空調(diào)水系統(tǒng)氬電聯(lián)焊質(zhì)量控制

1、空調(diào)水系統(tǒng)氬電聯(lián)焊質(zhì)量控制上海金鹿建設（集團）有限公司 郭亮摘要：施工現(xiàn)場焊接與工廠焊接相比較，有許多特殊性，比如焊接過程易受風、雨、雪、氣溫、濕度等自然因素的影響；全位置焊接多等等，故焊接質(zhì)量控制相對困難。筆者于2013年主持杭州數(shù)據(jù)港185-5工程項目期間，考慮到空調(diào)水系統(tǒng)焊接工程量大、工期緊湊、可利用作業(yè)空間狹窄、各專業(yè)（土建、強電、給排水、暖通、弱電等）交叉作業(yè)頻繁等不利因素，把焊接質(zhì)量列為質(zhì)量管理的主要控制點，并取得了預期的效果。本文以空調(diào)水系統(tǒng)水平固定焊為例，淺論空調(diào)水系統(tǒng)氬電聯(lián)焊焊接質(zhì)量控制。關(guān)鍵詞：氬弧焊、手工電弧焊 、焊接缺陷、質(zhì)量控制引言：氬電聯(lián)焊即氬弧焊打底，手工電弧焊完

2、成填充層與蓋面層。氬弧焊電弧燃燒穩(wěn)定，熱影響區(qū)小，焊接變形少，惰性氣體能有效地對金屬熔池進行保護，焊渣與飛濺極少，廣泛應用于質(zhì)量要求較高的管道打底焊接。水平固定焊屬于全位置焊接，一般從仰焊位置起焊，經(jīng)由仰焊、仰立焊、立焊、立平焊、平焊等各種位置完成兩個半部。焊接過程中，隨著焊接位置的變化，要求不停地變換角度，操作難度較大。杭州數(shù)據(jù)港185-5工程由上海數(shù)據(jù)港投資有限公司投資的數(shù)據(jù)中心，建筑面積31226平方米?？照{(diào)水系統(tǒng)采用氬電聯(lián)焊工藝，管材為Q235螺旋縫焊接鋼管與20號無縫鋼管，包括冷凍水、冷卻水、冷凝水等各型管道。抽樣比例不低于5%射線照相檢驗，焊縫質(zhì)量等級不低于級。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，在

3、以下七個方面實施氬電聯(lián)焊焊接質(zhì)量控制。一、 建立焊接質(zhì)量管理組織根據(jù)建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標準GB50300的要求，施工現(xiàn)場項目部建立健全的質(zhì)量管理體系、施工質(zhì)量檢驗制度和綜合施工質(zhì)量水平評定考核制度，購置相應的施工技術(shù)標準。在該基礎(chǔ)上，根據(jù)質(zhì)量管理體系要求GB/T190012008及公司質(zhì)量、環(huán)境與職業(yè)健康安全管理手冊的要求，把氬電聯(lián)焊列為關(guān)鍵工序。在已有質(zhì)量管理體系基礎(chǔ)上，增設焊接質(zhì)量管理小組，項目經(jīng)理任組長，為焊接質(zhì)量第一責任人；焊接技術(shù)負責人為副組長；組員為焊接技術(shù)人員、焊接檢查人員、無損檢測人員等。二、 人員資格控制本工程焊接施工管理人員及作業(yè)人員資格要求如下：1. 焊接技術(shù)人員焊

4、接技術(shù)人員均具有中專及以上專業(yè)學歷與多年焊接作業(yè)管理經(jīng)驗。根據(jù)批準的焊接工藝評定報告，焊接技術(shù)人員編制焊接工藝規(guī)程與焊接技術(shù)措施，并對所有相關(guān)人員進行技術(shù)交底。為解決施工現(xiàn)場可能遇到的技術(shù)難題，在焊接技術(shù)人員中配備焊接技師，直接參與焊接質(zhì)量管理。2. 焊接檢查人員焊接檢查人員同樣具有中專及以上專業(yè)學歷，并具備相當?shù)暮附永碚撝R水平，焊接經(jīng)驗豐富，其職責是全面檢查并控制焊接作業(yè)施工現(xiàn)場，負責確定焊縫檢測部位，評定焊接質(zhì)量，簽發(fā)檢查文件。3. 無損檢測人員無損檢測人員已接受國家相關(guān)部門專業(yè)培訓，并考試合格，均持證上崗。根據(jù)焊接檢查人員確定的受檢部位，焊縫質(zhì)量檢驗由無損檢測人員完成，并簽發(fā)檢測報告。

