城市排水管道焊接缺陷及预防措施.pdf

Academ I C 学术 城市排水管道焊接缺陷及预防措施 5 1 0 4 3 0 广州市自来水工程公司 一 f -3 调林 摘要 ： 随着经济发展对城市基础设施排水系统的要求越来越高 ， 近年来由于管网建设落后导致内涝频现 ， 城市排水管网系统的升级改造势在必行。 其中钢制排水管道应用广泛 ， 本文对排水管道焊接过程中的常见缺陷、缺陷危害及其预防措施进行了分析。 1 城市排水系统现状 城市排水是现代化城市不可缺少的重要基 础设施，是城市的 “ 地下血脉”。发达国家城 市排水系统规划建设较早， 现 已发展较为成熟， 美 国城市排水管道 长度在 2 O l O年大约为 1 5 o万 k m ，人均长度为 4 m以上，城 市排水管网密度平 均 在 1 5 k m k m 2以上。截止 2 0 1 2年底，我 国城 市排水管道长度总量为 3 7万 k m ，城市排水管道 密度为 9 0 k m k m 2 ，城镇人均排水管长度仅 0 5 7 m 。与发达国家相比，我国城市排水管网不论是 总量，还是人均 占有量和管网密度均落后，且 差距悬殊。随着我 国经济的快速发展，未来的 十几年我 国城市排水管网系统的建设将有令人 振奋的发展。 2 管道焊接常见缺陷的危害及预防措施 ( 1 )气 孔 气孔一般呈圆形或椭 圆形， 内壁洁净光滑。 气孔可以在焊缝 内部，也可以穿透到焊缝表面， 或者两种都有 。产生气孔 的原因很多，如母材 周围的铁锈和油污未清理干净；焊接时焊缝大， 熔池深，气体从熔池中溢出困难；当采用未经 很好烘干的焊条进行焊接时，使用交流 电源， 焊缝最 易出现气孔；焊接速度增加，焊接电流 增大，电弧电压升高都会使气孔倾向显著增大。 气孔属于体积性缺陷，它主要是 削弱焊缝 的有效截面积，降低焊缝的机械性能和强度 ， 尤其是焊缝的弯曲强度和冲击韧性，同时也破 坏了焊缝金属的致密性，应 力集中，也易诱发 裂纹等更严重的缺陷。 预防措施是焊接前应按规定烘干焊条，仔细 清除坡口及母材表面的上的铁锈和油污等杂质； 采用合适的焊接工艺参数；在室外焊接，气体保 护焊时当风速超过 2 m s时，要设置防风措施。 ( 2)夹渣 夹渣缺 陷分单个 与条状两类。有的外形不 规则，有的呈球状，他们都是焊缝金属中残 留 的外来 固体物质。夹渣形成 的原因一般是：由 于焊接 电流太 小，以至于液态金属和熔渣分离 不彻底 ，焊接速度太快使熔渣来不及浮起；焊 件的坡 口设计不合理，坡口的角度太小；多层 焊接时清渣不彻底；焊件坡 口处杂质及油污和 有机物质清理不彻底：手弧焊时焊条角度不正 确等 。 1 6 6 M a c h i n e C h i n a中国机械 夹渣的危害是影响 了焊缝金属的致密性及 连贯性，易引起应力集中，并且可能成为一种 裂纹源 ：夹渣缺陷有尖锐的边缘，同时也会 因 减少焊缝的有效截面积而降低焊缝机械强度、 塑性 、韧性和耐腐蚀的能力以及疲劳极限。 预防措施是设计合理的焊接坡 口，焊前要 严格清理母材坡 IS 及附近的油污、氧化皮等； 多层焊时特别要注意前道焊渣 的彻底清理：选 择适 当的焊接规范，采用具有 良好工艺性能的 焊条 ，正确选用焊接电流和运条角度，防止焊 缝金属冷却过快；焊接过程 中不断地搅动熔池 中的熔化金属，促使熔渣与铁水分离。 ( 3 )裂纹： 对焊接接头质量影响最大的缺陷是裂纹， 裂纹的产生可 以由不适 当的焊接工艺、焊 工技 术或材料所致。裂纹分为热裂纹和冷裂纹。热 裂纹一般是在焊缝金属结 晶过程中形成的，是 应力对焊缝金属结晶过程作用的结果，冷裂纹 是焊缝冷却过程中出现的，它可在焊接后立即 出现，也可在焊接后较长时间后出现。 裂纹是焊缝 中危害性最大的一种缺陷，尖 端是一个尖锐的缺 口，应力集中很大，任何焊 缝都不能允许有裂纹 出现，一经发现 必须马上 返修。 热裂纹的预防措施是控制钢材及焊条 中的 有害杂质的含量即碳 、硫、磷的含量，减少溶 池 中低溶点共晶体 的形成；预热 以降低冷却速 度 ，改善应力状况：采用碱性焊条以降低焊缝 中的杂质含量，改善焊缝金属组织；冷裂纹 的 预防措施是首先从减少氢元素的来源入手，焊 接是采用碱性焊条，焊条在使用前必须按规 定 进行烘干、保温：对接头部位必须先清除油污、 水分和锈蚀 采用焊前预热、 焊后热处理等措施 ， 以利于氢的溢出。 ( 4 )未焊透 未焊透属于一种面状缺陷，通常都是为裂 纹类缺陷。主要是焊缝坡 口钝边过大，坡 口角 度太小， 焊根未清理干净焊接时有磁偏吹现象， 或 电流过大，焊件金属尚未充分加热时，焊条 已急剧融化：层问或母材边缘的铁锈、氧化皮 及油污等未清理干净，焊接位置不佳，焊接可 达性不好等 。 未焊透的存在会导致焊缝的有效截面减少， 从而降低焊缝的强度 。在应力主要作用下很 容 易扩 展形成裂纹导致构件破坏。若是连续性 未 焊透，更是一种及其危险的缺陷。所以焊缝 中 的未焊透是一种不允许存在的缺陷。 预防措施是正确选用和加工坡 口尺寸，保 证必须的装配间隙，正确选用焊接 电流和焊接 速度，认真操作，防止焊偏等。 ( 5 )未熔合 未熔合发生在焊道之间或焊道与母材之间， 通常 是因为被焊部位未能完全熔化结合或液态 金属流动不充分所造成的。主要是焊接 电流过 小，焊接速度太快，使母材坡 口或先焊 的金属 未能完全熔化 。 未熔合其实质就是一种虚焊现 象，从而导 致焊缝的有效截面积减少，在交变应力高度集 中的情况下致使焊缝的强度降低，塑性下降， 最终造成焊缝开裂 。 预防措施是焊前对坡 口周围进行认真清理， 去除油污和铁锈；加强层 间清渣；正确选择焊 接工艺参数；防止焊条偏心，注意焊条摆动等。 ( 6 )咬边和焊瘤 主要是由于焊接工艺参数选择不当，一般 讲 ，焊接速度过快，容易产生咬边，当焊接速 度过慢，容易产生焊瘤。咬边最大的危害是损 伤 了母材，使母材有效面积减少，也会 引起应 力集中。预防措施是选择正确 的焊接电流及焊 接速度， 电流不宜过大，且控制弧长，尽量采 用短弧焊接 ， 掌握正确的运条方法和运条角度。 3 结语 对于新建、扩建的排水管道焊接过程中， 建立焊接质量管理体系、实行全面质量控制， 是影响管道焊接质量的关键环节。本文主要针 对管道焊接常见缺陷进行 了分析，并提出了几 点相关的预防措施，旨在能够在理论方面与大 家进行探讨。 参考文献 1 中国机械工程学会焊接学会焊接手册 ( 2卷 ) M 北京：机械工业 出版社，2 0 0 1 2 周振丰，张文钺 焊接冶金与金属焊接 性 M 北京：机械工业出版社，1 9 8 8 3 顾纪清，阳代军管道焊接技术 M 北京：化学工业 出版社， 2 0 0 5