浅析大直径管道水平固定手工电弧焊焊接方法

胡效国

摘要：大直径管道在自来水给水管网过河铺设中应用比较广泛，该管道采用Q235，6mm厚的板材做成直径300mm的螺旋管。由于保养不当，长期日晒雨露，管道接头部位极易氧化生锈，甚至锈穿，导致漏水。浪费水资源，影响漏损率。现将近几年在工作经验积累的基础上，就大直径钢管的换修总结的一套较适用的焊修工艺。通过实践检验该焊接工艺符合项目的设计要求，满足了实际工作的需要。

关键词：焊接;检验

2018年10月一施工单位在河道疏浚工程整治中，不慎用挖机将一供水管道挖破，造成管道下部断裂，漏水严重，使管网无法正常供水。为实现快速修复，以不影响居民生产、生活为出发点，经过仔细思考与研究，成功的利用现有的普通设备进行管道换修，而修复后效果良好，及时的保证了正常供水。通过实践检验得知，在艰苦条件下以及时间紧迫时，利用简单的设备，采用适当的焊接工艺也能够有效实行野外抢修，保证城市及时正常供水。

一、焊缝分析

对于管道的焊修，要根据管道的损坏程度选择不同的焊修方法。对于一般破损度不是很严重的情况，可采用直接焊补或用加焊补板（小面积）的方法焊修;当破损严重，再加上严重变形时，通过常规的焊补方法是无法进行修复，必须采取换补方法进行换修。通过分析，对管道修复时我们面临以下几个问题：

1、变形严重，破损的位置在管道的下方;

2、焊接操作不方便。

经过仔细分析研究，最后决定采用换管焊法进行焊修。焊修中需要把破损、变形的管道用气割割下来，再用一截新的管道进行换补焊。这种方法的优点是设备简单、焊前不用预热、焊接过程中不用辅助加热。这不仅大大的缩短焊补时间，提高了维修效率，并且焊后不用回火处理等。

二、焊前准备

1、场地准备

用挖机把管道周围的土挖走，以能够方便操作为好。

2、管道的清洗

先用铲刀和湿抹布将管道破损变形地方的泥沙抹洗干净，然后将需要换焊的母管长度画好线、量好长度，再用钢丝刷将管道画好线的四周的油漆和锈斑清理干净，防止在气割过程中油漆燃烧，最后用气割割下。

3、换管的制作

用气割割一截与割下的母管略短5mm同样材质（Q235A）的换管。为了使装配时下面的间隙为2.5mm上面的间隙为3.2mm时，用角磨机把管道上面两端各多磨掉0.7mm。

4、v型坡口的制作，及管道的清理

用角磨机将管道的两端先磨平，然后再磨成v型坡口，在磨v型坡口时应注意以下几点：

（1）坡口面角度32°± 2°;

（2）钝边的厚度1-1.5mm之间;

（3）管道的清理，管道坡口及距坡口不小于20mm内外壁均需要清理油漆、锈等，使其呈金属光泽。

三、焊接设备及材料、电流的选用

1、采用逆变直流弧焊机，焊接采用反接法。

2、选用E4303酸性焊条，直径Φ2.5mm、Φ3.2mm。焊条在使用之前应将焊条在150℃下烘干。

四、焊接操作

完成上述准备工作后，便可以焊接了。

1、装配定位焊

首先将管道母管一端与换管一端下端进行定位焊，焊点大约在10mm左右长，一端定位好后再定位焊另一端，每端定位3点。在装配定位时应注意管道下面间隙保持2.5mm，上面间隙保持在3.2mm，管道軸线尽量对正，尽量减少错边量（管道组合后错边量应小于1.2mm），尽量减少在相当于“时钟6点“位置的错边量，以保证间隙符合工艺要求。

2.焊接方法

管道水平固定位置焊接分两个半圆进行。右半圆由管道截面相当于“时钟6点“位置（仰焊）起，经相当于“时钟3点”位置（立焊）到相当于”时钟12点“位置（平焊）收弧。焊接顺序是右半周，后焊左半周。焊接时，焊条的角度随着焊接位置的变化而变化。

3.打底焊

打底焊采用断弧逐点击穿法焊接。由于焊件在未焊前温度较低，焊条在坡口一侧（相当于“时钟6点”）位置引燃电弧后，马上压低电弧，将焊条移动到起焊点。焊条前端对准坡口中心，将焊条向上顶，并做左右稳弧动作，借助电弧吹力击穿坡口钝边，当形成熔池听到管内发出电弧穿透声后，第一个熔池即形成。熔池形成后焊条回到熔池中间位置迅速灭弧。当第一个熔池金属变成暗红色时，焊条立即在熔池中间位置引然电弧，然后做小的横向摆动将焊条移到融孔，击穿两侧坡口钝边，形成新的融孔熔池后回到熔池中间位置灭弧。用断弧法逐点进行焊接。在仰焊区段内焊接时，焊条要顶住钝边外沿，电弧压的越低越好，以保证管内金属饱满，防止产生内凹。在立焊、平焊位焊接时焊条向坡口里面压送应浅些，防止产生焊瘤。另外每一根焊条焊完灭弧前，应注意向熔池少量填充2-3滴铁水在熄弧，防止产生弧坑缩孔。

