变压器油箱制造中的焊接工艺问题综述

[摘 要]本文主要分析了变压器油箱及结构件焊前工艺准备和焊接工艺过程，在此提出了自己的一些观点和看法，可与同行工作人员共同探索与研究。

[关键词]变压器油箱； 坡口； 焊接； 应用；

中图分类号：TM41；TG457.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0388-01

一、前言

变压器油箱制造中焊接工作是非常重要的，焊接工作关乎油箱制造的整体质量，所以，我们论述变压器油箱制造中焊接工艺问题，也将会是今后比较重要的问题。

二、变压器油箱概述

油箱是大型电力变压器中重要组成部分，是变压器整体装配的壳体，在变压器中起着重要作用。油箱应有可靠的强度，能够承受住真空度为133Pa和正压力为98kPa的机械强度试验，油箱不得有损伤和不允许的永久变形，满足变压器真空注油的负压力和运行中的正压力；油箱应有严格的密封性，满足变压器注油后无渗漏要求；油箱应有精确的形位精度，满足变压器整体装配质量要求。油箱强度决定着油箱密封性和安装精度，当油箱强度不足产生变形时，法兰盘、管路、定位件等会产生变形，密封性和安装精度都会受到影响。

三、对油箱结构的相关探讨

在目前变压器油箱中最常用的就是油浸式变压器油箱，这种油箱常常位于变压器的外壳上，它的作用也比较广泛，对于变压器的散热冷却具有重要作用，它作为变压器油的储存装置，对于器身被容纳以及油自身的充注有着决定性意义。

在目前变压器之中，油箱的设计结构一般分为密封式油箱、箱盖式油箱以及钟罩式油箱，不同的油箱的结构适用于不同的变压器，变压器的使用性能不同，对于其油箱的要求也不相同。首先密封式油箱是目前应用比较广泛的一种油箱，它一般适用于110KV以下的变压器，这种油箱机械性能特别好，散热性能和其它变压器相比也具有一定的优越性，在安装过程中对施工技术的要求也不太高。其次是箱盖式油箱，如果变压器的电压比较低，则可以选用此种油箱，一般情况下，箱盖式油箱的性能比较适合小变压器，变压器的电压值最好不超过35KV。最后钟罩式油箱性能比较适合110KV以上的大变压器对于油箱相关性能的要求。

四、焊前准备

1、焊前应准备各种工装夹具，熟悉和检查待焊装的各零部件是否符合图样要求。清理坡口两侧各50mm范围内的油锈、水和涂料等物质。采用气保焊工艺焊接时，焊接区域内的风速应限制在1m/s以下，否则，应采用挡风装置。根据母材、板厚和焊接方法，选择相应的焊条或焊丝。焊条在施焊前应进行烘干：碱性焊条烘焙温度320～350℃，保温2h；酸性焊条烘焙温度140～160℃，保温1h；不锈钢焊条烘焙温度250～300℃，保温1h。

2、碳钢焊材应根据“等强度”原则，不锈钢焊材应根据“同质”原则。同种钢焊接时，焊材与母材抗拉强度应等同；异种钢焊接时：①若低碳钢与中碳钢焊接，应选用碱性焊条或奥氏体不锈钢焊条（丝）；②若碳钢与低合金钢焊接或者不同强度等级的低合金钢之间焊接，可按两者中强度级别较低者选择；③若碳钢或低合金钢与无磁钢焊接，应选用奥氏体不锈钢焊条（丝）。

3、材料对接或角接时，焊缝符号表示可参照GB/T324―2008《焊缝符号表示法》执行。

①对接接头坡口基本形式与尺寸

电力变压器油箱焊缝对接接头坡口可分I形、带钝边V形、带钝边双面V形3种。I形坡口适用于电力变压器小容量油箱对接焊缝，带钝边V形坡口适用于焊缝背面有封底焊，且母材厚度为5～12mm的电力变压器油箱对接焊缝，带钝边双面V形坡口适用中板电力变压器大容量油箱不清根双面对接焊缝。

②角接接头坡口基本形式与尺寸

电力变压器油箱角焊缝接头坡口可分I形、带钝边单边V形2种。I形坡口适用于电力变压器油箱不开坡口的平角T形焊缝，带钝边单边V形坡口适用于电力变压器油箱中厚板单边坡口双面焊缝。

