Q345B大型双拼钢管焊接工艺

舒芳+于振江+戴刚平+王娟娟+王涛

摘要：本文以管径2200mm，壁厚28mm的Q345B大型双拼钢管为对象，从焊前准备、焊接工艺及操作要点等关键参数进行了规范化，使埋弧焊管的一次合格率提高到了98%以上，避免了二次或多次修补，极大地提高了埋弧焊管的焊接质量和生产效率。

关键词：Q345B；大型双拼；焊接工艺

前言

在我国特高压输电工程快速发展的过程中，陆续出现了一批跨海、跨桥的高塔，相对于普通的钢管塔，此类塔对钢管的规格和加工技术提出了更高的要求，如220kV舟山与大陆联网输电线路370米高塔，最大管径达2000mm，壁厚达25mm。作为承载主材，钢管纵焊缝质量的好坏对整塔的承载能力和整体强度起决定性的作用。因此，制定合理的制作工艺，确保钢管的焊接质量至关重要。本文以管径2200mm，壁厚28mm的Q345B大型双拼钢管为对象，从焊前准备、焊接工艺及焊接操作要点等方面进行了规范，以便为铁塔行业大型钢管的制作提供参考。

1 焊接性分析

Q345B是典型的低合金高强钢，在输电铁塔中得到了較多的应用。由于添加了少量的V、Ti、Nb微量合金元素，其综合机械性能较好。28mm厚Q345B钢的化学成分及力学性能见表1。

钢的焊接性好坏可通过碳当量进行判断，根据碳当量（Ceq）计算公式：Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15，计算可得Q345B的碳当量为0.38，表明其焊接性良好。

2焊接工艺的选择

2.1焊接方法

根据国内铁塔厂家直缝埋弧焊管的实际生产条件，选用富氩气体保护焊打底，埋弧焊填充、盖面。钢管焊接严格执行GB 50661-2011《钢结构焊接规范》、DL/T 646-2012《输变电钢管结构制造技术条件》和Q/GDW384-2009《输电线路钢管塔加工技术规程》，纵缝应进行100%的无损探伤检验，且达到二级焊缝质量要求。

2.2坡口尺寸

钢管纵缝选用V形坡口，坡口角度40°，根部间隙和钝边均为0-1mm。为提高生产效率和坡口开设精度，采用下料和坡口开设同时进行的方法，主要通过专用下料轨道模具，采用火焰切割设备对其进行加工，坡口精度控制在±2°。

2.3焊接材料

富氩气体保护焊（GMAW）选用直径为φ1.2mm 的ER50-6焊丝，保护气体为85%Ar+15%CO2；埋弧焊（SAW）选用直径为φ4.0mm的H08MnA，外焊焊剂选用HJ431，内焊选用SJ101。

3 焊接工艺的实施

3.1焊接准备

3.1.1 焊前准备

（1）焊前将坡口及其两侧20-30mm范围打磨干净，直至露出金属光泽，确保无油渍、铁锈、水份、氧化物或其他有害的物质。

（2）HJ431和SJ101焊剂使用前须分别经250℃和350℃烘干2h，且在120-150℃保温箱存放，随用随取。

3.1.2 合缝定位焊

（1）沿拼缝进行合缝定位焊，定位焊材料、工艺与正式焊接相同，定位高度不宜超过正式焊缝高度的2/3，通常为3-6mm，定位焊缝长度宜为100-150mmm，定位焊应均匀分布，间距800-1000mm。

（2）定位间隙控制在0-1.5mm，纵向和径向错边控制在0-0.5mm。

（3）焊接完毕，焊工应对定位焊缝进行自检，对起弧、收弧处产生的气孔、弧坑等须进行打磨出来，防止产生夹杂、裂纹、等缺陷。

（4）合缝定位完毕，在纵缝两端分别安装引弧、熄弧板，规格为300×150mm，板厚与管壁厚相同，引弧、熄弧板的坡口形式及尺寸与钢管纵缝相同，以利于焊缝的顺利过渡。

3.1.3焊接操作

焊接过程中，焊接操作人员需严格按照相应的焊接工艺卡执行，焊接工艺参数如表2所示，各焊层的操作要点如下：

表2 焊接工艺参数

（1）富氩气体保护焊。为便于操作，将焊缝放置于横焊位置。焊接时第一层打底采用小电流短路过渡，控制好熔池的温度，防止产生烧穿和焊瘤缺陷。焊时焊枪与工件表面呈70-80°，从而有利于焊丝熔滴的过渡和气体对焊缝熔池的保护。焊接过程中焊枪和焊丝可稍作横向摆动，保证坡口两侧熔透。在接头部位，要用手提砂轮打磨弧坑，将弧坑处的收弧裂纹和气孔等焊接缺陷清除，然后继续引弧焊接。

（2）埋弧焊填充、盖面、内焊。为便于焊丝的熔滴的高质高效过渡，焊枪头离工件距离20-30mm，焊丝伸出长度30-40mm，同时将焊剂层高度控制在20-30mm。内焊时，为保证内焊熔透，消除打底焊可能产生裂纹、夹渣等缺陷，焊接电参数比填充、盖面稍大些。为避免焊接接头在使用中产生应力集中，焊缝余高控制在1-2mm。

4焊接检验

钢管焊接完成后，由外观质量检测人员依据GB50205-2001《钢结构结构施工验收规范》进行外观检查。针对大型钢管，应由无损检测人员依据GB/T11345-2013《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》对钢管纵缝进行100%超声波检测，焊缝应达到B级检测的Ⅲ级质量要求。针对上述大型钢管整个工艺流程的规范化，实际生产中，其二级质量的一次合格率达到了98%以上，避免了二次或多次修补，极大地提高了埋弧焊管的焊接质量和生产效率。

5结论

厚壁大型双拼Q345B埋弧焊管的焊接工艺，可以在焊接过程中有效避免气孔、夹渣、裂纹等缺陷的产生，可使焊缝二级质量的一次合格率提高到98%以上，有效保证了埋弧焊管的焊接质量和生产效率。

参考文献：

[1]陈裕川.低合金结构钢的焊接.北京：机械工业出版社，1992.

[2]杜兵，秦建，费大奎.焊接热输入及应用[J].焊接，12：9-11，2012.

[3]Q/GDW 384-2009 输电线路钢管塔加工技术规程[S].

作者简介：

舒芳，性别：男，出生年月：1982.05.10，民族：汉，籍贯：山西长治，学历学位：大学本科，职称：中级.endprint