空调水系统氩电联焊质量控制

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1、1空调水系统氩电联焊质量控制空调水系统氩电联焊质量控制上海金鹿建设（集团）有限公司 郭亮摘要：摘要： 施工现场焊接与工厂焊接相比较，有许多特殊性，比如焊接过程易受风、雨、雪、气 温、湿度等自然因素的影响；全位置焊接多等等，故焊接质量控制相对困难。笔者于 2013 年主持杭州数据港 185-5 工程项目期间，考虑到空调水系统焊接工程量大、工期紧 凑、可利用作业空间狭窄、各专业（土建、强电、给排水、暖通、弱电等）交叉作业频繁 等不利因素，把焊接质量列为质量管理的主要控制点，并取得了预期的效果。本文以空调 水系统水平固定焊为例，浅论空调水系统氩电联焊焊接质量控制。关键词：关键词：氩弧焊、手工电弧焊

2、、焊接缺陷、质量控制引言：引言： 氩电联焊即氩弧焊打底，手工电弧焊完成填充层与盖面层。氩弧焊电弧燃烧稳定，热 影响区小，焊接变形少，惰性气体能有效地对金属熔池进行保护，焊渣与飞溅极少，广泛 应用于质量要求较高的管道打底焊接。 水平固定焊属于全位置焊接，一般从仰焊位置起焊，经由仰焊、仰立焊、立焊、立平 焊、平焊等各种位置完成两个半部。焊接过程中，随着焊接位置的变化，要求不停地变换 角度，操作难度较大。 杭州数据港 185-5 工程由上海数据港投资有限公司投资的数据中心，建筑面积 31226 平方米。空调水系统采用氩电联焊工艺，管材为 Q235 螺旋缝焊接钢管与 20 号无缝钢管， 包括冷冻水、冷

3、却水、冷凝水等各型管道。抽样比例不低于 5%射线照相检验，焊缝质量等 级不低于级。 结合现场实际情况，在以下七个方面实施氩电联焊焊接质量控制。 一、一、建立焊接质量管理组织建立焊接质量管理组织 根据建筑工程施工质量验收统一标准GB50300 的要求，施工现场项目部建立健全 的质量管理体系、施工质量检验制度和综合施工质量水平评定考核制度，购置相应的施工 技术标准。在该基础上，根据质量管理体系要求GB/T190012008 及公司质量、环 境与职业健康安全管理手册的要求，把氩电联焊列为关键工序。 在已有质量管理体系基础上，增设焊接质量管理小组，项目经理任组长，为焊接质量 第一责任人；焊接技术负责人

4、为副组长；组员为焊接技术人员、焊接检查人员、无损检测 人员等。 二、二、人员资格控制人员资格控制 本工程焊接施工管理人员及作业人员资格要求如下： 1.焊接技术人员焊接技术人员 焊接技术人员均具有中专及以上专业学历与多年焊接作业管理经验。根据批准的焊接 工艺评定报告，焊接技术人员编制焊接工艺规程与焊接技术措施，并对所有相关人员进行 技术交底。为解决施工现场可能遇到的技术难题，在焊接技术人员中配备焊接技师，直接 参与焊接质量管理。 2.焊接检查人员焊接检查人员2焊接检查人员同样具有中专及以上专业学历，并具备相当的焊接理论知识水平，焊接 经验丰富，其职责是全面检查并控制焊接作业施工现场，负责确定焊缝

5、检测部位，评定焊 接质量，签发检查文件。 3.无损检测人员无损检测人员 无损检测人员已接受国家相关部门专业培训，并考试合格，均持证上岗。根据焊接检 查人员确定的受检部位，焊缝质量检验由无损检测人员完成，并签发检测报告。 4.焊接作业人员焊接作业人员 本单位焊接技能评定委员会负责对焊工进行焊接技能评定，包括基本知识考试与和操 作技能评定，并签发合格证。本项目焊工必须按规定的焊接工艺规程及焊接技术措施进行 施焊，针对施工中出现的质量问题，不定期接受技能培训。一次射线检测合格率未能达到90%的焊工，必须重新进行培训、考试。 三、三、原材料质量控制原材料质量控制 本工程空调水系统采用氩电联焊工艺，即氩

6、弧焊打底，手工电弧焊填充与盖面。母材 为 Q235 螺旋缝焊接钢管（273*7 至 426*9 不等）与 20 号无缝钢管（108*4 至28*3 不等） ；焊条选用 E4303（即 J422 酸性焊条） ；焊丝牌号 H08A。 1.焊条与焊丝 适用标准碳钢焊条GB/T5117、 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 GB/T8110： 焊条与焊丝现场验收，检查质量证明书是否完整，检查外包装是否完整、是否受潮，抽样 拆包检查焊条外观质量，焊丝表面应光滑、整洁。焊材经监理工程师认可，形成记录并随 机抽样送相关单位复验。根据焊接材料质量管理规程JB 3223-83 要求，仓库管理人员 进行必要的基本

