試論水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接工藝

林 剛

（水利水電第十工程局有限公司， 四川 都江堰 611830）

水電工程作為國家基礎(chǔ)建設(shè)重點項目之一，承擔(dān)著發(fā)電、灌溉、供水、防洪、航運等重要職責(zé)，其施工質(zhì)量直接關(guān)乎到國計民生，對國家經(jīng)濟發(fā)展將產(chǎn)生重大的影響[1]。近些年來，伴隨社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對水資源的開發(fā)利用也提出了越來越高的要求，從而使得我國水電工程建設(shè)數(shù)量、建設(shè)類型以及規(guī)模也不斷增加和擴大。而水電工程施工質(zhì)量直接關(guān)乎到水電工程的建設(shè)質(zhì)量，因此對水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接工藝展開研究探討是非常有必要的，有利于確保水電工程的整體建設(shè)質(zhì)量，促使水電工程能夠?qū)⒆陨砉δ芘c價值更好地發(fā)揮出來，進而更好地為社會及人民服務(wù)。

1 水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕原因分析

導(dǎo)致水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接處容易發(fā)生腐蝕的原因主要有以下幾種：1） 應(yīng)力腐蝕。在進行金屬結(jié)構(gòu)焊接的過程中，由于金屬自身特性通常情況下會出現(xiàn)焊口不夠勻稱這樣一種情況，從而使得焊口位置很容易有殘余應(yīng)力存在，不僅破壞金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重的時候甚至可能導(dǎo)致焊口處發(fā)生斷裂，進而容易引發(fā)腐蝕的發(fā)生，加劇金屬結(jié)構(gòu)焊口處的斷裂程度。2） 焊口腐蝕。施工人員焊接水平所限或焊接操作疏忽，從而使得焊接工藝存在不到位情況，導(dǎo)致焊珠、焊瘤出現(xiàn)，并未能將相關(guān)清理工作及時做好，那么焊口處所產(chǎn)生的雜質(zhì)與灰塵一旦接觸到水就會產(chǎn)生腐蝕性，從而導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)焊口處發(fā)生腐蝕。3） 電偶腐蝕。在進行金屬結(jié)構(gòu)焊接的過程中，畢竟金屬結(jié)構(gòu)的材質(zhì)與焊接處的材質(zhì)是存在區(qū)別的，那么當(dāng)焊接處經(jīng)歷了雨淋以后，就很有可能由于異種金屬相互接觸原因而導(dǎo)致電偶腐蝕情況發(fā)生，從而一定程度損害金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制措施

2.1 科學(xué)選擇焊接方法及材料

在進行水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接的過程中，施工人員一定要結(jié)合金屬結(jié)構(gòu)的實際情況科學(xué)選擇相應(yīng)的焊接方法及焊接材料，從而一定程度上降低焊口處腐蝕情況的發(fā)生幾率。比如在選擇焊接方法的時候，出于避免縫隙角度考慮，搭接焊不如對接焊，間斷焊不如連續(xù)焊，單面焊不如雙面焊。而在焊接不銹鋼金屬結(jié)構(gòu)的時候，金屬弧焊無疑不如惰性氣體保護焊。這主要是由于兩者雖然能夠產(chǎn)生相同的熔覆金屬層耐蝕性，但是金屬弧焊會額外導(dǎo)致夾渣產(chǎn)生，從而為焊口處腐蝕問題的發(fā)生埋下了隱患。又如在選擇焊接材料的時候，應(yīng)盡可能選擇能夠與母材實現(xiàn)較好配合的焊材，確保兩者的斷裂強度、熱脹性能處于較為接近的狀態(tài)，從而更好地保障焊接性能。同時在水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊接施工過程中，由于電流強度是處于不斷增強狀態(tài)，那么焊接咬口就很可能因此而出現(xiàn)不夠穩(wěn)定的情況，使得抗壓強度下降，從而妨礙了接下來的焊口處防腐工作的開展，所以施工人員應(yīng)盡可能選擇小電流焊接這樣一種焊接形式，避免由于電流強度增大問題而影響焊接咬口穩(wěn)定。

2.2 采用退火、熱處理工藝

眾人皆知，在許多行業(yè)中，為了實現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)件、備件焊縫抗SSC 的能力，除了對焊縫的硬度予以控制之外，還有一種有效的措施就是進行焊后熱處理[2]。通過實驗，低合金鋼和碳鋼在特定敏感環(huán)境下，能夠?qū)⑴R界應(yīng)力腐蝕破裂強度找到，當(dāng)這一數(shù)值高于應(yīng)力的時候，金屬結(jié)構(gòu)焊縫處就不會出現(xiàn)破裂情況。所以在設(shè)計之初，就需要通過計算以及熱處理工藝，使得金屬結(jié)構(gòu)焊縫處的臨界應(yīng)力大于有效應(yīng)力，從而避免金屬結(jié)構(gòu)焊縫處發(fā)生破裂。同時，大量實踐也證明了，當(dāng)金屬結(jié)構(gòu)焊縫處經(jīng)過嚴(yán)格的固熔退火、熱處理、韌性改進以后，能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫處殘余應(yīng)力的成功消除，這無疑是一項有效的措施來實現(xiàn)對金屬結(jié)構(gòu)焊縫處發(fā)生腐蝕開裂的有效防止。但是對于水電工程中的大型金屬結(jié)構(gòu)而言，倘若進行整體熱處理，這樣不僅費用較高，而且非常費事，所以對于水電工程的大型金屬結(jié)構(gòu)通常僅需要考慮進行局部熱處理，倘若局部熱處理也難以實現(xiàn)，那么在設(shè)計之初就應(yīng)當(dāng)將其他相應(yīng)措施考慮到。

2.3 采用噴砂處理焊縫工藝

伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，近些年來，不少專家通過研究發(fā)現(xiàn)通過對金屬材料表面完整性的改變，能夠?qū)崿F(xiàn)金屬材料抗應(yīng)力腐蝕斷裂、抗疲勞斷裂能力的提高。雖然目前已經(jīng)存在很多種表面形變強化工藝技術(shù)，但是在這些工藝技術(shù)中，噴砂工藝[3]由于具有成本低廉、能耗較低、工藝簡單、適應(yīng)性廣等優(yōu)點，尤其適合用于處理水電工程金屬結(jié)構(gòu)的焊縫。當(dāng)水電工程金屬結(jié)構(gòu)焊縫通過處理以后，能夠?qū)崿F(xiàn)表層結(jié)構(gòu)與相結(jié)構(gòu)、表面粗糙度、表層的殘余應(yīng)力狀態(tài)等等的改變，從而達到提高金屬結(jié)構(gòu)抗應(yīng)力腐蝕斷裂能力的目的。對于水電工程金屬結(jié)構(gòu)中常用的不銹鋼、彈簧鋼、結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼等等，都可以采用噴砂工藝。據(jù)相關(guān)研究表明，通過噴砂處理后，能夠使得金屬材料的常溫疲勞極限相對于原本的常溫疲勞極限提高1.35 倍。

3 結(jié)語

總而言之，要想確保水電工程的整體質(zhì)量，使其能夠長期、安全、有效地工作，那么就必須嚴(yán)格把控水電工程金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量。而水電工程金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕問題無疑是影響其質(zhì)量的重要原因。通過分析水電工程金屬結(jié)構(gòu)腐蝕原因，發(fā)現(xiàn)主要是由于應(yīng)力腐蝕、焊口腐蝕以及電偶腐蝕所導(dǎo)致的，然后提出了相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，以供相關(guān)人員參考借鑒。