快鍛壓機(jī)液壓管道焊接工藝處理

楊家元

（蘭州蘭石集團(tuán)有限公司a.能源裝備研究院；b.蘭石能源裝備工程研究院有限公司，蘭州 730314）

0 引言

隨著快鍛壓機(jī)的不斷發(fā)展，液壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用顯得尤為重要。液壓系統(tǒng)中液壓管道焊接工藝則是保證液壓系統(tǒng)油液清潔的重要手段[1-2]，也是設(shè)備運(yùn)行良好的重要因素。

1 管道焊接前下料工序

快鍛壓機(jī)液壓系統(tǒng)較復(fù)雜，液壓管路連接較多，管道焊接量較大，為保證管道安裝質(zhì)量，安裝人員應(yīng)先熟悉液壓系統(tǒng)原理，按照液壓管路圖，對(duì)液壓管道鋪設(shè)進(jìn)行預(yù)裝，下料應(yīng)考慮鋼管安裝余量，如測(cè)量誤差、彎管預(yù)留的夾頭或彎管中心誤差調(diào)節(jié)量、焊縫接口間隙、焊縫和熱處理收縮量、法蘭高度（或法蘭插入深度）、凸面法蘭嵌入相應(yīng)凹面法蘭的高度及密封件厚度等。計(jì)算時(shí)，應(yīng)處理好加與減的關(guān)系，比如充分考慮管路的切割長(zhǎng)度等于焊縫收縮量+接口間隙+法蘭高度+法蘭凸面嵌入凹面的高度等問(wèn)題。

下面就快鍛壓機(jī)液壓管道焊接前配管要求作以介紹。

1.1 鋼管切割及彎曲方法

鋼管切割應(yīng)采用機(jī)械加工的方法，不宜采用火焰切割。鋼管切口端面應(yīng)保證垂直度，斜角切割原則上不大于30°。切割后，應(yīng)清除飛邊和毛刺。

液壓彎管制作宜采用冷彎，彎曲加工應(yīng)在彎管機(jī)上進(jìn)行。如果采用熱彎，應(yīng)注意鋼管內(nèi)孔的清潔度，熱彎時(shí)溫度應(yīng)大于材料的相變溫度（一般為900～1000 ℃，最低不小于700 ℃）。設(shè)d為鋼管外徑，對(duì)于中低壓彎管，彎曲半徑不小于3.5d；對(duì)于高壓彎管，彎曲半徑不小于5d。彎管制作后應(yīng)檢查彎曲部分不允許有裂紋、皺折、分層等瑕疵，彎管的橢圓度不超過(guò)8%。

鋼管焊接坡口宜采用機(jī)械加工的方法，若用氣割時(shí)，應(yīng)徹底磨掉氧化層和毛刺。焊接坡口應(yīng)滿(mǎn)足工藝處理的要求，如表1所示。

表1 焊縫坡口

1.2 管道對(duì)接

管道對(duì)接，錯(cuò)位允許誤差不大于0.1t（t為鋼管壁厚），且最大不超過(guò)1 mm。鋼管與法蘭對(duì)接時(shí)，法蘭密封面應(yīng)與鋼管中心線(xiàn)垂直，考慮到法蘭連接面密封的要求，法蘭應(yīng)成對(duì)配裝。裝配后的法蘭組不應(yīng)承擔(dān)任何設(shè)計(jì)以外的附加載荷。鋼管與法蘭插入結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鋼管與法蘭插入結(jié)構(gòu)圖

以上快鍛壓機(jī)液壓系統(tǒng)鋼管焊接前下料工序是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝操作人員多年總結(jié)的成熟安裝經(jīng)驗(yàn)，基本上涉及到了快鍛壓機(jī)液壓系統(tǒng)低、中、高壓液壓管道的切割、彎曲等處理方式。

2 管道焊接

快鍛壓機(jī)液壓管道采用質(zhì)量可靠的焊接方法是液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的首要一步，也是液壓系統(tǒng)安裝的重要一環(huán)，必須引起足夠重視。快鍛壓機(jī)液壓管路焊接方法建議全部采用氬弧焊焊接[3]。若遇工期短、氬弧焊焊工緊缺等特殊情況下，可考慮焊縫底層采用氬弧焊焊接，第二層使用電弧焊焊接，這樣在不耽誤工期的同時(shí)可保證管道焊縫質(zhì)量，而且管道焊接質(zhì)量好、效率高，焊縫表面光滑、美觀(guān)、無(wú)焊渣。

