大口径引水管道纤维素向下焊施工技术研究

大口径引水管道纤维素向下焊施工技术研究

张志宏

中铁二十局集团市政工程有限公司 甘肃 兰州 730046

摘要：随着我国各项基础建设的有序推进，施工技术逐渐提高。同时资源分布的不均匀，使得资源的跨区域调配需求量大。固体资源适合陆路或航空运输，但是如水分，石油，天然气等流动性较强的资源在运输中存在易挥发，体积大等的特点，所以应采用管道运输的方式，减少资源的浪费以及与其他物质发生反应后变质。目前远距大口径管道施工主要采用手工电弧焊技术，由于其生产效率低、劳动强度大、对焊工要求高等特点使得焊缝质量不易控制，因此应采用先进的纤维素向下焊施工技术。

关键字：大口径引水管道；纤维素；向下焊施工技术研究

引言：我国地表水自然分布不均衡，集中于河流及湖泊区域，因此在利用水资源时需用大量的管道输送。长距离大口径管道输送工程在我国处于起步阶段，在材料选取，焊接工艺方面仍有较大的上升空间。管道在运输过程中长时间受到高压力和外界自然环境对其产生影响，管道断裂破损现象频发，造成严重的资源浪费和环境污染。纤维素向下焊接接缝紧密、耐压力强、环境适应性能佳，是未来大口径引水管道所采用的主流技术。综上，本文旨在对大口径引水管道纤维素向下焊施工技术进行研究分析。

一、纤维素焊接技术的发展应用

大口径管道焊接是一种复杂的焊接技术，其主要在室外进行容易受到外界诸多因素的影响。导致机械的工作能力与水平具有不稳定性，导致焊接界面不平整，焊接缝隙较大的问题频发，一旦承载较大体积的物质将使得管道断裂。随着我国长距离水体运输需求的增加，传统的钢材以及PVC管道难以满足长时间、大体积的水体运输需要。纤维素管道由多种材质组成包括碳酸盐，铁合金等，其原材料易得，使用价格低，抗压性能良好，根部穿透力较强。是我国未来管道运输的大势所趋，应得到充分的重视与发展。同时纤维素向下焊技术也克服了传统焊接技术生产效率低、劳动强度大、对焊工要求高等问题，设备简便、适应野外焊接作业的艰难环境。纤维素焊条成型快，不需要进行额外的烘培。

纤维素管道因具有碳酸盐，金属氧化物等物质，耐腐蚀性远高于普通的管道。向下焊技术灵活性强，能够适应多种不同的焊接环境，采用直流电焊机和纤维素焊条，工作性能稳定，设备精巧便于移动。因此向下焊技术是我国现阶段最先进，最经济，可行性最高的焊接技术。向下焊技术还可分为混合型和复合型两种，各有不同的适用范围，基本涵盖了所有种类的焊接需要。如混合型向下焊技术适用于以普通钢材为主要材质的管道，复合型向下焊技术适用于管壁较厚，口径大的管道。因此为促进我管大口径饮水管道的发展，应依据管道材质和使用场景的不同分别采取以上两种向下焊技术。

二、做好充足的焊接前准备工作

随着经济的发展，我国长距离大口径管道运输的需求量不断上升，其具有可观的经济效益和社会效益。纤维素向下焊技术作为我国现阶段较为成熟，造价成本较低的焊接技术，适应了多种不同环境的室外加工作业。使用的直流电焊机操作简便，便于移动燃烧功率稳定。为了充分发挥其效益，技术人员要进行完备的施工前准备工作。依据管道运输的实际需要进行方案设计，选取合适的施工地点和焊接方式，减少加工过程中意外事故的发生。

