提高大直径供热管道焊接质量的方法研究

时间：2024-04-24

岳瑞保

(山西省安装集团股份有限公司，山西太原 030000)

1 概述

目前，城市供热管网的设计与施工通常是由多种不同单位进行设计和施工的，由于各单位技术水平以及施工水平的不统一，从而导致了供热管网在施工中存在许多问题。为了保障城市供热管网的运行安全与稳定，必须对其进行有效的焊接。因此，要保障城市供热管道焊接质量的有效性，就必须要对影响大直径供热管道焊接质量的因素进行深入地分析[1]。要想保证大直径供热管道的焊接质量就必须要对影响其焊接质量的因素进行分析，从而采取有效措施提高其焊接质量。另外，管道安装工艺需要层层把关，并确保每一项工作得到顺利开展。管道安装工艺流程如图1所示。

图1 管道安装工艺流程图

2 焊接前的准备工作

为了保证焊接的质量，在焊接前要做好充分的准备工作。在进行焊接前，要将管道内部进行充分地清理，保证管道内壁的清洁。为了保证焊接时不会产生氧化皮、铁锈、油脂等物质，必须要对管壁表面进行打磨，将其表面的杂物清理干净。在清理管道表面时，要注意不能破坏管道内壁的保护膜。在管道内部清理完毕后，要对管道的各个部分进行检查，检查是否有裂纹、变形等情况。如果发现有裂纹或者变形等情况时，要及时采取措施进行处理，避免管道内部出现裂纹。在焊接前，要对焊条进行烘干处理[2]。在参考标准 JB/T 3223—2017 《焊接材料质量管理规程》中，焊条烘干(以下为常用参数，对于不同厂家，有不同要求)：1)酸性低碳钢电焊条烘至 150～200℃，保温 0.5～1h(如大西洋为 150℃，0.5～1h)；2)碱性低氢电焊条，烘至 350℃～400℃，保温 1～2h(有的为 350℃，1h，有的380℃，1～2h)；焊条保存温度严格按照用途进行分级，对于钢结构焊条，要求较低，保存温度应不低于5℃，空气相对湿度不高于60%，存放时间通常为3年(超过3年不得在压力容器中使用)，保证时间为 2 年，对于低氢焊条，即超过2年的要进行焊条的复验，严格要求进行氢含量测定。焊条回烘一般可以重复烘培 2 次，回烘温度和时间不变，超过 2 次须征求厂家意见再做决定(原则上不得超过 2 次)。预热的方法有很多种，其中常见的有将焊条烘至150℃左右、用电炉烘至200℃左右等。为了防止焊接过程中产生气孔、夹渣等现象的发生，在进行焊接时要使用正确的焊接方法与焊接参数。在进行焊接时要选择合适的坡口尺寸、角度和坡口角度，并且对坡口边缘进行打磨处理。为了提高焊缝质量，要使其具有良好的密封性，在焊接时要采用多层多道焊。当管道直径大于500mm时可采用多层多道焊；当管道直径小于500mm时可采用单道焊。在对单道焊进行焊接时，要严格控制好焊机的电流以及焊丝的直径和角度等参数。

2.1 选择合适的焊接方法

在进行焊接时，要根据管道的材质来选择合适的焊接方法，以保证焊接的质量。通常情况下，管道材质为Q345C时，选用自动焊法或者手工电弧焊法。在进行管道焊接时，要根据管道的尺寸、焊缝的位置、焊接的层数以及焊接环境等因素来选择合适的焊接方法。当管道直径小于500mm时，采用CO2气体保护焊。在进行气体保护焊时，要选择合适的电流和电压以及焊接速度等参数。在进行手工电弧焊时，要注意电弧长度与电流之间的关系。在进行焊接时，要注意防止电弧过长或者过短而产生气孔等现象。在进行焊接作业之前要将管道内壁清理干净，确保其具有良好的密封性。

