锅炉小径管现场焊接的缺欠分析及对策

朱大为

摘 要：在社会经济发展的过程中，电力能源发挥着基础性的作用。其中，锅炉是火力发电设备的重要组成，是压力容器，但需要注意锅炉承压能力和焊接质量之间存在的直接联系。如果锅炉焊接存在缺陷，将会导致锅炉安全隐患不断增加。文章主要就锅炉小径管现场焊接的缺欠及对策进行分析。

关键词：锅炉小径管；现场焊接；缺欠分析；对策

1 引言

电厂锅炉小径管包括：水冷壁、省煤器、过热器、再热器等，这些受热面的管子都是小径管。这些管子的现场焊口既有地面组合焊口也有高空安装焊口。锅炉小径管常见的现场焊接质量缺欠有：未熔合、未焊透、气孔、咬边、内凹、夹渣及焊瘤等，其中未熔合、未焊透、气孔是最为常见的焊接质量缺欠。下面就对未熔合、未焊透、气孔等最为常见的焊接质量缺欠加以详细分析。

2 锅炉小径管未熔合焊接缺陷产生的原因及对策分析

2.1 原因分析

未熔合的实质是指熔敷的焊缝未完全填满接头坡口，或在焊道与焊道之间留有空隙，或在接头根部存在空隙。工程施工中在锅炉小径管焊接未熔合缺欠常发生在水冷壁及包墙过热器等部件，造成的未熔合缺欠的工程原因主要有：（1）母材坡口或先焊的金属表面有铁锈或赃物未清理干净，一部分热量损失在熔化杂物上，剩余热量已不足以熔化坡口或焊道金屬。（2）焊接电流过小或焊速过快，由于热量不足，致使母材坡口或先焊的焊道金属未完全熔化。（3）焊接电流过大，使得焊条过度发红而造成熔化太快，在母材坡口边缘还没有达到熔化温度时，焊条的熔化金属已经覆盖上去。（4）焊条或焊丝的摆动角度偏离正常位置，已被熔化的金属流动而覆盖到电弧作用较弱的未熔化部位，易产生未熔合。（5）焊件散热速度太快，或起焊处温度低，使母材的开端未熔化，而产生未熔合。

2.2 解决对策

（1）加强焊前对坡口、焊丝等表面的清理工作，严格按工艺要求进行清理，做到坡口周围10mm内无铁锈、油污等，减少焊接过程中的热量损失。（2）正确选择焊接规范，焊接电流不应过小，焊速不应过快，保证有足够的热量来熔化母材。但焊接电流也不宜过大，否则焊条过度发红而造成熔化太快，在母材还没有达到熔化温度时，焊条的熔化金属已覆盖上去而造成未熔合。（3）对于散热速度太快的焊件，可采用焊前预热，保持层间温度均匀。（4）焊接操作要正确，焊条角度、焊丝角度及钨极的角度要在焊接的合适位置上。避免产生磁偏吹现象或电弧偏于一方，保证各焊层处均匀加热。（5）具备一定空间位置的焊件，可选用手工钨极氩弧焊摇摆滚动焊法。焊炬稳定且不断滚动，焊接加热热量分散且均匀地进行，可避免产生未熔合缺欠。

3 锅炉小径管气孔缺陷成因分析与应对措施

3.1 成因分析

引起锅炉焊接气孔出现缺陷的原因就是焊接过程中形成气体会在金属液冷却与硬化期间析出，导致完成焊接作业以后，焊缝位置会出现诸多气孔。而焊接气孔缺陷在锅炉焊接方面属于较为常见的一种缺陷类型，一旦焊缝中出现气孔会导致焊缝强度下降，特别是焊缝抗拉强度与屈服强度等相关力学性能，导致安全隐患不断增加。其中，在焊接的过程中，没有全面清扫焊接坡口的区域，就会使得坡口位置的铁锈与油污问题严重，进而在焊接的时候就会使气体量不断提升，特别是焊缝坡口有水分时，在高温条件之下，水气化形成气体就会产生气孔的缺陷。另外，在焊接方面，若选择使用的焊接工艺不合理，也会使得焊缝熔池在冷却的过程中难以及时排除池内气体，进而增加气体气孔缺陷发生的几率。除此之外，在焊接锅炉的过程中，周边的环境和焊接过程中的焊条角度等因素，会引起焊缝气体的形成，进而出现气孔缺陷，对锅炉焊接的质量产生直接的影响。

