部分地方錯變量大于2mm，在手工氬弧焊打底時，在鋼管內(nèi)側(cè)容易產(chǎn)生咬邊、根部收縮、未焊滿等缺陷，而且生產(chǎn)效率也不高。本文主要介紹采用高速脈沖焊機(jī)雙面自動二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝，進(jìn)行鋼管與帶頸法蘭對接環(huán)縫的焊接，提高生產(chǎn)效率、降低焊工技能要求、降低生產(chǎn)成本。

二、薄壁管焊接工藝簡述

（一）高速脈沖焊機(jī)

高速脈沖焊機(jī)利用脈沖電流實(shí)現(xiàn)噴射過渡的焊接方式，有飛濺小，熔深大，晶粒細(xì)密，焊縫強(qiáng)度高，適合于全位置焊接等優(yōu)點(diǎn)，焊接性能遠(yuǎn)勝于普通氣保焊機(jī)，是焊機(jī)發(fā)展的主流方向。通過測試，發(fā)現(xiàn)高速脈沖焊機(jī)最大熔深可以達(dá)到5mm。

（二）坡口形式

利用高速脈沖焊機(jī)熔深大、全位置焊接等優(yōu)良的焊接性能，試驗(yàn)了不同坡口形式，不同焊接位置的焊接，最終確定了法蘭打內(nèi)坡口或內(nèi)外坡口（根據(jù)法蘭壁厚確定），鋼管不打坡口坡口形式為法蘭內(nèi)V坡口或內(nèi)外坡口，鈍邊1.5～2mm，法蘭坡口形式如圖一、二所示。

（三）裝配工藝

裝配前按要求清理法蘭與鋼管端面及其兩邊20mm范圍內(nèi)的油、銹、水等污物，露出金屬光澤。裝配間隙為0～1mm，法蘭與鋼管錯邊量為0～2mm。定位焊采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，定位焊長度約10～15mm，間距約150mm，均勻分布在圓周上，定位焊高度不宜超過設(shè)計(jì)焊縫高度的2/3。定位焊焊在管外焊縫。

（四）焊接

采月普通二氧化碳?xì)怏w保焊機(jī)先焊外側(cè)，高速脈沖焊機(jī)后焊內(nèi)側(cè)的焊接工藝。焊絲與鋼管位置，轉(zhuǎn)動方向如圖三所示。

焊接參數(shù)選擇，見表一。

根據(jù)鋼管的規(guī)格，按照焊接工藝卡調(diào)節(jié)好焊接參數(shù)以及焊絲偏移距離，進(jìn)行焊接。焊絲偏移距離可以根據(jù)焊接電流大小以及焊接速度而定，電流越大，焊絲偏移距離越大，讓熔池在水平位置冷凝結(jié)晶，這樣焊縫成形最好。

焊接過程中可根據(jù)焊接背面熱場顏色及熔池形狀判斷電流過大或過小，焊接速度過快或過慢，以便及時調(diào)整電流、電壓和速度，獲得合格的焊縫。

利用此工藝焊接的焊縫，外觀質(zhì)量良好，UT探傷合格率可達(dá)99%以上。

三、焊接生產(chǎn)成本比較

與氬弧焊打底、氣保焊蓋面工藝比較，以203*5鋼管，見表三。

從表三可以看出，采用高速脈沖焊接工藝比氬弧焊打底工藝每個接頭可以節(jié)約約30元。對焊工的焊接技能也降低了，焊接質(zhì)量更加穩(wěn)定，不再受手工焊影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙偉興.CO氣體保護(hù)半自動焊焊工培訓(xùn)教程[M].哈爾濱工程大學(xué)出版社，2003.6.

[2]趙偉興.埋弧焊自動焊焊工培訓(xùn)教材[M].哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006.1.

[3]GB50661-2011，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].

作者簡介：蔣國超（1991-）;男，四川宜賓人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事焊接工藝工作。