帶壓焊接堵漏技術(shù)

1、帶壓焊接堵漏技術(shù)擇自堵漏技術(shù) 李紅旗一、焊接的定義v 焊接是借助于原子間的聯(lián)系和質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散從而得到整體接 頭的過程。二、帶壓焊接的方法分類v 1、逆向焊接法 利用熱能使溶化的金屬將裂紋連成整體焊接接頭v 2、引流焊接法 在可焊接金屬的泄漏缺陷上加一個封閉系統(tǒng)，使之達(dá)到重新密封目的的一種特殊技術(shù)手段。 三、逆向焊接堵漏技術(shù) 1、方法的發(fā)展 壓力容器及管道泄漏很難補(bǔ)焊的原因： A、熔溶的金屬在沒有得到冷固之前，就有可能被噴出的泄漏介質(zhì)噴跑。 B、泄漏介質(zhì)本生有可能威脅施焊人員安全。20世紀(jì)60年代初起，我國工人師傅經(jīng)過摸索、實(shí)踐、總結(jié)了一套比較科學(xué)完善的打壓焊接方法-即分段逆向焊接法。2、逆向焊接

2、堵漏的基本原理 要弄清楚方法的原理，我們先來分析常見焊接變形及焊接應(yīng)力分布的情況。兩平板在自由狀態(tài)下焊接時，焊接前焊接后變形原因 之所以發(fā)生這些變形：是因?yàn)楹附訒r焊縫部位受到了急劇的加熱，在被焊件上產(chǎn)生了不均勻的溫度場，使被焊金屬材料產(chǎn)生了不均勻的膨脹，處于高溫區(qū)域的金屬材料膨脹量較大，受到周圍溫度較低，膨脹量較小的金屬材料的限制而不能自由地伸長，也就是說膨脹量大的區(qū)域的金屬材料在不同方向上沒有伸長到應(yīng)該伸長的長度，于是在焊件中出現(xiàn)了內(nèi)應(yīng)力，使高溫區(qū)的金屬材料受到低壓，產(chǎn)生局部壓縮應(yīng)變而使兩板交替及角變形。因此，施焊后的工件在不同方向上的長度比原來的要短一些，所缺少的長度等于壓縮變形的長度，一

3、般主要表現(xiàn)在兩個方向上，橫向收縮和縱向收縮。為什么熱脹冷縮的距離不一樣v為什么焊接時材料受然膨脹距離和冷卻時收縮距離不一樣?？茖W(xué)家們做了三個實(shí)驗(yàn)。 這三個實(shí)驗(yàn)都用相同材質(zhì)和同樣長度的三根鋼棒做試件，實(shí)驗(yàn)時采取均勻加熱方式，加熱溫度都為900，第一根鋼棒加熱變形情況如圖示。鋼棒加熱前和加熱冷卻后長度沒有變化。v第二個實(shí)驗(yàn)如圖 當(dāng)鋼棒加熱到900度的時候，立刻用壓力機(jī)把鋼棒自由申長的部分壓下去，使其自然與室溫的長度相當(dāng)，隨后冷卻鋼棒，這時鋼棒會出現(xiàn)逐漸收縮，冷卻到室溫時，發(fā)現(xiàn)鋼棒發(fā)生明顯縮短。因此試驗(yàn)的鋼棒長度要比原來的尺寸短一些。 三個實(shí)驗(yàn)證明：凡是在加熱的過程中出現(xiàn)過壓縮塑性變形的金屬棒，則冷

4、卻后，三個實(shí)驗(yàn)證明：凡是在加熱的過程中出現(xiàn)過壓縮塑性變形的金屬棒，則冷卻后，一定會發(fā)生縮短的變形一定會發(fā)生縮短的變形v試驗(yàn)三 此實(shí)驗(yàn)是在加熱的過程就施加外力，阻止鋼棒加熱的時候熱脹，待冷卻后發(fā)現(xiàn)鋼棒比原來的也縮短了v兩板對焊的焊接過程中，可以認(rèn)為和上述試驗(yàn)三過程相識，焊縫區(qū)域的金屬處于高溫的作用下，而熱自由膨脹受到壓縮應(yīng)力的阻礙，這個力是周圍較低溫度的金屬施加的，因此焊后這一區(qū)域的金屬發(fā)生收縮。當(dāng)然，這種收縮也不是自由的，還受到焊件其他部分的一定阻礙，結(jié)果是產(chǎn)生一定的收縮或縮短變形的同時，還會產(chǎn)生一定的焊接殘余應(yīng)力。焊接應(yīng)力的分布 如圖示：焊縫的縱向殘余應(yīng)力在焊縫附近ab段內(nèi)出現(xiàn)拉應(yīng)力，其其最

