焊接管道接頭類(lèi)別和受力基本概念

　　鍋爐及壓力容器的結(jié)構(gòu)形式各種各樣，有塔、換熱器、儲(chǔ)罐、管道和鍋爐筒體等。大多數(shù)是各種圓錐形封頭、接管和管接頭等組成。也就是這些受壓部件基本的形狀是圓柱體，其焊接接縫分成A、B、C、D四類(lèi)，鍋爐及壓力容器焊接接頭形式。

　?、?A類(lèi)接頭 是筒體縱縫的對(duì)接接頭。為什么把縱縫列為A類(lèi)接頭呢？因?yàn)槠渌艿墓ぜ?yīng)力比B類(lèi)接頭高一倍，也就是說(shuō)筒體縱縫應(yīng)力是環(huán)繞應(yīng)力的一倍。

　　在壓力容器爆破試驗(yàn)中，裂口一般均在縱縫上。有時(shí)聽(tīng)到媒體報(bào)道某水管爆裂、某油管爆裂，問(wèn)題多半發(fā)生在縱縫。

　?、?B類(lèi)接頭 如筒體環(huán)縫等。A類(lèi)接頭和B類(lèi)接頭都是鍋爐、壓力容器、壓力管道中的重要焊道。

　?、?C類(lèi)接頭 為角接頭。如法蘭與管道，管子與管板等角焊縫。對(duì)于高壓容器焊縫要求全焊透。作為管道按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求而定。

　?、?D類(lèi)接頭 主管道與支管、與人孔管接的相貫焊縫，處于應(yīng)力集中部位，彈性應(yīng)力集中系數(shù)大致在1.5～2.5范圍內(nèi)，焊縫在較高應(yīng)力狀態(tài)下工作。同時(shí)，焊接時(shí)剛性拘束較大，容易產(chǎn)生缺陷。因此D類(lèi)接頭是鍋爐、壓力容器、壓力管道中的重要焊縫。

　　隨著科技與信息化的發(fā)展，管道建設(shè)逐漸向數(shù)字化、信息化、智能化、效能化邁進(jìn)。管道局要啟動(dòng)的項(xiàng)目將大規(guī)模采用全自動(dòng)焊技術(shù)。

　　管道焊接常用的方法

　　目前，管道焊接常用的方法有焊條電弧焊(SMAW)、埋弧焊(SAW)、鎢極氣體保護(hù)焊( GTAW)、熔化極氣體保護(hù)焊(GMAW)、藥芯焊絲電弧焊(FCAW)和下向焊等幾種。

　　(1)焊條電弧焊的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、輕便、操作靈活，可以適用于維修及裝配中的短縫的焊接，特別是可以適用干難以達(dá)到的部位的焊接。缺點(diǎn)就是對(duì)焊工操作技術(shù)要求高，焊工培訓(xùn)費(fèi)用大，勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)效率低，不適于特殊金屬及薄板的焊接。焊條電弧焊配用相應(yīng)的焊條可適用于大多數(shù)工業(yè)用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及其合金的焊接。

　　(2)埋弧焊可以采用較大的電流，在電弧熱的作用下，一部分焊劑熔化成熔渣并與液態(tài)金屬發(fā)生液態(tài)冶金反應(yīng)。另一部分熔渣浮在金屬熔池的表面，一方面可以保護(hù)焊縫金屬，防止空氣的污染，并與熔化金屬產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，改善焊縫金屬的成分及性能;另一方面還可以使焊縫金屬緩慢冷卻，防止裂紋、氣孔等缺陷的產(chǎn)生。與焊條電弧焊相比，其大的優(yōu)點(diǎn)就是焊縫質(zhì)量高，焊接速度快，勞動(dòng)條件好。因此，它特別適用于大型工件的直縫及環(huán)縫的焊接，而且多采用機(jī)械化焊接。缺點(diǎn)是一般只適用于平縫和角縫的焊接，其他位置的焊接則需要用特殊裝置以焊劑對(duì)焊縫區(qū)的覆蓋和防止熔池金屬的漏消;焊接時(shí)不能直接觀察電弧與坡口的相對(duì)佗置，需要采用焊縫自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)來(lái)焊炬對(duì)準(zhǔn)焊縫不焊偏;使用電流較大，電弧的電場(chǎng)強(qiáng)度較高，電流小于100A時(shí)，電弧穩(wěn)定性較差，不適宜焊接厚度小于1mm的薄件。埋弧焊已廣泛用于碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼和不銹鋼的焊接。由于熔渣可以降低焊接接頭的冷卻速度，故某些高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和高碳鋼也可以采用埋弧焊進(jìn)行焊接。