例如针对管道运输受外界环境影响较大，纤维素向下焊技术性强，种类多样的问题，为保障大口径饮水管道的畅通和安全施工人员应做好充足的准备工作。首先，施工人员要对饮水管道运输量和施工地的外界环境进行实地的考察和分析。如从南方地区向北方地区引水输送，应考虑到其亚热带季风气候全年较为湿润，但是降水集中与夏季的特点，尽量将施工期安排在春秋两季。同时在管道材质的选取上可以选择外国伯乐尔口径为2m，厚度为4cm的大口径轻型管道，既能够一次性输送较大体积的水量，又可以防止其受到酸性物质的腐蚀。其次，施工人员应形成具体的管道走向图，依据地形的高低起伏确定焊接的角度、组对和定位等。当管道要途经丘陵地区时，焊接面角度可以为320°左右，管道与地面相距20mm，可以减少焊接过程中气孔出现的同时，避免受到地质变化而引起变形。其次，在对管道进行组对时，应找到最小的错变焦，然后划定界限，把超出的部分磨平以减少量角的误差值。借助砂轮锯切割技术，平整焊接口方便对接。最后，为保障向下焊的质量，应调整打底焊，填充焊的焊条角度，在圆弧的5mm处选定焊接口。

3. 妥善处理焊接口及管壁裂纹

当前管道运输因发展的需要逐渐走向大口径、大体积的方向，管道的承载能力应随之进一步提升，长距离长时间的运输对管道内壁产生较大压力作用，外表面受到气候，地形变化因素的影响破损问题严重。纤维素材质的管道融合了碳酸盐，金属氧化物等多种物质，可以适应较为复杂的外界环境，通常采用直流电焊机进行焊接灵活轻便易于搬移。当前向下焊技术已经应用于部门地区的长距离管道加工之中，其满足了其他焊接技术难以开展的条件，成本低，可行性较高。虽然向下焊技术与传统的焊接技术相比更为先进，但是仍存下着焊接口和焊接面长时间使用后出现裂纹进而引发断裂的问题。因此施工人员应妥善处理焊接口及其管壁的裂纹防止风险扩大化。

例如针对纤维素向下焊存在的焊接口及管壁在长期使用后，或因焊接技术不到位导致的裂纹。施工人员应在焊接过程中注意依据施工地的实际情况、向下焊的工艺特点进行施工方案的设计。首先，施工人员应做好打底焊接。如在山地地区建设引水管道，为保障运输的流畅性，使水流以一个较为平稳均匀的速度通过，借助短弧焊接的方式，将管道口焊接在一起。在观察到打底层出现结晶体后再夹渣，听到由电弧与管壁摩擦产生的“嘟嘟”声即可，最后成型的接口保持大小基本相同。

3. 控制焊接过程中气泡的产生

引发管道断裂的常见原因是，焊接口断裂管道内壁破损。除此之外在焊接过程中产生的大量气泡也会成为导致管道质量不佳的安全隐患。因此在加工中，施工人员应采取措施控制气泡的产生，或者及时进行处理避免风险的扩大化。

例如针对焊接过程中产生的大量气泡所引发的管道破裂，施工人员应采取措施控制气泡的增大。首先，再加工未及时处理夹渣，使得在进行打底焊时焊接口连接不紧密，经过高温后纤维素受热扩大，结晶后冷凝没有收缩完毕，产生气泡。所以施工人员应在焊接的同时调整好管道的角度，做好焊接面的平整工作。其次，焊接组对的缝隙小，打底焊时纤维素更不出现线性气泡，施工人员应就焊接的间距开展实验，选择最合适的距离。最后，为避免焊接条受潮，施工人员要定期对其采取烘干措施。

总结：采用纤维素向下焊技术能够有效提升管道的承载能力，减少断裂带来的社会经济损失。纤维素材质融合了碳酸盐，铁合金，金属氧化物等多种化学成分，焊接缝隙小，焊接面平整，气孔少，操作难度较小的特点，是我国未来焊接加工工艺的大势所趋。若想将其的功效最大化，技术人员应做好充足的准备工作，并在焊接过程中控制气泡的产生，后期妥善处理好焊接接口，避免出现大面积的裂纹，影响其使用性能和寿命。现有的成功案例表明，纤维素向下焊适合我国的长距离大口径引水管道施工。

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