特高压高颈法兰焊接技术

高颈法兰又叫长颈法兰、带颈法兰，是一种盘状零件，主要用来实现管与管之间的连接。目前已广泛应用于石油化工、城市供水以及电力系统等领域。尤其近年来随着国家电网特高压输电线路工程的规划和建设，对特高压钢管塔的需求量急剧增长。而高颈法兰作为钢管塔法兰连接的新形式已经被证明具有一定的先进性和可靠性，其对提高钢管塔产能以及产品质量发挥了至关重要的作用。


1 焊接方法特高压高颈对焊法兰与钢管的环向焊接方法前期主要有2种，即：手工气保焊和全自动摆动气保焊。基于以上2种焊接方式后，个别特高压钢管塔生产厂家针对该焊接工艺特点、生产流程、构件形状等要素，自行研制了内外埋弧焊环焊专机来实现高颈对焊法兰与钢管的环向焊接，该工艺是采用埋弧焊对工件进行双面熔透焊接，并在焊接过程中无需进行清根处理，在保证焊接质量的前提下最大限度地提高了焊接效率。目前已能够实现最小直径300 mm左右的埋弧焊双面焊接。随着高颈对焊法兰的不断生产，焊接方法、焊接技术亦在不断地改进。根据实际工件的规格尺寸，可以合理地选择手工气保焊、全自动摇摆气保焊或埋弧焊等焊接方案。
2 坡口设计
（1）特高压钢管塔高颈法兰与钢管对接的坡口开设应依据其相应的焊接工艺要求进行，预留一定的焊缝间隙保证对接焊缝能够全部熔透，保证一定的钝边防止根部烧穿。气保焊的对口间隙可预留0～2 mm，钝边可留0～2 mm。埋弧焊的对口间隙可预留0～1 mm， 钝边应≥7 mm。
（2）坡口加工图如图3～图6所示。

图3 薄壁管V形坡口

图4 I形坡口

图5 Y形坡口a

图6 Y形坡口b3 特高压高颈法兰焊接基本规定
3.1 焊接材料焊接材料的选用应保证焊缝的强度、韧性和塑性等性能与母材的各项性能相匹配。特高压法兰材质一般为Q345B钢，气体保护焊 （GMAW）可选用ER50－X焊丝。若使用特殊钢材和焊接方法，需按照GB 50661—2011标准执行。
3.2 焊接工艺评定制造单位焊接施工前应按照GB 50661—2011和DL/T 868—2004相关要求进行焊接工艺评定，并编制焊接工艺规程。
3.3 焊缝等级特高压高颈法兰与钢管的环向对接焊缝需达到一级焊缝要求。
3.4 焊接工艺
3.4.1 定位焊
（1）定位焊焊接必须由持相应资格证书的焊工进行施焊。
（2）定位焊焊缝附近的母材表面和两侧应均匀、光洁，且应无毛刺、裂纹、氧化皮、锈蚀、油脂、水等杂质。
（3）定位焊焊缝厚度不应小于3 mm，且不超过设计焊缝高度的2/3，长度不应小于40 mm，其间距宜为200～300 mm。定位焊焊缝一般不少于3点，且应均匀分布。
3.4.2 焊接环境
（1）气保焊时风速≤2 m/s。
（2）空气相对湿度≤80%。
（3）焊件表面需保持干燥。
（4）焊接环境最好处于常温状态，≥0℃。
3.4.3 预热和道间温度控制
（1）预热温度和道间温度应根据钢材的化学成分、接头的拘束状态、热输入大小、熔敷金属氢含量水平及所采用的焊接方法等综合因素确定或进行焊接试验。
（2）焊接过程中最低道间温度≥预热温度，最高道间温度≤230℃。
3.4.4 焊缝宽度焊缝最大宽度Bmax和最小宽度Bmin的差值，在任意50 mm焊缝长度范围内偏差值不得大于4.0 mm，且整个焊缝长度范围内偏差值不大于5.0 mm。焊缝宽度应符合表2中的规定，其焊缝图如图7和图8所示。               
    表2 焊缝宽度

注：1.表中 b为装配间隙， 应符合 GB/T 985.1—2008， GB/T 985.2—2008 标准要求的实际装配值；g为坡口面宽度。

图7 I形坡口对接焊缝图

图8 非I形坡口对接焊缝图4 结论目前，高颈锻造法兰生产技术已经逐步成熟，总体质量较好，焊缝总体一次合格率达98%，各项关键质量能满足钢管塔生产技术要求，但在工艺方面还需进一步固化。作者陈 哲1，葛晓峰2，秦沈峰1，周锋增2（1.国家电网 浙江省电力有限公司，浙江 杭州 ；2.浙江盛达铁塔有限公司，浙江 杭州 作者简介：陈 哲 （1975—），男，高级工程师，主要从事电力线路建设、铁塔结构和组立方面的研究.来源：网络
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