2.2 严格控制焊接参数

在进行焊接时，要尽量使焊接电流较小，并且保持稳定的电压值，避免电压过高或者过低，从而导致出现电弧不稳定的现象。在进行单道焊时要严格控制好焊接速度，避免焊接速度过快而造成焊缝成型不美观[3]。在进行多层多道焊时，要保证每层焊接速度都保持一致，并采用合适的焊接规范和方法进行焊接。在进行多层多道焊时，每层之间的间隙应控制在1mm左右。在进行单道焊时要保证焊条的直径和角度等参数符合相关标准与技术要求。

3 焊接过程中的工艺控制

焊接过程中的工艺控制主要是指焊接过程中对各种焊接参数进行合理的控制，确保其符合相关的标准和规定，同时还要做好焊接过程中的各项工作，确保其符合质量标准，只有这样才能提高大直径供热管道焊接质量。1)进行焊接时必须要按照相关的规定和规定进行操作，对其进行严格的管理，按照相关的规定来保证其焊接质量；2)进行焊接时要采用合理的工艺参数，在焊接过程中，要控制好温度和速度，确保其符合标准要求。要控制好不同的焊条、焊丝与焊剂之间的匹配度，同时要保证在焊接时各层之间的温度差不大于10℃；3)在进行焊接时要注意对其进行保温处理，保证其不会受到外界温度影响而降低其质量。

3.1 预热

在进行焊接之前，必须要对管口进行预热，预热的目的主要是为了提高焊接部位的温度，让焊道表面能够达到一个较好的状态，从而确保焊接工作能够顺利进行。预热的方式主要有2种：1)火焰加热。火焰加热是指在焊接前对焊接部位进行适当的预热，从而避免其出现冷裂纹等现象；2)电阻加热。电阻加热主要是指对焊接部位进行一定时间的加热，从而使其能够达到一定温度。在对大直径供热管道进行焊接时，要保证预热温度和预热时间都符合相关规定要求，只有这样才能提高其质量。对于一些特殊的大直径供热管道来说，预热时间还要适当延长，例如直径在800mm以上的焊接管道，预热时间要延长到5～10 min。在进行焊接时要对管道的具体情况进行了解，按照不同情况来选择合理的预热方法，确保其符合相关规定要求。

3.2 焊后热处理

焊接完成后，必须要进行焊后热处理，其目的是为了保证焊接接头在冷却之后，能够得到充分的休息，从而降低其在使用过程中的应力影响，确保其能够正常工作。在进行焊后热处理时必须要注意以下3点：1)选择合适的淬火介质。一般情况下，对于钢材料来说，最好采用水作为淬火介质，对于钢材料来说，最好采用油作为淬火介质；2)焊后热处理要严格控制时间。为了保证焊后热处理能够顺利的进行，焊接人员在对焊接完成之后，要严格控制其热处理的时间和温度，确保其能够得到充分的休息。一般来说，焊后热处理的时间不能超过2h。同时还要注意一点：对于埋弧焊焊接完成之后需要进行焊道退火处理的管道来说，在进行焊接之前还应该对焊道进行充分的加热处理，并适当延长其退火时间；3)做好焊后热处理的记录工作。在对大直径供热管道焊接完成之后，必须要对其进行热处理记录工作，并对整个焊接过程中产生的各项数据进行记录和保存，以便能够为后续施工提供有效资料[4]。

3.3 焊接时注意事项

1)在进行焊接时，要控制好焊接速度，一般情况下，采用小电流进行焊接，同时还要控制好焊接的角度、电弧长度等，以此来提高焊接的质量；2)在进行焊接时要控制好施焊的范围，同时要注意焊接的角度和电弧长度，如果过大的话会导致焊缝变形和表面粗糙等情况的出现；3)在进行焊接时要采用多层多道焊进行焊接，同时还要注意控制好焊接的厚度；4)严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度。适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；5)认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。

