大转矩螺杆钻具焊接质量的控制

【摘 要】 焊接是螺杆钻具加工的一项关键工作，就如何做好质量管理，本文从人、机、料、法艺和环等方面进行阐述。

【关键词】 螺杆钻具 焊接质量 管理措施

螺杆钻具是螺杆桩施工的关键部件，它承受巨大的转矩（转矩450kn.m）。焊接是钻具的主要控制内容，是质量形成过程中的关键所在，焊接质量的好坏直接影响着桩机的施工效率和施工质量。

1 人员组织

配备有一定专业技术的人员生产，其中质检人员和焊工必须取得质量技术监督部门颁发的特种作业人员资格证书。

2 机具准备

2.1 焊机电源及焊机的选择

电弧能否稳定的燃烧是获得优良焊接接头的主要因素，电弧稳定燃烧时焊接电源的基本要求：具有合适的外特性；具有适当的空载电压；具有良好的动特性；具有良好的调节特性。选择电焊机时应当根据电焊机的主要用途，电源电压，功率以及焊接材料的特性进行。

2.2 焊接设备的管理

用于焊接的设备有电弧焊机，氩弧焊机，焊条烘干箱、保温桶等，在确定设备的基础上，对焊接设备按《设备控制程序》进行控制，并有完好和专管标识。同时，对每台设备的性能和能力进行检查，每台用于检测焊接设备的电流表、电压表均须完好，准确，可靠，并有周检合格标识。

3 加工材料的准备

焊接材料是螺杆钻具焊接质量的基本保证条件，螺杆钻具用焊材经检查、验收合格后，方能登记入库。焊条烘干，应有专人负责，详细记录烘干的温度和时间，填写《焊条（剂）烘干与恒温存放记录》。详细填写《焊材领用和发放记录》，焊工每次领用的焊条应放在保温桶内，每只筒只能领用同一牌号的焊条，以防错用，且数量不应超过5Kg，存放时间不应超过4h，逾期应重新进行烘干，重复烘干次数不得超过两次。

4 螺杆钻具的焊接方法和工艺

4.1 焊前技术准备工作

焊接前编制螺杆钻具焊接作业指导书，进行焊接工艺评定和填写焊工工艺卡。焊接技术人员应当根据工程概况，编制焊接作业指导书，拟定技术措施，制定焊接方案。凡施焊人员首次采用的母材、焊接材料和工艺方法，必须进行焊接工艺评定，用以评定施焊人员是否有能力焊出符合产品技术条件所要求的焊接接头，以验证所制定的焊接工艺指导书是否合适。焊接工艺评定应以可靠的钢材焊接性能试验为依据，应在钻具焊接之前完成。归档的焊接工艺评定报告应包括下列内容：（1）焊接工艺评定任务书；（2）焊接工艺评定指导书；（3）施焊记录；（4）焊接工艺评定报告；（5）附件：管材，焊材质保书或复验报告，外观检查记录，无损检测报告，物理性能实验报告（包括拉伸、弯曲、冲击韧性、金相等），热处理报告。

当评定不合格时，应分析原因，并修正不合理的参数，重新拟定工艺后，再进行评定，直到合格为止。最后完成的焊接工艺评定报告，经施焊部门技术总负责人审批后，编制“焊接工艺卡”，用于生产中指导焊接工作。

4.2 螺杆钻具焊接方法和工艺

4.2.1 采用氩弧焊打底，电弧焊填缝和找补

氩弧焊即氩气保护焊，可以获得良好的焊接接头，返修率低，易于保证工程质量，目前已普遍用于质量要求较高的碳素钢和合金钢焊接接头的根部焊道焊接。电弧焊即手工电弧焊，是利用焊条与工件间产生的电弧热将金属熔化的焊接方法。电弧焊是适应性很强的焊接方法，可在室内或野外高空进行平、横、立、仰全位置焊接，是螺杆钻具焊接中的主要焊接方法。

4.2.2 焊接工艺

焊前：用氧气乙炔火焰对工件预热，工件破口两侧达到150～200℃。

打底：选用氩弧焊打底，由下往上施焊，点焊起、收尾处可用角磨机打磨出适合接头的斜口。整个底层焊缝必须均匀焊透，不得焊穿。氩弧打底必须先用试板试焊，检查氩气是否含有杂质。氩弧施焊时应将焊接操作坑处的管沟用板围挡，以防刮风影响焊缝质量。底部焊缝焊条接头位置可用角磨机打磨，严禁焊缝底部焊肉下塌、顶部内陷。

中层施焊：底部施焊完后，清除熔渣，飞溅物，并进行外观检查，发现隐患必须查清后重焊，焊缝与母材交接处一定清理干净。该层选用焊条直径为Φ4，如管壁厚度为18mm时，焊缝层数选用底、中（1）、中（2）、中（3）面共五层。每一中层焊缝厚度应为焊条直径的0.8～1.2倍，运条选用直线型。严禁在焊缝的焊接层表面引弧。该层焊接完毕，将熔渣、飞溅物清除后进行检查，发现隐患必须铲除后重焊。

盖面：该层选用焊条直径Φ4。每根焊条起弧、收弧位置必须与中层焊缝接头错开，严禁在中层焊缝表面引弧，该盖面层焊缝应表面完整，与母材圆滑过渡，焊缝宽度为盖过坡口两侧约2mm，焊缝加强高度为1.5-2.5mm，焊缝表面不得出现裂纹、气孔、夹渣、熔合性飞溅等。不得出现大于0.5mm深度，且总长不大于该焊缝总长10%的咬边，焊接完毕，清理熔渣后，用钢丝刷清理表面，并注意保护，以免在防腐前出现锈蚀。

焊缝焊接过程中，设专人记录，对每个焊缝的材质（一般为27SiMn或42CrMo），母材规格，焊接过程中的电压、电流、时间，焊工编号及姓名，外界温度，焊前预热及焊后热处理进行详细记录。

焊后：焊接结束后，立即加温至350℃左右，然后用石棉毡裹住焊缝保温1小时以上。

螺杆钻具焊接完毕后，对所有焊缝进行外观检查，检查完毕后按比例进行无损检测，无损检测包括焊缝表面无损检测和焊缝内部无损检测。当抽样检测时，对每一位焊工所焊焊缝按规定的比例进行抽查。

5 焊接的环境

施焊环境因素是制约焊接质量的重要因素之一。施焊环境要求要有适宜的温度、湿度、风速，才能保证焊缝获得良好的外观和内在质量，具有符合要求的机械性能与金相组织。因此施焊环境应符合下列规定：（1）焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度而使焊工技能不受影响。当环境温度低于施焊材料的最低允许温度时，应根据焊接工艺评定提出预热要求。（2）焊接时的风速不应超过所选用焊接方法的相应规定值。当超过规定值时，应有防风设施。手工电弧焊、埋弧焊、氧乙炔焊

6 结语

钻具的焊接质量好坏直接影响螺杆桩机的施工效率对工程和施工质量。钻具焊接过程的质量控制对保证工程的施工进度和施工质量控制显得尤为重要。因此必须本着实事求是的工作态度，加强在人、机、料、法、环等方面的管理，有针对性地采取严格措施，才能保证螺杆钻具的焊接质量。

参考文献：

[1]《机械设计手册》第一册.化学工业出版社.

[2]张建勋编著.《现代焊接生产与管理》.机械工业出版社.

[3]《焊接质量管理标准》.制造工艺工程部，2006.9.1.

[4]刘会杰主编.《焊接冶金与焊接性》.机械工业出版社.