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      可達性差的結構焊接時要注意些什麼?

      對于焊接結構件要使每條焊縫都能施焊,必須保證焊縫周圍有供焊工自由操作和焊接裝置正常運行的條件,這就叫焊接可達性。在實際焊接過程中,有一些焊接部位不容易接觸到,那就是其焊接可達性較差,給焊接操作者帶來不便和困難。為了保證可達性差的條件小焊接質量,要制定好相應的焊接工藝措施,充分利用輔助工具完成多障礙、操作空間狹窄、可達性差的結構焊接,其主要的工藝措施有:
      坡口形式
       
      坡口的加工方法,對于簡單、工作量小的可采用人工坡口,主要使用锉削、磨削等辦法。坡口機坡口,它主要用于管徑較大、壁厚大于5mm的較規整的管道坡口。火焰切割坡口,用于大管徑、厚壁管和現場作業的坡口,可用氧-乙炔火焰、等離子弧或激光切割加工坡口。這種坡口形成了表面氧化層,必須進一步修磨。
       
      焊條電弧焊闆厚6mm以上對接時,一般需要開坡口,對于非常重要的結構,闆厚超過3mm就得開坡口。厚度相同的工件常用的坡口形式有:Y或U形單坡口,可達性較好,但焊後角變形大,焊條消耗量也大些;Y或U雙面坡口,受熱均勻,變形較小,焊條消耗量也較小。在闆厚相同的情況下,雙Y形坡口比單Y形坡口節省焊接材料近1/2,但必須兩面都可焊到,所以有時受到結構形狀限制。U形和雙U形坡口根部較寬,這樣容易焊透,并且焊材消耗量也較少,但坡口制備成本較高,一般隻在重要的結構中使用,根據現場操作空間、障礙形式等情況加以選擇。
       
      焊前預熱
       
      預熱能減緩焊後的冷卻速度,有利于焊縫金屬中擴散氫的逸出,避免産生氫緻裂紋;同時也減少焊縫及熱影響區的淬硬程度,提高了焊接接頭的抗裂性。預熱可降低焊接應力,均勻地局部預熱或整體預熱,可以減少焊接區域被焊工件之間的溫度差(即溫度梯度);這樣,一方面降低了焊接應力,另一方面,降低了焊接應變速率,有利于避免産生焊接裂紋。預熱可以降低焊接結構的拘束度,它對降低角接接頭的拘束度尤為明顯,随着預熱溫度的提高,裂紋發生率下降。
       
      預熱溫度和層間溫度的選擇與鋼材和焊條的化學成分有關,還與焊接結構的剛性、焊接方法、環境溫度等有關,應綜合考慮這些因素後決定。另外,預熱溫度在鋼闆厚度方向的均勻性和在焊縫區域的均勻性,對降低焊接應力有着重要的影響。局部預熱的溫度,應根據被焊工件的拘束度情況而定,一般應為焊縫周圍各4倍壁厚,且不得少于150~200mm。如果預熱不均勻,不但不能減少焊接應力,反而會出現增大焊接應力的情況。
       
      焊後去應力
       
      在可達性差的焊接過程中,由于焊接過程本身加熱和冷卻的不均勻性,以及結構的特殊性,産生拘束或外加拘束,在焊接結束後,在構件中總會産生焊接應力。去應力熱處理就是使焊好的工件在高溫狀态下,其屈服強度下降,來達到松弛焊接應力的目的。常用的方法有兩種,一是整體高溫回火,即把工件整體放入加熱爐内,緩慢加熱到一定溫度,然後保溫一段時間,最後在空氣中或爐内冷卻,用這種方法可以消除80~90%的焊接應力。另一種方法是局部高溫回火,即隻對焊縫及其附近區域進行加熱,然後緩慢冷卻,降低焊接應力的最高值,使應力分布比較平緩,同樣起到部分消除焊接應力的目的。還有一種叫後熱處理,它是指焊接工作停止後,立即将工件加熱到一定溫度(300~400℃),保溫2~4h,使工件緩慢冷卻,以加速氫的逸出的一種熱處理方法。
       
      降低變形和殘餘應力
       
      焊後緩冷就是對焊後工件設法保溫(如放于石棉布或生石灰中),讓工件緩慢冷卻,以消除内應力,緩冷對于高碳鋼、合金鋼、鑄鐵工件更為重要。對一些要求較高的工件,為消除焊後殘餘應力,可進行消除應力退火,即将焊後工件放于加熱爐中緩慢加熱至一定溫度,并保溫一段時間,然後在空氣中或随爐冷卻。
       
      錘擊焊縫,當堆焊層或焊縫處在赤熱狀态時,用小手錘敲打焊縫,以抵消焊縫金屬及熱影響區金屬的收縮力,從而減小或消除内應力,減小或矯正變形。錘擊焊縫部位還可改變金屬組織内分子排列情況,提高金屬的力學性能和耐腐蝕性。延展性能好的焊縫金屬,效果更好,通常對于底層和表面層的焊縫不錘擊。
       
      錘擊時,要選擇恰當的溫度範圍,有些金屬在一定範圍内強度異常低,有些金屬則具有脆性。比如,鋁在溫度升到400~500℃時,其強度幾乎喪失;青銅鑄件當溫度升到550~650℃時,其強度也變得很小,這時十分輕微的敲擊就能将工件敲壞;鋼材材料在300500時有脆性,也不能敲擊;含磷高的鋼鐵材料,在冷态敲擊時容易産生裂紋。
       
      敲擊要領是:一般鋼鐵材料,800℃時錘擊效果較好,随着溫度下降錘擊裡量也應減小,300~500℃時不允許錘擊,冷焊縫的錘擊應在300℃以下進行。錘擊時,盡可能地向焊縫的橫向錘擊,以便焊縫金屬作橫向伸展,來達到抵消焊接時産生的應力,錘擊要輕快均勻。
       
      安全操作
       
      可達性差的空間焊接作業的危險性要比平常焊接作業大的多,更應重視安全生産,真正做到“安全第一”。它不僅取決于系統請洗,置換處理程度,機構的内外部複雜程度,還與施工進度、難度、勞動組織協調等密切相關。簡單地說有以下幾個方面:
       
      徹底隔離,焊補容器管道時,焊接部分必須與生産部分隔開,并派專人看守。徹底置換,常用氮氣二氧化碳蒸汽或水置換容器或管道内的介質,并符合國标GB21-2002。徹底清洗,焊補前将容器管道内的可燃易燃易爆有毒有害介質清理幹淨。徹底監測,在焊前焊中都要對焊接處内外氣樣進行不間斷監測。動火證,在焊前必須辦理動火證,明确動火程序,落實安全措施,并通知企業消防組,參考标準GB12710-2008,HG23011-1999。
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