因此，快鍛壓機(jī)液壓管道焊接實(shí)際作業(yè)過(guò)程中均采用全部氬弧焊焊接或氬弧焊打底、電弧焊蓋面的方法。氬弧焊焊接參考標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 9185《鎢極惰性氣體保護(hù)焊工藝方法》，電弧焊焊接參考標(biāo)準(zhǔn)為JB/T 9186《二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊工藝規(guī)程》。但當(dāng)焊接過(guò)程中遇到環(huán)境溫度低于0 ℃時(shí)，液壓鋼管一般不允許焊接，若要焊接應(yīng)采取預(yù)熱和保溫措施。原則上，高壓鋼管焊后應(yīng)做熱時(shí)效處理，特別是焊接時(shí)受約束的焊縫應(yīng)特別注意。焊縫的收縮量一般約為鋼管壁厚的10%～25%，鋼管焊接經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 鋼管焊接經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表mm

除了上述管道焊接方式描述外，為保證快鍛壓機(jī)液壓管道焊接質(zhì)量，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的要求。

1）焊接材料要求。焊材應(yīng)具有制造廠(chǎng)的質(zhì)量證明，焊條應(yīng)按說(shuō)明書(shū)要求儲(chǔ)存于干燥環(huán)境，使用時(shí)保證焊條藥皮無(wú)脫落和顯著裂紋。

2）鋼管焊接前預(yù)熱處理要求。對(duì)于低碳鋼管，當(dāng)壁厚小于25 mm，環(huán)境溫度不低于15 ℃時(shí)，可不預(yù)熱；當(dāng)壁厚大于25 mm時(shí)應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100～200 ℃，體積越大，預(yù)熱溫度應(yīng)越高。對(duì)于壁厚大于36 mm的低碳鋼管或壁厚大于20 mm的低合金鋼管和壁厚大于10 mm的不銹鋼管來(lái)說(shuō)，焊接的預(yù)熱和后處理應(yīng)按評(píng)定合格的工藝執(zhí)行，當(dāng)沒(méi)有特殊規(guī)定時(shí)，常用鋼管焊前預(yù)熱及焊后熱處理工藝可參考表3所示。在整個(gè)預(yù)熱過(guò)程中應(yīng)合理布置測(cè)溫點(diǎn)的位置和數(shù)量，使用合格的測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量記錄。

表3 常用鋼管焊前預(yù)熱、焊后熱處理工藝參考表

3）鋼管焊后熱處理。一般采用局部電加熱的方法，用燃?xì)饧訜釙r(shí)，應(yīng)配置測(cè)溫儀并采取實(shí)用而可靠的保溫措施。凡是要熱處理的管路應(yīng)考慮留收縮量，一般為管長(zhǎng)（加熱段）的0.5/1000，熱處理時(shí)，應(yīng)采取措施防止變形，特別是要保護(hù)好法蘭面和管接頭配裝時(shí)的原始狀態(tài)。對(duì)于一些易產(chǎn)生焊接延遲裂紋的鋼管，焊接后應(yīng)當(dāng)及時(shí)焊后熱處理，若不能及時(shí)處理的，應(yīng)在焊接后馬上均勻加熱至200～300 ℃，并采取保溫措施。保溫時(shí)間按焊縫厚度和溫度確定，一般不小于30 min。當(dāng)焊縫溫度處于400 ℃以下，可采用自然冷卻方式；當(dāng)溫度≥400 ℃時(shí)，焊后熱處理加熱速率應(yīng)不大于（205×25/t）℃/h，最高不大于200 ℃/h；恒溫后的冷卻速率應(yīng)不大于（60×25/t）℃/h，最高不大于260℃/h。上述式中t為鋼管壁厚。

4）鋼管焊后質(zhì)量檢查[4]。檢查內(nèi)容有：焊縫是否有夾雜物、氣孔，焊縫周邊是否有裂紋、過(guò)大咬肉等現(xiàn)象發(fā)生；焊縫表面應(yīng)保持整齊、無(wú)錯(cuò)位、無(wú)突起等情況出現(xiàn)。對(duì)于高壓或超高壓液壓管道，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行射線(xiàn)檢查或超聲波檢查，檢查質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按JB 4730-94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》中焊縫射線(xiàn)透照檢測(cè)及“超聲檢測(cè)”II級(jí)驗(yàn)收。

5）退火處理要求。鋼管焊接完成后退火處理要防止鋼管變形，溫度由100 ℃/h緩慢加熱至500 ℃，保溫60～90 min后冷卻至300 ℃以下出爐，管道加熱保溫時(shí)間-溫度工藝如圖2所示。