5、4. 焊接作業(yè)人員本單位焊接技能評定委員會負責對焊工進行焊接技能評定，包括基本知識考試與和操作技能評定，并簽發(fā)合格證。本項目焊工必須按規(guī)定的焊接工藝規(guī)程及焊接技術(shù)措施進行施焊，針對施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，不定期接受技能培訓。一次射線檢測合格率未能達到90%的焊工，必須重新進行培訓、考試。三、 原材料質(zhì)量控制本工程空調(diào)水系統(tǒng)采用氬電聯(lián)焊工藝，即氬弧焊打底，手工電弧焊填充與蓋面。母材為Q235螺旋縫焊接鋼管（273*7至426*9不等）與20號無縫鋼管（108*4至28*3不等）；焊條選用E4303（即J422酸性焊條）；焊絲牌號H08A。1. 焊條與焊絲適用標準碳鋼焊條GB/T5117、氣體保護電

6、弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲GB/T8110：焊條與焊絲現(xiàn)場驗收，檢查質(zhì)量證明書是否完整，檢查外包裝是否完整、是否受潮，抽樣拆包檢查焊條外觀質(zhì)量，焊絲表面應光滑、整潔。焊材經(jīng)監(jiān)理工程師認可，形成記錄并隨機抽樣送相關(guān)單位復驗。根據(jù)焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程JB 3223-83要求，倉庫管理人員進行必要的基本知識學習，內(nèi)容為：焊接材料入庫驗收、保管、烘干、發(fā)放、回收。E4303焊條在使用前在75150下烘干12小時，放入100150保溫筒內(nèi)，供焊工隨取隨用。焊絲使用前應按規(guī)定進行除油、除銹及清洗處理。2. 氬氣焊接用氬氣的純度不小于99.5%，適用標準：氬GB/T4842。3. 氧氣與乙炔（切割用）焊接用氧

7、氣純度不低于99.5%；乙炔氣的純度為98%，適用標準：溶解乙炔GB6819。4. 母材由于本工程所用母材為優(yōu)質(zhì)碳素鋼，其焊接性能良好。現(xiàn)場驗收時，除了例行檢查其外觀、品種、規(guī)格、質(zhì)量合格證明書等外，重點檢查、測量管材的圓度與直線度，以控制組對錯邊量。管材分規(guī)格堆放，試驗狀態(tài)標識實行掛牌制度；在入庫、水平運搬與起重吊裝過程中，均采取措施防止管材損壞與腐蝕。四、 施工機具控制1. 氬弧焊機選用ZX7-400型手工鎢極氬弧焊機，該機型采用IGBT功率模塊、微晶態(tài)合金磁芯和快恢復功率二極管等作為功率變換及傳遞的關(guān)鍵器件，電源的動態(tài)品質(zhì)與電弧的動特性良好，有利于焊接質(zhì)量的提高。2. 水冷式焊炬配備Q7

8、型水冷式焊炬，考慮到綜合成本，噴嘴材料選用高溫陶瓷；鎢極在在密封式砂輪上磨削成錐形，端部角度根據(jù)焊接電流大小適當調(diào)整。3. 手工電弧焊機由于交流電弧穩(wěn)定性差，焊接質(zhì)量不夠高，特意購置了多臺全數(shù)字控制智能逆變整流手工弧焊電源。其最特點是焊接電弧極其穩(wěn)定、有良好的引弧性能、優(yōu)異的焊接工藝適應性與自動防粘連功能，可提高焊縫的一次合格率。4. 焊鉗與接地夾鉗購置新型結(jié)構(gòu)的焊鉗，其工作可靠，重量輕，長時間連續(xù)焊接后溫升低；使用焊接電纜接頭與快速連接器，以減小接觸電阻，以改善焊接輸出；在實際施工中，焊接地線夾鉗往往被忽視而導致焊接電弧失穩(wěn)，螺栓夾鉗適用于大焊接電流。五、 質(zhì)量通病預控根據(jù)設計文件與技術(shù)標準