接头时应尽量采用热接法，即快速换焊条。在熔池还有足够温度时，在熔池后面焊道上5-10mm处引燃电弧，焊至熔孔压低电弧，做一个稳弧动作，击穿坡口钝边。当听到管内焊透电弧声后，即可正常断弧焊接，焊至相当于时钟12点位置时，应越过中心10-15mm再收弧。

右半周焊好后，为了保证接头质量，可用锯条或扁铲将起焊点和收尾处加工出一个10°-15°斜坡。左半周焊接接头时，采用搭接，即起弧点润然越过中心10-15mm，电弧引燃后压低电弧，运条至起焊点斜坡处，将焊条上顶并做稳弧动作，把熔池送至背面，形成融孔熔池后即可进行正常焊接。当焊条焊到右半周收尾要接头时，应注意将焊条仰角度逐步调整为80°-90°，焊条前端对准起弧点，并稍用力下压电弧做一个稳弧动作，听到背面发出电弧击穿声时稍作停留使熔池饱满，焊过中心线5-10mm处，可灭弧。

打底层焊完后，将打底层焊缝上的融渣、飞溅、接头凸出等用扁铲清理干净、平整，以防止其他焊接时出现夹渣和未融合。

4.填充焊

填充层采用连弧焊接，焊条角度与打底层焊相同。仰焊、立焊、平焊焊接接头都要互相错开。引弧方法也与打底层焊相同。运条方法采用月牙形或锯齿形运条。焊条在坡口两侧停留时间长一些，在中间位置时速度要快，这样才能防止坡口两侧出现夹角和夹渣。仰焊起头一定要薄，这样才好接头。收头时，焊条要在焊缝中心位置，采用灭弧的方法在熔池中少量填充2-3滴铁水，再熄弧。

填充层焊接时，层与层之间清理要仔细，焊接时焊条角度要随着焊接空间位置的变化而变化，最后一层焊缝应保证管件坡口边缘不要破坏，低于母材表面1mm左右，形成凹槽。

5.盖面焊

盖面层焊接方法基本与填充层一样，但焊条横向摆动的幅度比填充层要宽。焊接时应注意，焊条摆动幅度要均匀，在坡口两侧电弧压的越低越好，管件坡口边缘融化0.5-1mm，焊条在坡口两侧停留时要确保管件坡口外边融合好，避免产生咬边，以使焊缝成型美观。

五、容易产生的缺陷及防止方法

1.气孔

产生气孔的原因有很多：（1）焊条受潮、药皮变质或脱落、钢芯锈蚀;（2）焊接电流过大造成焊条发红而保护失效;（3）清理不当、焊缝中留有水、油、锈、油漆、气割残渣及含水的尘土等。防止方法：选择合格的焊条，焊前进行烘干，温度不宜过高或过低，焊件的接缝两侧必须清除一切水、锈、油、油漆等杂质，焊接过程中选择合适的焊接电流。

2.夹渣

产生夹渣的原因很多，如运条不当，焊接电流过小，坡口角度过小，焊件上留有锈斑以及焊条药皮的物理性能不当等均会造成夹渣。若多层焊时每层熔渣没有彻底清除也会造成夹渣。避免产生夹渣的主要方法是：采用具有良好工艺性能的焊条正确选用焊接电流，焊件坡口角度不宜过小，焊缝必须清除厚锈以及多层焊时必需层层清除焊渣等。但在操作过程中尚需注意熔渣流动方向，特别是在采用酸性焊条焊接时，必须使熔渣在熔池的后面，若熔渣流到熔池前面，就很容易产生夹渣。

3.未焊透

产生未焊透的主要原因是：焊接电流太小、焊接速度太快、坡口角度太小、根部太高、间隙太小、焊条角度不当及焊件有锈斑等。避免产生未焊透的方法是：正确地选用焊接电流和焊接速度，正确选用坡口形式和装配间隙。

六、焊后检验

焊接完成后用敲渣锤和钢丝刷将焊缝表面清理干净，用5倍的放大镜检查焊缝表面是否有裂纹、夹渣、气孔等缺陷。如果没有再打开水阀检查，10分钟后看焊缝有无渗水、漏水现象。无上述现象说明管道换补焊成功，最后刷上沥青。

七、结束语

大直径钢管水平固定换补焊修复说明一个事实，管道水平固定焊采用普通的焊法、合理的焊接工艺可以达到修复的目的，也可以防止变形、未焊透、气孔等缺陷。并且质量能够达到使用的要求。总之管道换补焊焊接工艺要点是完全融透焊缝、焊缝清理要仔细、焊条焊前要烘干。此次管道换补焊的修复实践整个过程采取合理的焊接工艺，修复后的管道能正常使用、性能良好。这既解决野外设备不全的难题，又为我们实際操作积累了经验，提高生产效率，能降低焊接成本，焊接质量可靠，焊缝成型美观，具有较广阔的应用。

参考文献：

[1]熔化焊接与热切割.中国矿业大学出版社.2017年.

[2]张应立主编.焊接质量管理与控制读本.北京：化学工业出版社.2010年.

[3]刘云龙主编.焊工（技术、高级技师）北京：机械工业出版社.2011年.