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構形式各種各樣，有塔、換熱器、儲罐、管道和鍋爐筒體等。大多數是各種圓錐形封頭、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 是筒體縱縫的對接接頭。為什么把縱縫列為A類(lèi)接頭呢？因為其所受的工件應力比B類(lèi)接頭高一倍，也就是說(shuō)筒體縱縫應力是環(huán)繞應力的一倍。

　　在壓力容器爆破試驗中，裂口一般均在縱縫上。有時(shí)聽(tīng)到媒體報道某水管爆裂、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。對于高壓容器焊縫要求全焊透。作為管道按圖紙設計要求而定。

　?、?D類(lèi)接頭 主管道與支管、與人孔管接的相貫焊縫，處于應力集中部位，彈性應力集中系數大致在1.5～2.5范圍內，焊縫在較高應力狀態(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(zhù)科技與信息化的發(fā)展，管道建設逐漸向數字化、信息化、智能化、效能化邁進(jìn)。管道局要啟動(dòng)的項目將大規模采用全自動(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)、鎢極氣體保護焊( GTAW)、熔化極氣體保護焊(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到的部位的焊接。缺點(diǎn)就是對焊工操作技術(shù)要求高，焊工培訓費用大，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的焊條可適用于大多數工業(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。另一部分熔渣浮在金屬熔池的表面，一方面可以保護焊縫金屬，防止空氣的污染，并與熔化金屬產(chǎn)生物理化學(xué)反應，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焊縫區的覆蓋和防止熔池金屬的漏消;焊接時(shí)不能直接觀(guān)察電弧與坡口的相對佗置，需要采用焊縫自動(dòng)跟蹤系統來(lái)焊炬對準焊縫不焊偏;使用電流較大，電弧的電場(chǎng)強度較高，電流小于100A時(shí)，電弧穩定性較差，不適宜焊接厚度小于1mm的薄件。埋弧焊已廣泛用于碳鋼、低合金結構鋼和不銹鋼的焊接。由于熔渣可以降低焊接接頭的冷卻速度，故某些高強度結構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、氮氣為保護氣時(shí)稱(chēng)為熔化極惰性氣體保護焊(在國際上簡(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的混合氣為保護氣時(shí)，統稱(chēng)為熔化極活性氣體保護焊(在國際上簡(jiǎn)稱(chēng)為MAG焊)。熔化極氣體保護焊主要優(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為是熔化極氣體保護焊的一種類(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)外加保護氣體，主要是CO2氣體，藥粉受熱分解或熔化，起著(zhù)造氣和造渣保護熔池、滲合金及穩弧等作用。藥芯焊絲電弧焊不另外加保護氣體時(shí)，叫做自保護藥芯焊絲電弧焊。它是以藥粉分解產(chǎn)生的氣體作保護氣體，這種焊接方法的焊絲干伸長(cháng)度變化不會(huì )影響保護效果，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(guān);熔敷速度快、生產(chǎn)率高，可以進(jìn)行連續地自動(dòng)、半自動(dòng)焊接;合金系統調整方便，可以通過(guò)金屬外皮和藥芯兩種途徑調節熔敷金屬的化學(xué)成分;能耗低;綜合成本低。缺點(diǎn)是制造設備復雜、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用于大多數黑色金屬各種厚度、各種接頭的焊接。

　　(6)下向焊是從國外引進(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)量穩定可靠;半自動(dòng)自保護填充、蓋面焊，可以充分焊接質(zhì)量和焊接效率。