5、大值一般都達(dá)到或超過材料的屈服極限。隨著離焊縫距離的增加，拉應(yīng)力急劇下降，到達(dá)a、b兩點(diǎn)后，即ca、bc段內(nèi)，則迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力。對接的兩板等寬時，產(chǎn)生的縱向應(yīng)力與焊縫位置呈對稱分布，板寬不等時，縱向應(yīng)力分布也不對稱v焊縫的縱向收縮引起橫向殘余應(yīng)力，如果我們把兩塊焊好的板從焊縫分開，就會得到如圖示的橫向應(yīng)力發(fā)布，由圖可知，中間的是拉力 兩邊是壓力。v以上應(yīng)力分析都是連續(xù)單向施焊的結(jié)果，下面我們來分析一下，從中間向兩端焊接的橫向殘余應(yīng)力分布v如圖示，焊縫從中間起弧向兩邊焊，得到的是起弧點(diǎn)所處中間位置為壓應(yīng)力，而這一特征正是帶壓逆向焊接堵漏技術(shù)所需要遵循的基本的原則之一。v正是由于存在著較大的焊接

6、應(yīng)力，在兩板對接施焊時，常采用使兩板對焊縫間隙張開一定的角度的方式，利用焊縫的收縮控制對接縫在熔池附近始終保持較小的間隙，直到焊完為此。實(shí)際生產(chǎn)中的工藝管道、設(shè)備除此案的裂紋，如圖示，圖中可知從裂紋任意一端到中間最寬部分與對焊平板時使對使對縫間隙張開的角度十分相似，只要掌握了焊縫的收縮規(guī)律，就完全可以利用焊接過程中橫向壓縮應(yīng)力使裂紋收嚴(yán)，然后補(bǔ)焊，達(dá)到堵漏密封的目的。v帶壓逆向焊接堵漏技術(shù)基本原理是：利用焊接過程中焊縫和焊縫附近的受熱金屬均受到很大的熱應(yīng)力作用的規(guī)律，使泄漏裂紋在低溫區(qū)金屬的壓縮應(yīng)力作用發(fā)生局部收嚴(yán)，在收嚴(yán)的小范圍內(nèi)是無泄漏的，補(bǔ)焊過程中只焊收嚴(yán)不存在泄漏介質(zhì)的部分，并且采取收

7、嚴(yán)一段補(bǔ)焊一段，補(bǔ)焊一段又會收嚴(yán)一段，這樣反復(fù)進(jìn)行，直到全部焊合無泄漏為此。實(shí)際上帶壓逆向焊接堵漏技術(shù)是利用焊接變形的一種補(bǔ)焊方法。實(shí)際上帶壓逆向焊接堵漏技術(shù)是利用焊接變形的一種補(bǔ)焊方法。v帶壓逆向焊接堵漏的技術(shù)特點(diǎn) 施焊時，首先在靠近裂紋處無泄漏的部位上引弧，運(yùn)條方向與裂紋相反，施焊時，首先在靠近裂紋處無泄漏的部位上引弧，運(yùn)條方向與裂紋相反，一般焊一般焊30mm左右長。這段焊縫冷卻后，在焊縫引弧處前段的局部裂紋將左右長。這段焊縫冷卻后，在焊縫引弧處前段的局部裂紋將受到很大的橫向壓縮應(yīng)力，使其收嚴(yán)一小段，再在收嚴(yán)的一小段上引弧施受到很大的橫向壓縮應(yīng)力，使其收嚴(yán)一小段，再在收嚴(yán)的一小段上引弧施焊

