输电线路铁塔加工中的焊接技术分析

摘要：本文是笔者根据多年的工作经验，结合实践对输电线路铁塔加工过程中可能存在的焊接缺陷进行分析，对输电线路铁塔加工焊接缺陷的影响因素进行探讨，总结出相应的焊接质量控制措施，以提高输电线路铁塔的焊接质量，供同行参考。

关键词：输电线路铁塔；加工；焊接；技术分析

中图分类号：U215 文献标识码：A

1 焊接缺陷

焊接是通过加热或加压，或者两者并用，使工件达到永久结合的一种方法。采用焊接方法连接的接头统称为焊接接头，它是由焊缝金属、熔合区和热影响区3个部分组成。角钢输电铁塔的焊接件主要是塔座、连接板及挂线板、挂线角钢等；四柱钢管塔的焊接件主要有管与法兰的连接，塔座、管与“U”形插板的连接等；焊接接头的主要形式为“T”型焊缝连接方式。受焊接材料、焊接环境、焊接工人技术水平的影响，焊接接头不可避免地存在部分焊接缺陷。焊接缺陷是指焊接过程中产生的不符合标准要求的缺陷，焊接缺陷的种类繁多。

1.1 焊接裂纹

裂纹是在电焊后冷却过程中，在焊缝内部HAZ出现的局部开裂现象。焊接裂纹主要有热裂纹、冷裂纹。焊接裂纹是危害较大的一种焊接缺陷，会导致构件断裂。在输电铁塔加工中，必须严格控制焊接裂纹的出现。

1.2 咬边

咬边是指在焊接过程中沿焊趾母材部位产生的沟槽或凹陷。过深的咬边对焊道的力学性能产生严重影响，主要表现在咬边会减少构件承载的有效截面积，并在咬边处应力集中，降低焊接（特别是低合金高强钢的焊接）接头的强度。

1.3 夹渣

夹渣是指在焊接处存在的非金属夹杂物及固体颗粒，常见的夹渣有层间夹渣。夹渣对焊接的连接强度、抗冲击性及冷弯性能等均有不利影响，特别是尖锐形的夹渣对焊缝的力学性能的影响和危害最为集中。

1.4 未焊透及未熔合

未焊透是指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入焊接接头根部的现象，一般存在于单面焊缝的根部。未熔合是指焊接过程中焊道与母材坡口、上层焊道与下层焊道之间没有完全熔化结合而形成的缺陷。未熔合是一种面积型缺陷，垂直于应力方向的未熔合导致焊缝承载面积的减小最为明显，应力集中也比较严重，其危害仅次于裂纹。

1.5 气孔

气孔是指焊接过程中，焊接熔池的气体在熔池凝固前来不及逸出而以气泡的形式存在于焊缝金属内部或表面所形成的孔穴。气孔在焊缝中存在的形状各异，分布不均匀，其种类大致有密集气孔、球形气孔、条形气孔、柱状气孔等。气孔会降低焊缝的连接强度和致密性，对构件的危害不及裂纹与未熔合严重。

2 缺陷的影响因素

在输电铁塔焊接件的生产过程中，由于诸多因素对焊接质量的影响，造成不符合设计技术标准要求的产品返修或报废，给企业带来一定的经济损失。因此，在焊接生产前需要考虑人员、机械、材料、方法、环境等因素对焊接质量的影响,通过焊前预防来确保焊接产品质量。

2.1 影响输电铁塔焊接质量的环境因素

根据焊接环境的特点，影响焊接质量的环境因素可分为理化环境和劳动环境两大类型。理化环境因素包括直接影响焊接接头质量的理化环境以及通过影响焊接设备性能、焊接材料性能、焊接工艺参数的稳定而影响焊接质量的理化环境。劳动环境因素是指直接影响焊接操作人员的身体健康、劳动保护、安全卫生、心理活动而间接影响焊接质量的环境。

2.2 影响输电铁塔焊接质量的人的因素

人的因素是指操作者及检验者、试验者的质量意识、技能熟练程度和身体素质等。输电铁塔制造与安装质量的形成过程离不开人的操作和管理，质量意识、工作作风及心理状态是关键的影响因素，也是产生焊接缺陷的主要原因。