圖2 管道加熱保溫時(shí)間-溫度工藝圖

3 管道焊接后續(xù)處理

管道焊接完畢后，必須進(jìn)行消除應(yīng)力退火，然后進(jìn)行再次預(yù)裝，預(yù)裝檢查合格后，在各條管路打好標(biāo)記，然后將管路拆卸，進(jìn)行酸洗工藝處理。酸洗后管道內(nèi)壁氧化物應(yīng)徹底處理干凈，不應(yīng)過(guò)度腐蝕，不允許再次銹蝕及出現(xiàn)殘留化學(xué)反應(yīng)沉積物等現(xiàn)象發(fā)生[5]。管道酸洗方法包括槽式酸洗法和管內(nèi)酸洗法。槽式酸洗法：酸洗槽→中和槽→脫脂槽→鈍化槽→清水槽→回裝，適用于配管較小的液壓系統(tǒng)。管內(nèi)循環(huán)酸洗法：泵將酸液打進(jìn)連接好的液壓管道回路進(jìn)行循環(huán)酸洗?？戾憠簷C(jī)液壓系統(tǒng)管路酸洗主要采用管內(nèi)循環(huán)酸洗法。

酸洗工藝流程為：脫脂→酸洗→中和→鈍化→干燥→涂油等。

脫脂：管道內(nèi)沾染的油脂與脫脂液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。脫脂液配方為9%～10%NaOH、3%Na3PO4、1.3%NaHCO3、2%Na2SO3混合調(diào)配而成，槽式酸洗法在溫度為70～80 ℃時(shí)需將管道在槽內(nèi)浸泡4 h。管內(nèi)循環(huán)酸洗法溫度控制在40～50 ℃左右，脫脂液在管內(nèi)連續(xù)循環(huán)3 h。

酸洗就是將脫脂合格的管道用酸性溶液進(jìn)行化學(xué)處理，去掉管道表面的氧化物，使管道內(nèi)壁出現(xiàn)光澤的金屬表面。槽內(nèi)酸洗法酸洗液配方為13%～14%鹽酸和1%C6H12N4混合調(diào)配而成，在常溫下，管道在槽內(nèi)酸洗液中浸泡1.5～2.0 h。管道內(nèi)循環(huán)酸洗法酸洗液配方為9%～11%鹽酸、1%C6H12N4混合調(diào)配而成，在常溫條件下間斷性循環(huán)50 min。為保護(hù)管道內(nèi)壁不致過(guò)腐蝕，減少滲氫的危害，酸液中應(yīng)加入緩蝕劑，如烏洛托品、吡啶、洛丁等，以減緩反應(yīng)，抑制溶解過(guò)程，保護(hù)底層金屬。

中和：就是對(duì)酸洗后的管道用弱堿溶液將管道內(nèi)壁上的殘余酸液中和干凈。槽內(nèi)酸洗法中和液配方為NH4OH稀釋成pH值為10～11的溶液，常溫條件下將管道浸泡到槽內(nèi)中和液2 min即可。管內(nèi)循環(huán)酸洗法中和液配方為NaOH稀釋成pH值為9～10的溶液，常溫條件下使中和液在管道內(nèi)連續(xù)循環(huán)25 min。

鈍化：中和處理后的管道表面雖已干凈，但仍處于活化狀態(tài)。為防止再次銹蝕，鈍化液在管道內(nèi)壁表面形成一層致密的氧化鐵鈍化膜，使管道保持化學(xué)穩(wěn)定性。槽式酸洗法鈍化液配方為8%～10%NaNO2與2%NH4OH混合調(diào)配而成，管道可在鈍化液浸泡2 h為好。管內(nèi)循環(huán)酸洗法使鈍化液10%～14%NaNO2在管道內(nèi)常溫?cái)嗬m(xù)循環(huán)30 min。

水沖：在脫脂、酸洗、中和及鈍化每道工藝之后都要用壓力為0.8 MPa、溫度為60 ℃的凈化水進(jìn)行浸泡或連續(xù)沖洗10 min，將管道內(nèi)鈍化工序中形成的沉淀、雜質(zhì)和殘留的溶液沖洗干凈。

快速干燥：用氮?dú)饣蚣訜岬牡獨(dú)鈱⒐艿纼?nèi)快速吹干，否則管道會(huì)發(fā)生二次銹蝕，嚴(yán)重時(shí)甚至要返工重新酸洗。

封管口或油循環(huán)：槽式酸洗法需要對(duì)酸洗后的管道進(jìn)行封口處理。管內(nèi)酸洗法需要用液壓泵向管道內(nèi)注入液壓油進(jìn)行油循環(huán)。

4 結(jié)論

綜上所述，快鍛壓機(jī)液壓管道焊接工藝處理的質(zhì)量直接影響液壓系統(tǒng)工作的可靠性。依據(jù)上述管道焊接工藝處理方式，可保證快鍛壓機(jī)液壓管道焊接質(zhì)量可靠、管道內(nèi)壁清潔無(wú)污染，符合快鍛壓機(jī)液壓系統(tǒng)工作使用的要求，有效地減少了油液的污染。因此，快鍛壓機(jī)液壓管道焊接工藝處理是保障液壓系統(tǒng)油液清潔度、系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)的關(guān)鍵之一，應(yīng)引起現(xiàn)場(chǎng)安裝技術(shù)人員的高度重視。