铸铁管裂缝的焊接处理

刘仁学
（山西临汾煤气公司，临汾 041000）

　　摘要：介绍了铸铁管裂缝的产生原因，铸铁管的焊接特点及焊接方法。
　　关键词：铸铁管；裂缝；焊接
　　中图分类号：TU821.2TG444⁺.1
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455（2000）04-0039-02

　　铸铁管因其造价低，耐腐蚀而被广泛地应用于给水工程中。但是铸铁管由于其本身存在的缺陷也带来一些经常性问题，其中铸铁管裂缝是最常见的。笔者调查过铸铁管在送水、试水打压过程中的爆管现象，发现铸铁管爆管后，管体纵向裂缝占80%以上，所以说铸铁管由于裂缝而中止使用的现象经常可能发生，而供水企业往往采用换管的做法来恢复送水。由于不掌握对铸铁管裂缝采用电弧冷焊的技术，长期以来形成的铸铁难焊的习惯思想，使焊接铸铁管裂缝的这一做法得不到普及和维护。其实，换管带来的是费时、费力、费钱且后遗症大，因为换管大多数将管材改为钢管，这样做，管道的腐蚀速度就大大加快了。

1　铸铁管易出现裂缝的原因

　　铸铁管中，尤其是连续铸铁管中，C、Si含量均较高，使基本组织形成大量的片状石墨，在拉应力作用下，片状石墨的尖角处形成应力集中点较多，先从尖角处破裂，并迅速发展，导致管壁整体裂缝。
　　同时，由于连续铸铁管在铸铁时冷却速度较快，内壁形成了占壁厚1/3的树枝状骨架，而且弥漫着许多未长大的石墨，脆性增大，遇到流体压力突变，或因施工不当存在潜应力时，白口层很容易脆断，从本质上大大降低了管体的抗拉强度。
　　特有的冶金工艺及材料组织决定了铸铁管破坏后多数以裂缝的形式出现。

2　铸铁管电弧冷焊的焊接特性

2.1　铸铁溶化后，如冷却速度过快，在热影响区易出现白口组织，所以铸铁焊接时，裂缝倾向大。
2.2　铸铁含碳量相对较高，碳在焊接时被氧化成CO₂体，易形成气孔。
2.3　铸铁管壁中含有C、S、P等元素，焊接时可能熔化到焊缝中，改变了焊缝的金相结构，也易产生裂纹。
2.4　铸铁在焊接熔化后，液态金属流动性差，严重妨碍了熔合，容易产生焊接缺陷。
　　上述焊接特点，并不为大多数人掌握，所以铸铁管焊接后，再次裂缝使人们对铸铁管焊接采取回避的态度。

3　铸铁管裂缝的焊接步骤

3.1　将裂缝处烘干。自来水或企业供水的铸铁管一旦出现裂缝必然要中断供水，因此采取措施的第一步是调整阀门和管网运行方式，将裂缝管从输水管网中隔离，裂缝管被隔离后，经过泄水过程，最终使管道内完全无水，在焊接前首先要将裂缝处烘干，烘干的方法一般是氧气烘烤或点木材烧烤，值得一提的是如果裂缝在短时间停不住水，一定要考虑提前泄水的方法，总之使焊接处做到无水、干燥。
3.2　将裂缝处刷干净找出裂缝端点。铸管的裂缝一般是顺着管道轴向，长度大于2m，与受力有关。用钢丝刷和扁铲将裂缝两侧的铁皮、铁锈、沥青等污物清理干净，见金属本色，找见裂缝的端点位置。
3.3　钻止裂孔。在裂缝端点各钻一个止裂孔。止裂孔直径Φ3mm～Φ8mm、孔深＞6mm，可钻穿，止裂孔直径与铸管壁厚有关，管壁越厚，止裂孔直径越大，孔越深；裂缝越宽，孔径越大。
3.4　打坡口。沿裂缝用手提砂轮开出坡口，坡口宽度上口15～20mm，深度＞10mm，管壁越厚，坡口越大、越深。
3.5　焊接
3.5.1　选用铸508，铸512或自制铁铜焊条。自制铁铜焊条是在紫铜管中穿镍铬不锈钢丝，外涂自己配制的药剂，风干4～6h在电炉中烘烤两次，即可使用。
3.5.2　焊接电流尽可能采用小电流，但要保证焊缝和母材熔合，具体电流数值可参考表1中数据。

表1 焊条直径与焊接电流的匹配 焊接直径/mm 2.5 3.2 4.0 焊接电流/A 60 ～80 10～100 120～140

3.5.3　焊接方法。
　　采用“短段、断续、分散焊”的办法，即每一道焊缝要短，不能连续焊接，整条裂缝先焊好几个点段，点段长度视裂缝长度而定，一人焊，另一人配合，当熄弧后，立即用小锤(0.5-1.0kg)轻快地锤击焊缝，以消除焊缝收缩力，同时使焊缝组织致密，锤毕清理，当焊缝冷却到大约60℃?这个温度可以用手摸触焊缝，也可以用红外线测温仪测量?，再焊下一道，直至裂缝坡口填满，然后逐渐把点段连接起来，最后焊止裂孔。
　　焊接过程中若发现有缺陷，立即用砂轮打掉，重焊。
3.5.4　冷却速度要慢
　　为了防止铸铁管焊接后冷却过快，再次出现裂缝，应当事先准备好熟石灰粉，全部焊完后，立即用熟石灰粉把补焊部位埋没，缓慢冷却8～10h。
　　铸铁管裂缝采用电弧冷焊是个发展方向，各地供水工作者应尽快掌握此项技术，进一步推广铸铁管的使用范围。

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作者简介：
刘仁学(1961-),男，工程师，联系电话0357-2025177。