要想克服供热管网焊接技术存在的许多不足，就需要技术人员在焊接作业前先熟悉焊接工艺，掌握焊接技术要求。

4 焊接后的处理工作

当焊接完成后，我们要及时对管道进行检查，对需要打磨的部位进行清理，保证表面干净、整洁。如果发现存在裂纹或者气孔等缺陷，我们要及时进行处理，从而确保焊接质量。另外，当我们进行管道焊接时，一定要严格按照焊接工艺和相关规范进行操作，保证焊缝的质量。当焊接完成后，我们还要对管道表面进行打磨，使其光滑整洁。在对焊接完成的管道进行清理时，我们要按照相关规范要求使用砂轮清理。对于直径较小的管道，我们要使用钢丝刷清理管道表面的氧化皮、铁锈等物质；对于直径较大的管道，我们要使用钢丝球或钢丝刷清理管道表面的铁锈和氧化皮等物质。另外，在对焊接完成后的管道进行清洗时，我们还应该注意以下3点：1)清洗过程中一定要采用温水清洗；2)清洗后不能将水直接冲进管道中；3)在对焊接完成的管道进行清理时不能用汽油、松香水等含有腐蚀性物质的清洁剂来进行清洗。

4.1 严把焊接材料关

在进行管道焊接时，我们首先要对材料进行严格把关，选用质量合格、符合要求的焊接材料，避免选用伪劣材料。如果选用劣质的焊接材料，不仅会影响焊接效果，还会对管道造成一定的危害。另外，在使用焊接材料时，我们还要严格按照规定来进行，这样才能保证焊缝质量。在选择焊接材料时，我们可以从以下3个方面入手：1)优先选择专业的焊接公司或者大型的焊接设备生产厂家。这些厂家在进行管道焊接时具有专业的技术人员和先进的设备，可以为我们提供优质的焊接材料；2)在选择管道焊缝焊接材料时，我们要优先选择质量合格的产品。质量合格的产品在质量方面要优于劣质产品；3)在选用管道焊缝焊接材料时一定要严格按照规定进行。如果出现问题需要重新更换材料时一定要及时通知厂家进行更换。否则将会影响整个工程的进展。

4.2 严把焊接过程控制关

在进行管道焊接时，我们要严格按照相关规范进行操作，对焊接过程中的每一个环节都进行严格控制。1)要对焊工进行专门的培训和考核，使其具有一定的焊接经验和技能。如果焊工没有经过专业的培训就上岗，很容易导致在焊接过程中出现一些问题。另外，在施焊之前要对焊接地点、焊接工具等进行检查，确保其符合相关规定；2)在施焊前要清理坡口周围的杂物和铁锈，保证坡口边缘干净；最后，在施焊过程中要保证焊条的垂直度符合要求；3)要对管道内部和外部进行检查：①该对管道内部进行检查；②利用探伤仪器对管道内部进行探伤检查；③应该对管道外部进行检查。

5 焊接质量检测与评定

在进行焊接之前，首先要对焊缝进行外观检查，主要检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。焊缝表面是否平整，有没有出现咬边、未焊透等情况[5]。此外，还应对焊缝的宽度与深度进行检测，如果焊缝的宽度超过标准规定，则不能通过检验。焊接完成后要进行无损检测，主要是对焊缝内部质量进行检查，主要检查内容为：1)焊缝内部的裂纹情况；2)焊接接头处是否有未熔合的情况；3)焊接接头的尺寸是否符合标准要求；4)焊接接头处是否有气孔。如果采用射线检测技术对焊接接头进行检测，则要根据技术标准的要求，选择合适的检测方法和相应的仪器设备。在进行射线检测时，需要对检测部位进行清洁与干燥，然后对其进行扫描。

根据相关标准的规定，对于焊接质量评定主要有3种方式：1)按照相关标准要求进行评定；2)按照一定的评定规则进行评定；3)按照一定的评定方法进行评定。在进行焊接质量评定时，首先要对焊件的焊接方式和材质等进行了解，然后根据相关标准规定选择合适的焊接方式，并按照一定的检测方法对焊接接头进行无损检测。在焊缝内部质量检测时，要对焊道是否有裂纹、气孔、夹渣等缺陷进行检查，并按照相关标准规定进行评定。在焊道内部质量检测之后，还要对焊缝是否存在未熔合的情况进行检查。