管道焊接与补漆施工工艺
来源：建筑工程技术与设计 2015年4期
【摘要】随着中国城市化发展，大型商业建筑正处于高速发展阶段，而中央空调又是现代化建筑必不可少的重要设备之一。空调管道的连接采用焊接，焊接过程中要注意焊接变形和防腐处理，本文叙述了施工现场管道焊接和补漆的工艺流程和需要注意事项。 【关键词】焊接变形补漆
广州太古汇商业、酒店和文化中心工程大型空调水管道主要集中在空调制冷主机房、立管及天面，管径为DN1200、DN1100、DN800和DN400。空调水管道DN350以上的焊口全部进行X射线探伤，合格级别为Ⅲ级。焊口位置的补漆工艺，关乎构件日后是否锈蚀损耗。因此，如何通过焊接施工过程的控制，提高空调管道焊接质量和补漆水平，减少由于焊口质量问题而进行的返工，是施工过程中的一大难题。
该工程施工特点主要有以下几点： 1.焊接量大，单条焊口最长可达3.8m。
2.焊接残余应力和焊接残余变形影响大，有累加趋势 3.焊接角度多样，有平焊、立焊，还有仰焊。
根据该工程以上的几个施工特点，结合现场实际，采用以下施工工艺对 焊接变形、补漆进行控制： 1.大型管道焊接工艺 1.1焊接残余应力的影响 1）对结构刚度的影响
当外部荷载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时，这一区域的材料就会产生局部塑性变形，丧失了进一步承受外部荷载的能力，造成结构的有效截面积减少，结构的刚度也随之减低。 2）对受压杆件稳定性的影响
当外部载荷引起的压应力与残余应力中的压应力叠加之和达到屈服点，这一部分截面就丧失进一步承受外部载荷的能力。这就削弱了构件有效截面积，并改变了有效截面面积的分布，减低了受压杆件的稳定性。 3）对静载强度的影响
没有严重应力集中的焊接结构，只要材料具有一定的塑性变形能力，残余应力不影响结构的静载强度。反之，如材料处于脆性状态，则拉伸残余应力和外部
载荷应力叠加有可能使局部区域的应力首先达到断裂强度，导致构件早期破坏。
4）对疲劳强度的影响
残余应力的存在使变载荷的应力循环发生偏移。这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。结构的疲劳强度与应力循环的特征有关，当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。因此，如应力集中存在着残余应力，疲劳强度将降低。
5）对焊件加工精度和尺度稳定性的影响
把一部分材料从焊件上机械切除时，此处的残余应力也被释放。残余应力原来的平衡状态被破坏，焊件发生变形，加工精度受影响。 6）对应力腐蚀开裂的影响
应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀共同作用下产生裂纹的现象，在一定材料和介质的组合下发生。应力腐蚀开裂所需要的时间与残余应力大小有关，拉伸残余应力越大，应力腐蚀开裂的时间越短。 1.2焊接工艺措施
采用较少的焊接线能量能有效地减少焊接热塑变的范围和温度梯度的幅度，从而降低焊接应力。
合理的焊接顺序，是焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力。例如，在大型储罐底板的焊接中，先进行短焊缝的焊接，焊接过程中不要加外力约束，使其能够自由收缩，可以有效地降低短焊缝中的残余应力。
焊接用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属晶粒间的应力得以释放，能有效地减少焊接残余应力从而降低焊接应力。例如，在进行部件焊接时，不及时进行敲击以释放应力，焊缝周边的母材会出现明显的裂纹。
对于那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，采用预热或机械方式，使之与焊接区同时拉伸（膨胀）和同时压缩（收缩），就能减小焊接应力，这种方法称为预热拉伸补偿法。
选用塑性较好的焊条施焊，，由于焊缝的金属填充物具有良好的塑性，通过塑性变形，可有效地减少内应力。
管材本体上温差较大，焊接残余应力也越大。焊前进行预热，能减少温差和减慢冷却速度，两者均能减少焊接残余应力。
采用低氢焊条以降低焊缝中的含氢量。焊后及时进行消氢处理。都能有效降低焊缝中的含氢量，减少氢致集中应力。消氢处理的主要目的是使焊缝金属中的扩散氢迅速逸出，降低焊缝及热影响区的含氢量，防止氢致应力集中而产生冷裂
纹。
构件承受变载荷应力达到一定数值，经过多次振动后，结构中的残余应力逐渐降低，即利用振动的方法可以消除部分残余应力。一般大型焊件使用振动消除应力。振动的优点是设备简单、成本低，时间较短。 2.焊口补漆 2.1补漆基本要求
1）对接焊缝表面应平整，并应无气孔、焊瘤和夹渣。焊缝高度应小于或等于2mm，
并平滑过渡。设备转角和接管部位的焊缝应饱满，不得有毛刺和棱角，应打磨成钝角并形成圆弧过渡。
2）角焊缝的圆角部位，焊角高应大于或等于5mm； 突出角的焊接圆弧半径应大于或等于3mm； 内角的焊接圆弧半径应大于或等于10mm。当清理组对卡具时，不损伤基体母材。 2.2表面处理检查
表面处理完成后，需要对处理过的表面进行检测，达到表面处理标准要求的，才能进行油漆的补漆；未达到表面处理要求的，需要重新处理，严禁补刷油漆。 2.2.1表面粗糙度的评定
ISO表面粗糙度基准比较样块分为4个部分、各具有规定的基准表面粗糙度的平直板。（见表1）
表1 ISO比较样块各部分表面粗糙度（μm） 部位 S样板粗糙度参数Ry G样板粗糙度参数Ry 公称值 允许公差 公称值 允许公差
1 25 3 25 3 2 40 5 60 10 3 70 10 100 15 4 100 15 150 20
将粗糙度基准比较样板放在被检测表面，对比处理表面和样块。 2.2.2表面清洁度的评定
涂覆涂料前焊口的灰尘评定使用压敏粘带法。灰尘尺寸等级见表2。 表2 灰尘尺寸等级 等级 灰尘微粒描述 0 用10倍放大镜看不清微粒
1 微粒用10倍放大镜可见，但以正常视力或矫正视力看不清（微粒直径小于50μm）
2 以正常或矫正视力刚刚可见（通常微粒直径50μm～100μm） 3 以正常或矫正视力清晰可见（微粒直径达0.5mm） 4 微粒直径0.5mm到2.5mm之间 5 微粒直径大于2.5mm 2.3油漆覆盖
经处理后的焊缝表面，在4h内进行补漆施工。当空气湿度较大，或工件温度低于环境温度是，应才采取加热措施防止被处理的焊缝工件表面腐蚀。涂装表面的温度应高于露点温度3?C方可施工。
油漆涂层应使用同一品牌油漆，油漆应在保质期内。
油漆工人应配有湿膜梳，涂刷焊口是进行湿膜厚度检测，保证油漆干燥后能达到要求的干膜厚度。 2.4成品保护
焊口做好成品保护措施，禁止其他人员对未干部位的损坏及污染。 3结论
通过上述施工措施，在大型管道焊接施工中，我们有效地消除焊接应力，控制焊接的变形；焊口的补漆措施，保证管道设施长期安全可靠运行。 参考文献：
[1]关于焊接残余应力形成机制的探讨[J].焊接学报，2003，24（2）：51-54. [2]ISO 8502-3：1992涂覆涂料前钢材表面灰尘评定 [3]涂料技术导论[M].2005.4
管道焊接与补漆施工工艺