8、，過程同上，直到整條裂紋全部焊合為此。焊，過程同上，直到整條裂紋全部焊合為此。 下面把焊接V形坡口焊縫橫向收縮量近似值統(tǒng)計(jì)如下：鋼板厚/mm567891011121314151617181920收縮量/mm1.31.31.41.41.51.61.71.81.81.92.02.12.22.42.52.6v帶壓逆向焊接技術(shù)特點(diǎn)v1、該方法屬于動態(tài)密封作業(yè)方法，施工時不影響正常生產(chǎn)。v2、消除泄漏迅速v3、無需配備特殊的工器具，只要有電焊機(jī)就可以進(jìn)行作業(yè)。v4、必須具備動火條件方能采用。 帶壓逆向焊接只適用于可焊設(shè)備，管道上出現(xiàn)的裂紋，不適用于焊縫缺陷，如氣孔、夾渣引起的點(diǎn)狀及孔洞狀泄漏的堵漏密封作

9、業(yè)，因此范圍是有一定的限制。 帶壓焊接技術(shù)只能是在噴出的介質(zhì)不影響焊接過程中進(jìn)行逆向收嚴(yán)。帶壓焊接技術(shù)只能是在噴出的介質(zhì)不影響焊接過程中進(jìn)行逆向收嚴(yán)。v分段逆向焊接的操作步驟如圖示：一般在與焊縫相同方向焊一段約為3050mm長的一小段焊縫，這一小段焊縫冷卻后所產(chǎn)生的橫向收縮應(yīng)力就能使裂紋從這一端開始有220mm在壓縮應(yīng)力的作用下完全收嚴(yán)，達(dá)到無泄漏狀態(tài)。當(dāng)藥皮顏色由紅變暗后，就可以繼續(xù)補(bǔ)焊焊縫前端已經(jīng)收嚴(yán)的那一小段裂紋了。v補(bǔ)焊過程焊縫收嚴(yán)情況 下表按壁厚68mm，材質(zhì)為Q235A的試件工件，用E4303型焊條在不同的泄漏介質(zhì)下，逆向焊接收嚴(yán)情況介質(zhì)壓力/MPa0.05以下0.050.10.1

10、0.20.20.30.30.50.51.01.02.0收嚴(yán)長度/mm20以上152081568564524由表可知，裂紋在焊接應(yīng)力作用下收嚴(yán)的長度是十分有限的。因此，在補(bǔ)焊收嚴(yán)的那一小段時，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真觀察裂紋的收嚴(yán)情況，確認(rèn)下一步補(bǔ)焊的長度。繼續(xù)補(bǔ)焊時，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接電弧與熔池的長度，并使焊接電弧與熔池始終處在裂紋收嚴(yán)的范圍之內(nèi)。若操作技術(shù)不太熟悉或收嚴(yán)的裂紋長度不能準(zhǔn)確地判斷清楚時，補(bǔ)焊過程應(yīng)將焊接電弧與熔池控制在已收嚴(yán)裂紋長度的一半范圍之類為宜。另外，補(bǔ)焊動作要迅速、準(zhǔn)確，特別是引弧動作要快，以防止焊縫受熱膨脹，這樣會明顯地降低橫向壓縮應(yīng)力，使裂紋重新斷開甚至管壁厚的還會增加裂紋。 在不停的收嚴(yán)補(bǔ)焊完畢不漏后，再按正常焊接方式在表面焊一至二層，這樣就完成全部帶壓補(bǔ)焊作業(yè)。v帶壓逆向焊接堵漏操作技術(shù)v1、引弧 對已收嚴(yán)的那一小段裂紋補(bǔ)焊時，宜采用接觸法引弧，并且引弧點(diǎn)一定要落在已收嚴(yán)的那一小段裂紋上，在被焊件厚度大于5mm時，也可以采用劃弧法引弧。不管怎樣引弧 焊條一定要對準(zhǔn)裂紋，嚴(yán)防燒偏，使裂紋產(chǎn)生新的變形，引弧技術(shù)是帶壓逆向焊接堵漏操作技術(shù)的關(guān)鍵一步，要熟練掌握，這樣才能在千變?nèi)f化的實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)用自如。