9、的要求，在焊縫內(nèi)部缺陷中，裂紋與未熔合是不允許的；而水平管固定焊的難點是仰焊相背接頭、蓋面層觀感質(zhì)量控制。本著質(zhì)量管理“預防為主”的原則，焊接技術(shù)人員編制了質(zhì)量預控方案，主要針對以下四點：1. 裂紋裂紋屬危險性最大的內(nèi)部缺陷，可分為熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂等等。Q235鋼與20號鋼最常出現(xiàn)的是熱裂紋，主要表現(xiàn)為縱向裂紋與弧坑裂紋，產(chǎn)生的原因是冶金因素與應力效果。裂紋的防治措施如下：a) 盡量控制母材與焊條中S、P、C等有害雜質(zhì)的含量；b) 適當降低焊接電流與焊接速度，增大熔池的寬/深比；c) 對厚壁接頭，可考慮適當預熱；d) 如有必要，在個別位置考慮使用堿性焊條。2. 未熔合未熔合不

10、僅減少了焊縫的有效厚度，而且邊緣處容易產(chǎn)生應力集中，有可能向處擴展成裂縫，導致整個焊縫的開裂。按其形成部位可分為側(cè)壁未熔合、層間未熔合與焊縫根部未熔合。產(chǎn)生的原因主要是焊接電流太低、焊接速度過快、操作不當、電弧磁偏吹、坡口邊緣銹蝕等。未熔合的防治措施如下：a) 提高焊接熱輸入；b) 調(diào)整焊絲或焊條位置與傾角，使熔渣始終流向熔池的后側(cè)；c) 因采用直流電源焊接，采取措施消除磁偏吹；d) 清理坡口側(cè)壁及接縫表面。3. 仰焊相背接頭細部處理在該焊接位置，熔池金屬依靠表面張力與電弧吹力吸附在母材表面上，焊接熔池控制難度相對較大。如果焊接熱輸入偏大，特別容易出現(xiàn)下垂與焊瘤；焊接輸入偏小，又易產(chǎn)生未熔合與

11、未焊透。前半部與后半部的相背接頭尤其應注意操作手法。擬采取的措施為：a) 選用直徑較小的焊絲或焊條；b) 適當降低焊接電流；c) 采用適當?shù)倪\條操作；d) 保持合適的傾角。4. 焊接變形控制根據(jù)經(jīng)驗采用反變形法、調(diào)節(jié)工藝參數(shù)控制焊接熱輸入、大口徑管材對接可實施對稱施焊等均可以達到控制焊接變形的效果。六、 施工工藝過程控制1. 焊接工藝評定本單位焊接技師根據(jù)擬定的焊接工藝預規(guī)程，負責施焊試件，并委托有相應資質(zhì)的檢測試驗單位進行檢測試驗；焊接技術(shù)人員在過程中做好記錄，并提交焊接工藝評定報告；該報告由焊接技術(shù)負責人審批。2. 焊接作業(yè)指導書焊接作業(yè)指導書與焊接技術(shù)措施由焊接技術(shù)人員編制，由焊接技術(shù)負

12、責人向施工班組進行技術(shù)交底。焊接電流是確定熔深的主要因素，電流太大易出現(xiàn)咬邊、焊瘤、氣孔或者嚴重的飛濺；電流太小易出現(xiàn)未熔合、未焊透、夾渣等缺陷。在焊條與母材一定時，電弧電壓主要取決于電弧長度。電弧過長時燃燒會變得不穩(wěn)定，所得到的焊縫質(zhì)量也較差，電弧過短，則操作相對困難。當焊條直徑、焊接電流和電壓為定值時，熔深、熔寬及余高隨著焊接速度的增加而減小。如果焊接速度過快，容易使氣體保護作用受到破壞，焊縫冷卻的速度太快，焊縫成形不好；焊接速度太慢，焊縫的寬度顯著增大，熔池的熱量過分集中，容易產(chǎn)生焊瘤。以Q235螺旋縫焊接鋼管325*8水平固定焊為例，打底氬弧焊采用直流正接法，工藝參數(shù)如下表：操作項目焊