7、知识学习，内容为：焊接材料入库验收、保管、烘干、发放、回收。E4303 焊条在使用前在 75150下烘干 12 小时，放入 100150保温筒内，供焊工随取随用。 焊丝使用前应按规定进行除油、除锈及清洗处理。 2.氩气 焊接用氩气的纯度不小于 99.5%，适用标准：氩GB/T4842。 3.氧气与乙炔（切割用） 焊接用氧气纯度不低于 99.5%；乙炔气的纯度为 98%，适用标准：溶解乙炔 GB6819。 4.母材 由于本工程所用母材为优质碳素钢，其焊接性能良好。现场验收时，除了例行检查其 外观、品种、规格、质量合格证明书等外，重点检查、测量管材的圆度与直线度，以控制 组对错边量。管材分规格堆放

8、，试验状态标识实行挂牌制度；在入库、水平运搬与起重吊 装过程中，均采取措施防止管材损坏与腐蚀。 四、四、施工机具控制施工机具控制 1.氩弧焊机 选用 ZX7-400 型手工钨极氩弧焊机，该机型采用 IGBT 功率模块、微晶态合金磁芯和快 恢复功率二极管等作为功率变换及传递的关键器件，电源的动态品质与电弧的动特性良好， 有利于焊接质量的提高。 2.水冷式焊炬 配备 Q7 型水冷式焊炬，考虑到综合成本，喷嘴材料选用高温陶瓷；钨极在在密封式 砂轮上磨削成锥形，端部角度根据焊接电流大小适当调整。 3.手工电弧焊机 由于交流电弧稳定性差，焊接质量不够高，特意购置了多台全数字控制智能逆变整流3手工弧焊电源

9、。其最特点是焊接电弧极其稳定、有良好的引弧性能、优异的焊接工艺适应 性与自动防粘连功能，可提高焊缝的一次合格率。 4.焊钳与接地夹钳 购置新型结构的焊钳，其工作可靠，重量轻，长时间连续焊接后温升低；使用焊接电 缆接头与快速连接器，以减小接触电阻，以改善焊接输出；在实际施工中，焊接地线夹钳 往往被忽视而导致焊接电弧失稳，螺栓夹钳适用于大焊接电流。 五、五、质量通病预控质量通病预控 根据设计文件与技术标准的要求，在焊缝内部缺陷中，裂纹与未熔合是不允许的；而 水平管固定焊的难点是仰焊相背接头、盖面层观感质量控制。本着质量管理“预防为主” 的原则，焊接技术人员编制了质量预控方案，主要针对以下四点： 1

10、.裂纹裂纹 裂纹属危险性最大的内部缺陷，可分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂等等。 Q235 钢与 20 号钢最常出现的是热裂纹，主要表现为纵向裂纹与弧坑裂纹，产生的原因是 冶金因素与应力效果。 裂纹的防治措施如下： a)尽量控制母材与焊条中 S、P、C 等有害杂质的含量； b)适当降低焊接电流与焊接速度，增大熔池的宽/深比； c)对厚壁接头，可考虑适当预热； d)如有必要，在个别位置考虑使用碱性焊条。 2.未熔合未熔合 未熔合不仅减少了焊缝的有效厚度，而且边缘处容易产生应力集中，有可能向处扩展 成裂缝，导致整个焊缝的开裂。按其形成部位可分为侧壁未熔合、层间未熔合与焊缝根部 未熔合。产生的

11、原因主要是焊接电流太低、焊接速度过快、操作不当、电弧磁偏吹、坡口 边缘锈蚀等。 未熔合的防治措施如下： a)提高焊接热输入； b)调整焊丝或焊条位置与倾角，使熔渣始终流向熔池的后侧； c)因采用直流电源焊接，采取措施消除磁偏吹； d)清理坡口侧壁及接缝表面。 3.仰焊相背接头细部处理仰焊相背接头细部处理 在该焊接位置，熔池金属依靠表面张力与电弧吹力吸附在母材表面上，焊接熔池控制 难度相对较大。如果焊接热输入偏大，特别容易出现下垂与焊瘤；焊接输入偏小，又易产 生未熔合与未焊透。前半部与后半部的相背接头尤其应注意操作手法。拟采取的措施为： a)选用直径较小的焊丝或焊条； b)适当降低焊接电流； c