　　(3)鎢極氣體保護(hù)焊由于能很好的控制熱輸入，所以它足連接薄板金屬和打底焊的一種方法。這種方法幾乎可以用于所有金屬的焊接，尤其適用干焊接鋁、鎂這些能形成難熔氧化物的金屬以及象鈦、锫這些活潑金屬：這種焊接方法的焊接質(zhì)量高，但與其他電弧焊相比，其焊接速度較慢、生產(chǎn)成本高、受周?chē)鷼饬鞯挠绊戄^大，不適于室外操作。

　　(4)熔化極氣體保護(hù)焊通常使用的氣體有氬氣、氦氣、二氧化碳或這些氣體的混合氣。以氬氣、氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣時(shí)稱(chēng)為熔化極惰性氣體保護(hù)焊(在國(guó)際上簡(jiǎn)稱(chēng)為MIG焊);以惰性氣體與氧化性氣體(O2、CO2)的混合氣時(shí)，或以C02和C02 02的混合氣為保護(hù)氣時(shí)，統(tǒng)稱(chēng)為熔化極活性氣體保護(hù)焊(在國(guó)際上簡(jiǎn)稱(chēng)為MAG焊)。熔化極氣體保護(hù)焊主要優(yōu)點(diǎn)是可以方便地進(jìn)行各種位置的焊接，同時(shí)也具有焊接速度較快、熔敷率較高等優(yōu)點(diǎn)。熔化極活性氣體保護(hù)焊可以適用于大部分豐要金屬的焊接，包括碳鋼、合金鋼。熔化極惰性氣體保護(hù)焊適用于不銹鋼、鋁、鎂、銅、鈦、鋯及鎳合金。利用這種方法可以進(jìn)行電弧點(diǎn)焊。

　　(5)藥芯焊絲電弧焊可以認(rèn)為是熔化極氣體保護(hù)焊的一種類(lèi)型。其所使用的焊絲是藥芯焊絲，焊絲的芯部裝有各種組成成分的藥粉。焊接時(shí)外加保護(hù)氣體，主要是CO2氣體，藥粉受熱分解或熔化，起著造氣和造渣保護(hù)熔池、滲合金及穩(wěn)弧等作用。藥芯焊絲電弧焊不另外加保護(hù)氣體時(shí)，叫做自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊。它是以藥粉分解產(chǎn)生的氣體作保護(hù)氣體，這種焊接方法的焊絲干伸長(zhǎng)度變化不會(huì)影響保護(hù)效果，其變化范圍可較大。藥芯焊絲電弧焊有以下優(yōu)點(diǎn)：焊接工藝性能好，焊道成型美觀;熔敷速度快、生產(chǎn)率高，可以進(jìn)行連續(xù)地自動(dòng)、半自動(dòng)焊接;合金系統(tǒng)調(diào)整方便，可以通過(guò)金屬外皮和藥芯兩種途徑調(diào)節(jié)熔敷金屬的化學(xué)成分;能耗低;綜合成本低。缺點(diǎn)是制造設(shè)備復(fù)雜、制造工藝技術(shù)要求高、藥芯焊絲保管要求高和焊絲很容易受潮。藥芯焊絲電弧焊可以應(yīng)用于大多數(shù)黑色金屬各種厚度、各種接頭的焊接。

　　(6)下向焊是從國(guó)外引進(jìn)的一種適用于管道環(huán)縫焊接的工藝方法。它是指在管道焊縫的引弧，向下焊接的一種工藝方法。下向焊具有生產(chǎn)、焊接質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。

　　手工纖維素4.0mm焊條下向焊打底(全手工焊和手工焊)/STT半自動(dòng)根焊打底 半自動(dòng)自保護(hù)焊填充、蓋面焊。其特點(diǎn)是纖維素焊條下向焊打底具有良好的穿透力，能夠大限度的根焊背面成形，使用方便;STT半自動(dòng)根焊具有焊接，質(zhì)量穩(wěn)定可靠;半自動(dòng)自保護(hù)填充、蓋面焊，可以充分焊接質(zhì)量和焊接效率。