13、接方法焊接電流/A鎢極直徑/mm噴嘴直徑/mm氬氣流量/(L/min)鎢極伸出長度/mm焊絲直徑/mm定位焊氬弧焊1301602.0810810462.5打底焊氬弧焊1301602.0810810462.5填充層與蓋面層使用手工電弧焊，采用直流反接法，工藝參數(shù)如下表：操作項目焊接方法焊接電流/A電弧電壓/V焊接速度cm/min填充層手工電弧焊100125222578蓋面層手工電弧焊1051302225783. 坡口與組對當管壁厚度大于等于8mm時，在接頭端部加工坡口，因只進行單面焊接，故選用Y型坡口。采用氣割工藝加工，操作時注意盡量減少坡口加工面的溝槽；將凹凸不平處打磨平整，除去坡口及內(nèi)外側(cè)的

14、氧化皮、熔渣、毛刺及污垢。組對時對口間隙控制在2.5mm3.5mm,嚴格控制無間隙或在坡口內(nèi)加填塞物焊接；內(nèi)壁錯邊量控制：管材壁厚小于等于5mm時，內(nèi)壁錯邊量不大于0.5mm；管材壁厚大于5mm時，內(nèi)壁錯邊量不超過壁厚的10%，并不大于2mm。4. 定位焊定位焊均布四點，應注意避開“時鐘6點”位置，長度2535mm。定位焊作為正式焊縫的一部分，其工藝要求與打底焊相同。完成將兩端修磨成緩坡形，使接頭連續(xù)可靠。5. 打底焊在超過“時鐘7點”位置處引弧，引燃后先不加焊絲，焊槍對準對口間隙中心預熱上下坡口，待上下坡口開始熔化時填充焊絲。焊槍與管材外圓切線的夾角為70 º 80º，焊

15、絲與管材外圓切線夾角為10 º 15º。焊絲作鋸齒形運條，在熔池前邊緣有規(guī)律地送進取出，保證焊縫單面焊雙面成形。6. 填充層焊接操作要點填充層使用手工電弧焊。為了控制焊接變形，可組織兩名焊工在兩側(cè)同時施焊。在徹底清除底層焊道表面飛濺與焊渣后，超過“時鐘6點鐘”方向約1015mm，焊條直擊法在仰焊縫坡口邊緣引弧，移至焊縫中間用長弧烤熱起焊處23秒，迅速壓短電弧建立第一個熔池。鐵水要薄，熔池應淺，然后用鋸齒形或月牙形擺動手法施焊，焊條擺動至兩側(cè)坡口時稍作停留，當運條至仰焊爬坡處時適當加快速度，可運用頂弧焊接。焊后半部之前，用磨光機把仰焊、平焊處接頭位置修磨成緩坡形，以保證仰焊相

16、背接頭與平焊相向接頭的施焊質(zhì)量。填充層高度約比母材低1mm左右。7. 蓋面層焊接操作要點蓋面層焊接焊接電流可稍大，操作手法與填充層手法基本相同，熔池始終保持橢圓形，大小要一致。應特別注意焊縫余高及寬度的控制，擺動至坡口兩側(cè)時要有穩(wěn)弧動作，并有往下擠壓的動作，以將坡口兩側(cè)夾角中的雜質(zhì)熔化并隨熔渣一起浮起，避免夾渣，焊接結(jié)束時可用反復斷弧法填滿弧坑。8. 焊接檢查焊縫的外部缺陷位于焊縫外表面，用肉眼與低倍放大鏡觀察，例如，焊縫尺寸不符合要求、咬邊、焊瘤、弧坑縮孔、表面氣孔、表面裂紋等；焊縫的內(nèi)部缺陷位于焊縫內(nèi)部，可以用破壞性試驗與無損檢驗的方法來發(fā)現(xiàn)，如未焊透、未熔合、內(nèi)部氣孔、夾渣、裂紋等。焊接

