高頸法蘭又叫長頸法蘭、帶頸法蘭，是一種盤狀零件，主要用來實現(xiàn)管與管之間的連接。目前已廣泛應(yīng)用于石油化工、城市供水以及電力系統(tǒng)等領(lǐng)域。尤其近年來隨著國家電網(wǎng)特高壓輸電線路工程的規(guī)劃和建設(shè)，對特高壓鋼管塔的需求量急劇增長。
而高頸法蘭作為鋼管塔法蘭連接的新形式已經(jīng)被證明具有一定的先進(jìn)性和可靠性，其對提高鋼管塔產(chǎn)能以及產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。
1 焊接方法
特高壓高頸對焊法蘭與鋼管的環(huán)向焊接方法前期主要有2種，即：手工氣保焊和全自動擺動氣保焊。
基于以上2種焊接方式后，個別特高壓鋼管塔生產(chǎn)廠家針對該焊接工藝特點、生產(chǎn)流程、構(gòu)件形狀等要素，自行研制了內(nèi)外埋弧焊環(huán)焊專機來實現(xiàn)高頸對焊法蘭與鋼管的環(huán)向焊接，該工藝是采用埋弧焊對工件進(jìn)行雙面熔透焊接，并在焊接過程中無需進(jìn)行清根處理，在保證焊接質(zhì)量的前提下最大限度地提高了焊接效率。目前已能夠?qū)崿F(xiàn)最小直徑300 mm左右的埋弧焊雙面焊接。
隨著高頸對焊法蘭的不斷生產(chǎn)，焊接方法、焊接技術(shù)亦在不斷地改進(jìn)。根據(jù)實際工件的規(guī)格尺寸，可以合理地選擇手工氣保焊、全自動搖擺氣保焊或埋弧焊等焊接方案。
2 坡口設(shè)計
（1）特高壓鋼管塔高頸法蘭與鋼管對接的坡口開設(shè)應(yīng)依據(jù)其相應(yīng)的焊接工藝要求進(jìn)行，預(yù)留一定的焊縫間隙保證對接焊縫能夠全部熔透，保證一定的鈍邊防止根部燒穿。氣保焊的對口間隙可預(yù)留0～2 mm，鈍邊可留0～2 mm。埋弧焊的對口間隙可預(yù)留0～1 mm， 鈍邊應(yīng)≥7 mm。
3 特高壓高頸法蘭焊接基本規(guī)定
3.1 焊接材料
焊接材料的選用應(yīng)保證焊縫的強度、韌性和塑性等性能與母材的各項性能相匹配。特高壓法蘭材質(zhì)一般為Q345B鋼，氣體保護焊 （GMAW）可選用ER50－X焊絲。若使用特殊鋼材和焊接方法，需按照GB 50661—2011標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
3.2 焊接工藝評定
制造單位焊接施工前應(yīng)按照GB 50661—2011和DL/T 868—2004相關(guān)要求進(jìn)行焊接工藝評定，并編制焊接工藝規(guī)程。
3.3 焊縫等級
特高壓高頸法蘭與鋼管的環(huán)向?qū)雍缚p需達(dá)到一級焊縫要求。
3.4 焊接工藝
3.4.1 定位焊
（1）定位焊焊接必須由持相應(yīng)資格證書的焊工進(jìn)行施焊。
（2）定位焊焊縫附近的母材表面和兩側(cè)應(yīng)均勻、光潔，且應(yīng)無毛刺、裂紋、氧化皮、銹蝕、油脂、水等雜質(zhì)。
（3）定位焊焊縫厚度不應(yīng)小于3 mm，且不超過設(shè)計焊縫高度的2/3，長度不應(yīng)小于40 mm，其間距宜為200～300 mm。定位焊焊縫一般不少于3點，且應(yīng)均勻分布。
3.4.2 焊接環(huán)境
（1）氣保焊時風(fēng)速≤2 m/s。
（2）空氣相對濕度≤80%。
（3）焊件表面需保持干燥。
（4）焊接環(huán)境最好處于常溫狀態(tài)，≥0℃。
3.4.3 預(yù)熱和道間溫度控制
（1）預(yù)熱溫度和道間溫度應(yīng)根據(jù)鋼材的化學(xué)成分、接頭的拘束狀態(tài)、熱輸入大小、熔敷金屬氫含量水平及所采用的焊接方法等綜合因素確定或進(jìn)行焊接試驗。
（2）焊接過程中最低道間溫度≥預(yù)熱溫度，最高道間溫度≤230℃。
3.4.4 焊縫寬度
焊縫最大寬度Bmax和最小寬度Bmin的差值，在任意50 mm焊縫長度范圍內(nèi)偏差值不得大于4.0 mm，且整個焊縫長度范圍內(nèi)偏差值不大于5.0 mm。焊縫寬度應(yīng)符合表2中的規(guī)定，其焊縫圖如圖7和圖8所示。
表2 焊縫寬度
注： 1.表中 b為裝配間隙， 應(yīng)符合 GB/T 985.1—2008， GB/T 985.2—2008 標(biāo)準(zhǔn)要求的實際裝配值；g為坡口面寬度。
4 結(jié)論
目前，高頸鍛造法蘭生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)逐步成熟，總體質(zhì)量較好，焊縫總體一次合格率達(dá)98%，各項關(guān)鍵質(zhì)量能滿足鋼管塔生產(chǎn)技術(shù)要求，但在工藝方面還需進(jìn)一步固化。
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