水压试验机张力梁焊接技术

谷媛媛+杨雷

摘 要：钢管厂水压试验机张力梁的焊接采用了全新的焊接专项技术，采用电加热带缠绕、全自动加热器控制温度的电加热法，这种方法精确的控制了张力梁的加热及保温的温度，省去了以往施工中采用许多工人长时间的火焰加热的繁琐步骤，保证了一次焊接成功的可靠性，在实际应用中取得了非常理想的效果，这项技术在其他类似的焊接作业中都非常值得推广。

关键词：张力梁焊接；预热；保温；热处理；优点

中图分类号：TH871 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0092-02

1 水压试验机张力梁设备简述

山东烟宝钢管厂管加工线水压试验机的用途是对管材进行水压试验，通过采用水乳胶（类似乳化液）对产品内壁进行施压来测试管材。该生产线设置水压试验机一套，主机部分由美国布朗克斯公司（Bromx/Taylor-Wilson）设计供货，水压试验机共有两根张力梁，长20.6m，端面尺寸为400×190，总重30吨，每根张力梁分两段供货，两道接口现场焊接，接口要求精度高，焊接难度大。在美国布朗克斯公司所制造水压试验机的安装过程中，张力梁焊接是最为重要的一个环节，因此外方对我们提出了极为苛刻的要求，必须一次焊接成型并检验合格。

2 焊接难点及解决办法

其中安装的难点在于，根据外方提供的技术资料中，由于张力梁的材质是美国标准的一种优质中碳钢（与我国的45#钢相近），在两根梁的对接时就只能用对焊件加热到一定高温后进行保温焊接的方法，外方以往的张力梁焊接均采用火焰加热保温焊接工艺，这种工艺效率低，人力物力投入大，焊接保温温度难以控制所以焊接质量无法得到保障，一次焊接成功的几率不高，为此我们在对烟宝钢管厂的水压试验机张力梁焊接时采用了我们设计的全新的焊接专项技术，采用电加热带缠绕，全自动加热器控制温度的电加热法，这种方法精确的控制了张力梁的加热及保温的温度，省去了采用许多工人长时间的火焰加热的繁琐步骤，保证了一次焊接成功的可靠性，在实际应用中取得了非常理想的效果。

3 电焊条存储

（1）电焊条选用型号J506。（2）电焊条使用前在干燥微波炉以177℃（350华氏）干燥3小时。（3）对于从干燥炉拿出并暴露在空气中30分中的焊条需重新送入干燥炉进行再次干燥。（4）再次干燥焊条仅能1次。

4 焊前预热

（1）我们采用在焊接区域采用电感应设施进行加热（图1所示），对张力梁缠绕加热瓷环，并在缠绕部位使用保温棉、石棉布、耐火砖进行包裹，这样既容易升温又不容易使焊接件冷却，更有利于加热、预热和保温，和对焊接人员进行保护，减少烘烤程度。电加热还有一个最大的优点就是控温精确，可以始终保持在焊接所需温度。加热磁环可准备两套，一用一备。（2）在梁上焊接区域每个方向3组螺栓中稍微松开第1组螺栓。（3）在加热和焊接过程中每次拿掉焊缝附近 2个螺栓以允许膨胀。（4）加热梁到245℃（473华氏）～260℃.加热速度绝对不能超过10℃/小时。（5）在预热和焊接时全过程采用测温仪检测温度。（6）在焊接前245℃～260℃保持温度約2小时，即可拆去焊口部位的保温材料，准备焊接。

5 焊接顺序

（1）预热在达到预热温度后，我们在实际操作时一个电焊先从底部在引弧钢板上焊接.在引弧板焊接，使焊工在焊接敏感区域外打断焊弧.引弧板还可剔除焊接头末端焊渣。（2）在张力梁接头底侧区域纵向焊接几道.焊接底部首先使得对刃部区域容易进行修磨.在每道焊接后，用尖锤去除焊缝脊棱和尖角.用钢丝刷清扫焊珠表面以剔除残碳和夹杂物.检测2道之间焊接区域温度.焊接过程层间温度不允许降到245℃（473华氏）以下或超过260℃（500华氏）。（3）底部焊接五道左右，再打磨掉张力梁接口处的刀刃部位。（4）在上部纵向焊接几道，然后在底部焊接几道，来回交替进行至完成整个接头焊接，此时就需要两个焊工同时进行焊接作业.对每道焊缝而言遵循上述的清扫和温度检测工序。（5）使用仪器检测温度.在焊接张力梁时焊口的温度会很高，如果焊接部位温度超过260℃，允许自然冷却焊接区域.在焊接部位温度冷却到245℃和250℃之间后在焊接。经过张力梁的焊接时间我们得出两个焊工一上一下不间断焊接，约13个小时焊接完成一根张力梁焊口。

6 焊后热处理

（1）在焊后热处理之前，烧化焊接引弧板，然后修磨梁边沿，留一点用于最终修磨、找平。（2）焊接完成后，根据外方提出的技术标准是“保持焊接区域温度在260°C±4°C.约8小时”，但在实际操作过程中我们总结的经验保持260℃±4°要求极为苛刻，我们采用电加热工艺已非常先进，在不考虑停电、加热带损坏等外在因素，都较难保证此温度范围，那外方提出的火焰加热保温就更不可能完成了，因此在实际操作时，我们与外方专家讲明道理，说服外方专家将标准改为245℃～260℃之间保温约8小时，这样就减小了施工难度。（3）当8小时热处理后，用隔热材料包裹焊接区域并自然冷却到室温，即可完成整个焊接过程。（4）最终修磨焊口，采用磨光机将焊口四周打磨光亮。（5）在焊接结束后，根据布朗克斯公司的要求，检查程序采用超声波国标二级检查，两根张力梁焊接探伤一次合格。

7 电加热焊接技术与传统的火焰加保温焊接相比的优势

（1）减少了人力物力的投入、提高效率：电加热保温焊接只需一次性购买专用的配件及设备即可连续不间断的进行加热，无需在焊接时安排专人进行火焰的烘烤加热，也省去了焊接保温过程中更换可燃气体的繁琐步骤，加热设备也可在其他特殊钢焊接作业中使用。根据以往类似工程焊接技术资料，火焰加热张力梁的时间一般在20小时左右达到焊接温度，而电加热只需10小时，这也大大缩短了作业时间。（2）焊接质量得到保证：在张力梁的焊接过程中最重要环节就是加热保温温度的控制，如焊接时温度过高或过低都会对张力梁的金属结构造成影响，温度控制的不好就会造成焊接作业的失败、损坏材料。我们采用了电加热器控制温度，有效的解决了控温的难题，它的升温和降温可精确控制1°C的范围内，并且加热器连接磁环电加热带，将加热带缠绕在加热件上比火焰加热温度更为均匀，从而更好的保证了焊接的质量。（3）使用安全、灵活方便：因为张力梁长度原因，所以只能运抵施工现场后进行组对焊接，因现场的施工条件受限，一般不具备制造厂的专用大型加热设备。而采用电加热张力梁焊接技术使用灵活安全方便，与火焰加热方法相比，无需搬运、更换大量的可燃气体，只需一套加热设备即可完成全过程的加热焊接工作，如果采用火焰加热焊件进行保温，及易烘烤、烫伤焊接工人，但电加热焊件时由于没有明火就可在加热部位包裹耐高温的保温材料，焊工在焊接作业时就能明显降低烘烤的程度，避免烫伤。