五、焊接工艺过程

1、确定合理的焊接顺序

按工件结构分成主要焊缝和一般焊缝两类，焊接时以使用E4303焊条和E501T-1药芯焊丝为主，焊缝分类如下：

（一）主要焊缝：油箱箱体、储油柜、冷却结构、千斤顶、箱盖法兰、升高座、联管、夹件、拉板、吊板上焊缝以及需经受0.05MPa压力试验的受压焊缝。对于板厚大于6mm的对接接头，接头部位应开坡口，并保证背面焊缝在不清根的前提下进行焊透。

（二）一般焊缝：油箱底座、加强板以及油箱外部各类底板等非受压零件的焊缝。

2、定位焊焊缝

装配定位焊焊缝应有足够的强度，定位焊焊缝的长度和距离可参考相关数据进行取值。

（一）定位焊缝应对称排列，在焊接应力作用下不开裂，引弧及熄弧处应圆滑过渡，焊接电流应比正常焊接电流大15%～20%。

（二）定位焊焊缝应与正式焊缝相同，对于I形坡口对接接头，定位焊焊缝尺寸应尽可能低而平，对于坡口内和角焊缝内的定位焊缝高度尺寸应不超过坡口深度或焊脚高度的2/3，对于结构的主要部位或经强行组装成形的结构，则应适当增大定位焊缝的尺寸或缩小间距。焊缝总长在200mm及以内时只需点固两端，当焊缝长度超过500mm时应采用跳焊法。

（三）定位焊应在工件两面点固，长焊缝点固应从中间向两端进行。在焊缝交叉处和焊缝方向急剧变化处不能有定位焊缝，应距这些位置50mm左右进行定位焊。对要进行清根的焊缝，定位焊焊缝应在反面。定位焊后应尽快进行焊接并焊满整个焊缝。定位焊焊缝中不许有气孔、夹渣和裂纹等缺陷存在，如有缺陷用磨光机打磨重新定位焊。

3、焊条电弧焊焊接工艺参数及操作技术

（一）对接接缝采用单层焊法

工件厚度小于6mm，I形坡口。正面焊缝用准3.2～准4mm焊条，短弧焊接，较慢直线形运条，使熔深达板厚的2/3，焊缝宽度为5～8mm，余高小于1.5mm。焊缝背面封底焊前应清根，然后用准3.2mm焊条，直线形较快运条，电流可稍大些，以能熔透为原则。厚度小于3mm的工件，只进行单面焊。

（二）对接接缝采用多层焊法

工件厚度大于6mm，坡口为V形或K形或X形。第1层（打底层）焊道选用准3.2mm焊条，直线或直线摆动运条，焊第2层时，先将第1层熔渣清除干净，随后用准4mm焊条采用短弧加摆动法焊接，各层间焊接方向应相反，每层焊道厚度不大于4～5mm，接头处错开约20mm。

（三）角焊缝由焊脚尺寸决定焊接层数和焊道数

焊脚尺寸

（四）立焊或横焊

①I形坡口对接或角焊缝立焊，适用于薄件焊接，采用准3.2mm焊条由下至上短弧焊，配合跳弧法和灭弧焊法进行直线或小幅摆动运条。

②开坡口对接或角焊缝立焊，采用多层焊，第1层用准3.2～准4mm焊条，厚板焊时进行小三角形运条，中厚板用小月牙形或跳焊运条法，第2层以后锯齿形运条。

③I形坡口对接横焊，应采用双面焊直线运条法，正面焊缝用准3.2～准4mm焊条，封底焊用准3.2mm焊条，电流可稍大。采用多层焊，焊第1层时，用准3.2mm焊条，直线运条，第2层及以后焊缝用准3.2～准4mm焊条作斜圆圈形运条。

④当板厚>8mm时，采用多层多道焊，第1层焊接与多层焊时相同，以后各层选用准4mm焊条，直线运条或小斜圆圈形运条焊接，封底焊用准3.2mm焊条，先清根，后用直线形运条法大电流焊接。

六、结束语

综上所述，在变压器油箱制造中，要明确焊接的要点和难点，从焊接的工艺出现进行分析，让焊接的每一个流程都符合具体的规定，对于这样的焊接工作，要进行质量控制。

参考文献

[1]齐红育，李洁，滕晓峰，李金辉.大容量变压器高压出线处油箱强度分析及结构改进[J].电气技术.2014.

[2]张琳琳，成云，李晓阳.大型变压器油箱的有限元分析[A].北京力学会第学术年会论文集[C].2013.