17、檢查人員對焊接現(xiàn)場進行全面的檢查與控制，包括現(xiàn)場濕度、風速、坡口及組對質(zhì)量、焊接電流的選用、焊接速度控制等等。焊接完成之后，焊接檢查人員對焊縫的外觀質(zhì)量進行檢查，并確定焊縫無損檢測位置。9. 無損檢測、壓力試驗與滲透試驗依據(jù)設計文件的規(guī)定，本工程空調(diào)水系統(tǒng)管道對接焊縫質(zhì)量不得低于級，抽樣比例不低于5%進行射線照相檢驗，即“級焊縫內(nèi)不允許存在裂紋、未熔合及未焊透”。本工程共計抽取217道焊縫（其中包含水平固定管105道）進行射線照相檢測，其中級焊縫一次性合格率為99%，有95%達到了級焊縫標準。從1.5倍工作壓力水壓試驗與管道滲透試驗的結(jié)果來看，焊縫的質(zhì)量控制是成功的。七、 環(huán)境控制影響焊接質(zhì)量

18、的環(huán)境因素有工程技術(shù)環(huán)境、工程管理環(huán)境和作業(yè)勞動環(huán)境等。良好的軟環(huán)境對焊接質(zhì)量控制的裨益是不言而喻的；雖然其中部分作業(yè)環(huán)境條件不是施工現(xiàn)場項目部所能左右的，但是作為一個有經(jīng)驗的承包商，進行預判并且積極規(guī)避、緩解不利因素對焊接質(zhì)量的影響仍然是可能的。1. 工程技術(shù)環(huán)境項目部組織各專業(yè)技術(shù)人員判讀圖紙，對比以往的施工經(jīng)驗，積極與設計方溝通。在充分理解設計方的意圖后提出疑問與建議，其中一個側(cè)重點即注重可施工性。焊接技術(shù)人員對相關(guān)人員進行全面的技術(shù)交底，對可能出現(xiàn)的焊接質(zhì)量通病進行預判。針對施工中出現(xiàn)的問題，焊接技術(shù)人員定期進行質(zhì)量講評，并對焊接作業(yè)人員進行不定期的技能培訓。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，有的工人

19、往往采用滅弧焊蓋面，由于滅弧焊單位時間內(nèi)輸入能量較連弧焊低，熔池冷卻速度快，部分焊渣來不及析出，易造成焊縫夾渣，故本工程要求采用連弧法。施工現(xiàn)場電壓波動較大，易對焊接質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。故架設焊接專用線路，以保證供電質(zhì)量。2. 工程管理環(huán)境根據(jù)項目安裝工程前松后緊的施工特點，關(guān)注勞動力調(diào)度，盡量避免施工進度對焊接質(zhì)量的不利影響：雖然有時工程量變更是不可避免的，但是由于焊接作業(yè)的特殊性，焊工的勞動生產(chǎn)率往往是恒定的。通過調(diào)整勞動力數(shù)量來滿足施工進度的要求；嚴格控制作業(yè)人員加班時間；嚴格控制焊接速度，以保證焊縫質(zhì)量。走道的上方往往是風管、橋架、母線槽、水管與電線管的共同通道，項目部協(xié)調(diào)各專業(yè)進行合理

20、排布，并盡可能給予焊接操作空間；同樣的思路也體現(xiàn)在綜合支架的制作與排布上。焊接質(zhì)量管理小組在過程控制中，不僅要項目部技術(shù)負責人、質(zhì)量員齊心協(xié)力，更要積極爭取公司職能部在技術(shù)、質(zhì)量及管理層面上的支持，在加強自控的同時，歡迎監(jiān)理方采用旁站、巡視等方式進行質(zhì)量監(jiān)控。如果能給建設單位留下過硬的質(zhì)量印象，對項目的順利實施及公司的形象提升將十分有利。3. 作業(yè)勞動環(huán)境185-5焊接作業(yè)施工期間，時值盛夏，項目部反復判讀進度網(wǎng)絡圖后，及時調(diào)整“關(guān)鍵工作”盡可能避開高溫時段,而自由時差較大的“非關(guān)鍵工作”則安排在晚上進行；同時在東西兩側(cè)架設軸流風機，適當加強通風（氬弧焊風速不得大于2米/秒；手工電弧焊風速不得大于8