3.2 解决措施

第一，在焊接作业前要全面清理焊缝坡口附近区域，将焊缝表面锈迹、油污与水分去除掉，以免对焊缝质量带来不利的影响。第二，在焊接的过程中，选择使用的焊接材料应综合考虑母材材质与焊接规范要求，针对焊条与焊剂而言，需借助专业化焊接烤箱进行烘干干燥处理，确保焊接材料与干燥要求相吻合。第三，高度重视焊接过程的周边环境，特别是在户外焊接的时候，要积极采取防风、防雨以及防潮等方式，保证焊接的环境条件与焊接标准要求保持一致。第四，在锅炉焊接的时候，母材材质存在差异，所以必须综合考虑焊接工艺要求，选择焊接使用的电流与速度，且采取必要的预热方法，保证焊接热输入达标，有效地规避完成焊接作业后熔池冷却速度过快所引起的气体排除不及时现象的发生。第五，在选择焊接引弧位置的时候，要尽可能在稍远的位置实施引弧作业。

4 锅炉小径管未焊透缺陷产生的原因及对策分析

4.1 原因分析

焊透的实质是指在焊缝横截面上沿中心线由坡口伸展至接头根部测得的深度。未焊透可理解为焊缝横截面上沿中心线由坡口伸展至接头根部测得的深度不足，存在缺口缺欠。工程中常见的未焊透产生的原因有：（1）母材坡口表面处有油污、垢渍、油漆、氧化皮等杂质，未清理干净。（2）焊件坡口角度太小，坡口钝边太大或应开坡口而未开坡口，组对时未留间隙或留间隙太小。（3）焊接电流小，焊接速度过快，焊条角度不正确，焊条直径过大，母材金属未得到充分熔化。（4）厚壁或合金焊件，预热温度不够，焊件散热太快。其中最主要的原因是管口间的间隙。

4.2 解决对策

（1）焊前认真清理母材坡口表面及周围的油污等杂物，做到坡口周围10mm内无铁锈、油污等。（2）对于水冷壁等管排焊接时，严格控制管排管口组对的最小间隙和最大间隙，使其中最小组对间隙能满足焊接质量要求，最大组对间隙不超过4mm。施焊时，采取先焊间隙较小的管口，后焊间隙大的管口。采用此种顺序焊接既能避免产生未焊透，还有助于减少焊接应力和变形。否则，先焊接间隙大管口，因焊接收缩的作用，最后整个管排中间隙小的管口就会成为无间隙的死口而无法焊接或造成焊接未熔合现象。（3）对于水冷壁管屏每片最后焊的焊口间隙过小而不易保证焊接质量时，可对坡口处重新打磨保证坡口间隙或使用细长型的氩弧焊枪瓷嘴，钨极端部要修磨的较尖锐后进行施焊，以使电弧集中，保证管口根部熔透。（4）对于其他部件的管口焊接时注意点焊定位处的处理，最好要在焊接前把点焊处用角向磨光机进行打磨成斜坡，以便于焊缝的连接，减少未熔合的发生。（5）合理选择焊接参数，操作时焊条角度要正确。对厚壁及合金钢材料焊前要预热。（6）采用内加丝焊接法：改变原来在下面施焊焊工的操作方式，把添加焊丝的工作改由上面的焊工进行。这样，下面的焊工可以集中精力操作焊枪，将电弧始终准确地对准焊缝以确保熔透。为了保证焊丝能够准确地加入熔池，先将焊丝端部按管子直径弯曲，由上面的焊工手持焊丝并将焊丝上提，使其紧贴坡口间隙，然后由下面的焊工引燃电弧将坡口钝边和焊丝同时熔化形成封底焊缝。如此焊出的封底焊缝不仅能实现单面焊双面成形，而且还可以保证焊缝背面的余高不超标，满足水冷壁管内通球的要求。同时可提高焊缝一次合格率和封底效率，并节约焊丝。

5 结束语

总之，锅炉小径管焊接质量于整个锅炉安装质量的意义非同寻常，因此务必做好事前控制，减少焊接缺欠的产生，避免因焊接缺欠造成更大的损失。同时要熟知焊接缺欠产生的主要原因，并采取针对性的措施予以解决，从而全面提升锅炉小径管现场焊接质量，最终全面提升整个锅炉的焊接质量水平。

参考文献：

[1] 韩林生.锅炉制造生产中焊接质量控制和管理[J].中华建设，2017（6）.

[2] 张胜跃. 高压锅炉承压部件接头焊接风险分析研究[D].昆明理工大学，2017.

[3] 王永彪，耿全华.锅炉焊接缺陷的成因分析及应对措施[J].科技创新与应用，2016（32）.