12、)采用适当的运条操作； d)保持合适的倾角。 4.焊接变形控制焊接变形控制 根据经验采用反变形法、调节工艺参数控制焊接热输入、大口径管材对接可实施对称 施焊等均可以达到控制焊接变形的效果。 六、六、施工工艺过程控制施工工艺过程控制 1.焊接工艺评定焊接工艺评定 本单位焊接技师根据拟定的焊接工艺预规程，负责施焊试件，并委托有相应资质的检 测试验单位进行检测试验；焊接技术人员在过程中做好记录，并提交焊接工艺评定报告；4该报告由焊接技术负责人审批。 2.焊接作业指导书焊接作业指导书 焊接作业指导书与焊接技术措施由焊接技术人员编制，由焊接技术负责人向施工班组 进行技术交底。 焊接电流是确定熔深的主要因

13、素，电流太大易出现咬边、焊瘤、气孔或者严重的飞溅； 电流太小易出现未熔合、未焊透、夹渣等缺陷。 在焊条与母材一定时，电弧电压主要取决于电弧长度。电弧过长时燃烧会变得不稳定， 所得到的焊缝质量也较差，电弧过短，则操作相对困难。 当焊条直径、焊接电流和电压为定值时，熔深、熔宽及余高随着焊接速度的增加而减 小。如果焊接速度过快，容易使气体保护作用受到破坏，焊缝冷却的速度太快，焊缝成形 不好；焊接速度太慢，焊缝的宽度显著增大，熔池的热量过分集中，容易产生焊瘤。 以 Q235 螺旋缝焊接钢管 325*8 水平固定焊为例，打底氩弧焊采用直流正接法，工 艺参数如下表：操作项目焊接方法焊接电流 /A钨极直径

14、/mm喷嘴直径 /mm氩气流量 /(L/min)钨极伸出 长度/mm焊丝直径 /mm定位焊氩弧焊1301602.0810810462.5打底焊氩弧焊1301602.0810810462.5填充层与盖面层使用手工电弧焊，采用直流反接法，工艺参数如下表：操作项目焊接方法焊接电流 /A电弧电压 /V焊接速度 cm/min填充层手工电弧焊100125222578盖面层手工电弧焊1051302225783.坡口与组对坡口与组对 当管壁厚度大于等于 8mm 时，在接头端部加工坡口，因只进行单面焊接，故选用 Y 型坡口。采用气割工艺加工，操作时注意尽量减少坡口加工面的沟槽；将凹凸不平处打磨 平整，除去坡口及

15、内外侧的氧化皮、熔渣、毛刺及污垢。组对时对口间隙控制在 2.5mm3.5mm,严格控制无间隙或在坡口内加填塞物焊接；内壁错边量控制：管材壁厚小于 等于 5mm 时，内壁错边量不大于 0.5mm；管材壁厚大于 5mm 时，内壁错边量不超过壁厚 的 10%，并不大于 2mm。 4.定位焊定位焊 定位焊均布四点，应注意避开“时钟 6 点”位置，长度 2535mm。定位焊作为正式焊 缝的一部分，其工艺要求与打底焊相同。完成将两端修磨成缓坡形，使接头连续可靠。 5.打底焊打底焊 在超过“时钟 7 点”位置处引弧，引燃后先不加焊丝，焊枪对准对口间隙中心预热上 下坡口，待上下坡口开始熔化时填充焊丝。焊枪与管

16、材外圆切线的夹角为 70 80，焊丝 与管材外圆切线夹角为 10 15。焊丝作锯齿形运条，在熔池前边缘有规律地送进取出， 保证焊缝单面焊双面成形。 6.填充层焊接操作要点填充层焊接操作要点 填充层使用手工电弧焊。为了控制焊接变形，可组织两名焊工在两侧同时施焊。在彻 底清除底层焊道表面飞溅与焊渣后，超过“时钟 6 点钟”方向约 1015mm，焊条直击法在5仰焊缝坡口边缘引弧，移至焊缝中间用长弧烤热起焊处 23 秒，迅速压短电弧建立第一个 熔池。铁水要薄，熔池应浅，然后用锯齿形或月牙形摆动手法施焊，焊条摆动至两侧坡口 时稍作停留，当运条至仰焊爬坡处时适当加快速度，可运用顶弧焊接。焊后半部之前，用 磨光机把仰焊、平焊处接头位置修磨成缓坡形，以保证仰焊相背接头与平焊相向接头的施 焊质量。填充层高度约比母材低 1mm 左右。 7.盖面层焊接操作要点盖面层焊接操作要点 盖面层焊接焊接电流可稍大，操作手法与填充层手法基本相同，熔池始终保持椭圆形， 大小要一致。应特别注意焊缝余高及宽