2.3 影响焊接质量的设备因素

设备因素是指焊接设备、烘干设备、无损检测和试验设备，以及仪器仪表的性能精度和维护等对焊接质量的影响。焊接设备和仪器仪表是保证焊接质量符合设计技术要求的重要因素。由于焊接设备和仪器仪表及焊接检测设备在使用过程中不断老化、磨损等，使其性能和精度不断发生变化，从而影响焊接质量。

2.4 影响焊接质量的材料因素

材料因素主要是指母材及焊接材料（焊条、焊丝）的化学成分和物理性能等对焊接质量的影响因素。材料质量对焊接质量起着主导作用，材料质量的控制是整个质量保证体系和焊接控制体系中的重要环节。当材料不符合设计规定要求或错用材料，将会导致焊接结构失败及断裂。

2.5 影响焊接质量的工艺因素

工艺因素是指加工工艺、组装工艺、焊接工艺、操作规程等。包括工艺流程的安排、工艺之间的衔接以及焊接工艺参数的指导性文件和质量检验工艺的适合性等。

焊接工艺对焊接工序质量的影响主要来自2个方面的因素；①制定焊接工艺的方法、选择工艺参数和工艺装备等的正确性和合理性；②贯彻执行工艺方法的严肃性。在焊接过程中必须加强对工艺装备和计量器具的管理，严肃工艺纪律，合理使用器具，并对工艺实施过程进行检查和监督。

3 质量的控制措施

焊接过程是输电铁塔加工的关键过程。塔座、管与法兰组装尺寸偏差、焊接质量的好坏直接影响铁塔的组立和构件的受力情况。因此，铁塔加工的焊接接头除完全熔透焊外，焊缝表面质量应符合《钢结构焊缝外形尺寸》（GB10854-89）。

3.1 焊前准备

3.1.1 焊接计划

焊接实施前应制定详细的质量计划，内容须全面体现和落实企业质量管理体系文件的要求，主要包括质量控制的组织机构、质保体系和质量责任制，同时设置质量控制点，规定质量培训和技术交底、焊接质量计划验证。

3.1.2 坡口加工及清理

在现场条件允许的情况下，应尽量采用等离子弧压、氧乙炔等热加工方法。坡口加工完成后，必须除去坡口表面的氧化皮层、油污、熔渣及影响接头质量的表面层，清除范围为坡口及其两侧母材不少于20mm，并应将凹凸不平处打磨平整。

3.1.3 组装/定位

组装应在确认坡口加工、清理质量合格后进行，组装间隙应均匀。定位焊的作用是保证焊接质量、促使接头背面形成良好的关键，如果坡口形式、组装间隙、钝边大小不合适，易造成内凹、焊瘤、未焊透等缺陷。

3.2 焊接过程控制

3.2.1 焊接材料控制

焊接材料的管理（采购、验收、入库、保管、发放、回收）应按相关规程《焊接材料质量管理规程》（JBT3223-1996）进行，以保证材料的规格、型号符合设计要求。

3.2.2 焊接现场控制

焊接过程中，现场检验人员应对实际焊接工艺参数、焊接材料、组装定位是否符合焊接作业指导书的工艺规程进行检查，确认坡口、尺寸及组装要求。焊工必须严格执行焊接工艺要求，现场质检员应加强监督检查，这是保证焊接质量的关键。

3.2.3 焊接环境控制

焊接环境应符合《建筑钢结构焊接技术规程》(JBJ 181-2002)中的相关要求。

3.3 焊缝外观检查

焊缝表面质量的检查应在无损检测之前进行，所以焊缝表面质量均应采用标准样板、量规、硬度计算等进行100%的外观检验并符合《钢结构焊缝外形尺寸》（GB 1054-89）及《钢结构工程验收规范》(GB 50205-2001)标准中的具体要求，且应作实际检验记录。

无损检测人员应培训考核合格，持证上岗。外观检查合格后，并在焊口焊接完成24h后方可进行无损检测。所采用的检测方法、检测比例应符合有关规范、标准以及设计要求。

4 结束语

通过对输电线路铁塔焊接缺陷的类别及影响因素在加工中的处理办法进行分析，总结出控制输电线路铁塔加工过程中焊接质量的具体措施，以有效地减少焊接缺陷的产生，从而保证输电线路铁塔加工中的焊接质量。

参考文献

[1]电力工业部电力建设总局，220V送变电线路铁塔设计[M].北京：电力工业出版社，1980.

[2]刘经国.铁塔计算放样讨论[J],河南电力，1989（1）.