變壓器油箱焊接質(zhì)量的探討

席亭桓

新疆特變電工集團(tuán)有限公司昌吉電氣分公司 新疆昌吉 831100

隨著變壓器油箱焊接質(zhì)量的提高，特別是對主變壓器油箱無泄漏的質(zhì)量要求，變壓器廠家對變壓器油箱的焊接質(zhì)量非常重視。油箱的焊接質(zhì)量直接影響變壓器的安全運(yùn)行。雖然各廠家對油箱的焊接質(zhì)量及其檢驗(yàn)環(huán)節(jié)都非常重視，但有時(shí)油箱經(jīng)過泵壓試驗(yàn)后廠家是合格的，但到達(dá)用戶后又發(fā)生滲漏油。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采取的策略

（1）材料選擇。在滿足使用性能要求的前提下，應(yīng)盡可能選用焊接性能良好的材料制造焊接結(jié)構(gòu)。一般應(yīng)選用低碳鋼或低合金鋼，焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能選用同種材料，以免在焊接接頭中產(chǎn)生很大的應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。

（2）避免焊縫密集和交叉。任何部位的加強(qiáng)鐵與已有焊縫交叉處，應(yīng)局部開口，防止出現(xiàn)十字交叉線。油箱壁及油箱蓋等大面積鋼板拼接時(shí)，應(yīng)避免與其他零件的焊縫密集和交叉，焊縫密集和交叉會使接頭處嚴(yán)重過熱，從而使力學(xué)性能下降，焊接應(yīng)力增大。因此在布置箱壁焊縫時(shí)，其與箱壁上加強(qiáng)鐵的距離應(yīng)大于100mm，這樣可以降低焊接應(yīng)力，避免焊縫由于應(yīng)力集中而引起裂紋。經(jīng)驗(yàn)證明，十字線焊縫交叉點(diǎn)，往往會造成焊接不良[1]。

（3）密封焊縫焊后應(yīng)能試漏且便于補(bǔ)焊。油箱任何部位的槽形工件不可封住焊線，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致無法檢漏，而且不能確定滲漏部位，更無法補(bǔ)漏。另外，在焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮 “內(nèi)涌漏” 情況，在產(chǎn)品總裝后，若出現(xiàn)內(nèi)焊線不好，油將穿過內(nèi)焊線，從螺栓孔滲出，若對內(nèi)焊線進(jìn)行修補(bǔ)，則必須拆開油箱。如果采用盲孔法蘭代替通孔法蘭，這種結(jié)構(gòu)只有里外焊縫同時(shí)出現(xiàn)滲漏，才能導(dǎo)致漏油發(fā)生，因此焊接質(zhì)量容易保證，補(bǔ)焊方便，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。

2 減少焊接應(yīng)力采取的對策

任何容器的滲漏，其主要原因都是焊接缺陷所致，而裂紋的產(chǎn)生則是由于焊接應(yīng)力的存在。變壓器油箱是較為復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，幾乎每臺變壓器油箱焊接成型后，都存在一定的微小裂紋，在試漏時(shí)難以暴露出來，而油箱在焊接過程中又不可避免地會出現(xiàn)焊接應(yīng)力。因此在生產(chǎn)過程中，要采取必要措施，減少和消除焊接應(yīng)力[2]。

（1）合理的焊接順序。焊接順序應(yīng)盡量使焊縫的縱向和橫向收縮均比較自由，在平板拼接時(shí)，圖1a 比圖1b 合理。

油箱低壓側(cè)箱壁加強(qiáng)鐵焊接順序不合理將出現(xiàn)焊后開裂現(xiàn)象。如果按圖2 中的順序?qū)?、2、3、4、5、6、7、8、9 加強(qiáng)鐵與橫板焊接，3、5、8 加強(qiáng)鐵與橫板焊接處將出現(xiàn)焊接裂紋；如果先將1、2、4、6、7、9 加強(qiáng)鐵與橫板焊接，過一段時(shí)間再將3、5、8加強(qiáng)鐵與橫板焊接，這樣焊后就不會出現(xiàn)焊接裂紋。

（2）焊前預(yù)熱。油箱焊接中產(chǎn)生的主要應(yīng)力是熱應(yīng)力，熱應(yīng)力是由于構(gòu)件部分厚薄不同、冷卻速度不同、塑性不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力。焊前將焊件預(yù)熱到150℃～200℃以下，然后再進(jìn)行焊接，可以縮小焊件各部分溫差，使各部分膨脹和收縮都比較均勻，這樣對減少焊接應(yīng)力極為有效。

（3）加熱減應(yīng)區(qū)。加熱后使其伸長，從而帶動(dòng)焊接部位，使其產(chǎn)生與焊縫收縮方向相反的變形。焊后冷卻時(shí)，加熱區(qū)和焊縫一起收縮，從而減少焊接應(yīng)力。上述焊件被加熱的區(qū)域稱為減應(yīng)區(qū)。

（4）錘擊焊縫。每焊一道焊縫后，用圓頭小錘對紅熱狀態(tài)下的焊縫進(jìn)行均勻迅速的錘擊，可以減少應(yīng)力和變形。

（5）焊后時(shí)效處理。焊后時(shí)效處理包括熱時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效兩種方法。熱時(shí)效通常是將焊件整體或局部加熱到600℃～650℃，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻，其殘余應(yīng)力可降到60%～70%。振動(dòng)時(shí)效是給工件加一種交變應(yīng)力（多次循環(huán)加載）。由于這種交變應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加，促使裂紋快速擴(kuò)展，而導(dǎo)致滲漏。熱時(shí)效和振動(dòng)時(shí)效都可以把殘余應(yīng)力降低到60%～70%。變壓器油箱通過振動(dòng)時(shí)效處理后，降低了焊接殘余應(yīng)力，把變壓器油箱的開裂和裂紋的擴(kuò)展，人為地提前在生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)，以便于采取補(bǔ)焊措施，從而防止變壓器投運(yùn)后滲漏。

總之，油箱焊接質(zhì)量必須是在采用合理的結(jié)構(gòu)、完善的焊接工藝，并配有高素質(zhì)焊工的基礎(chǔ)上，同時(shí)必須對油箱焊接應(yīng)力采取有效措施，來消除殘余應(yīng)力。只有這樣油箱焊接質(zhì)量才會有新的提高，才能滿足用戶需要。