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摘要：水是生命的源泉，与人们的生产生活环境密切相关，供水管道作为输送水源的主要方式，其特点是经济、安全和不间断。但当管道遭到各种因素破坏发生泄漏，不便于更换新管道时，如何才能在最短时间内修复破损部位。结合工作实践，本文以地下自来水破裂管道为例，结合现有的焊接方法，总结出地下破裂管道“微创”焊接方法和要领，以期为从事相关工作的人员提供参考。
关键词：供水管道；微创；焊接方法；焊接要领
一、引言
自来水管道破裂的方式多种多样，有工程施工开挖、使用时间久远锈蚀、供水压力过大、高海拔地区结冰冻裂等一系列因素，无论任何一种因素产生，都可能造成供水管道的破损。目前管道破损常见的补漏方法为塞、砸焊接法、加套螺丝焊接法、加套管焊接法，这三种方法都有一定的局限性，当破裂部位在管道底部时不便于补焊，或者在清除管道附近泥土时工程量较大，自来水管道“微创”焊接是在难以更换新管道时，为快速恢复供水、减小工程量使用的一种焊接方法，通过工作实践，“微创”焊接法可以在破裂部位处于暗处时使用，且焊接效果较好。
二、供水管道“微创”焊接方法
自来水供水管道压力通常在0.15MPA-0.35MPA，管道材质多为低碳钢，自来水管道一般为城市供水管道的支线，供水管道为小口径（100mm-400mm），处理泄漏时，可采用直径为3.2mm或4.0mm的J422（E4303）焊条，焊接电流控制在160A-180A（破裂处有较小水流时焊接电流略大于正常焊接时电流）。当破裂处处于管道底部时，关闭距离破裂管线最近的阀门，清除管道破裂处附近泥土，用手摸或小化妆镜反射查看破裂处大小和位置，然后利用角向磨光机在管道上方切割一个便于焊接的缺口，以直接观察到裂缝大小和位置为宜，如图1-1所示。当破损处为裂缝状时，直接在裂缝上进行补焊；若因锈蚀漏水破损处为孔洞状时，铁锈易形成熔合不良，应用角向磨光机清除孔洞周围锈蚀层，直至露出的金属光泽与管道厚度相近位置，然后选择一节直径与供水管道大小一致的钢管，切割一块比孔洞稍大的钢板，从管道上方缺口处放入管道破损位置进行焊接。当破损处焊接好后，将管道上方缺口处切割下来的钢板焊接回原来位置，管道破损补漏完成。该方法优点是：不需要将管道附近泥土全部清除，工程量较小，完成人数较少；可以直接在破损部位进行焊接，补焊时间较短；能够直接观察到破损处大小、位置和焊缝成形质量，焊接质量有保证。缺点是：必须关闭水阀，对生产生活有一定影响。
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图1-1 焊接缺口及裂缝位置
三、供水管道“微创”焊接技术难点及操作要领
自来水供水管道压力通常在0.15MPA-0.35MPA，关闭阀门后，管道内水失去压力但无法短时间内排空，在焊接作业时始终是带水进行焊接，主要有三个技术难点。
（一）容易产生焊接冷裂纹。供水管道内存在大量的水，焊接时产生的热量将水分解为氢气和氧气，热的氢气和氧气会被焊接过程中产生的电弧及熔池拘束，穿透焊缝，产生焊接冷裂纹，降低焊缝强度。因此，焊接时要选用低氢型焊条，焊接前严格按照焊条说明书的规定进行烘焙，当管道内水量较少时，可以将吸水棉放置在裂缝两端，将裂缝附近水分快速吸收，减少焊缝中氢的含量，焊后立即进行消氢处理，使氢气从焊接接头中逸出；焊前预热。
（二）容易造成焊缝和热影响区过硬。由于供水管道内部存在流动的水，裂缝附近有大量带水的泥土，焊接时水对焊接电弧、熔池及焊接金属产生强烈的淬火效应，容易形成过高的焊接金属硬度和热影响区硬度，从而增加了焊缝热影响区产生裂纹的可能性。同时管道内水分较多，焊缝及热影响区冷却速度快，熔池金属的细化晶粒使焊缝形成淬硬组织，在大多数情况下将降低焊缝韧性。因此，在焊接前尽量将管道裂缝部位与水及周围泥土进行隔离，若管道裂缝两侧吸水棉无法将水全部吸收完，可以适当增加焊接电流，减慢焊接速度，防止形成淬硬组织，减少焊缝的淬硬倾向。
（三）容易产生气孔和夹渣。气孔是焊接生产中比较常见的一种焊接缺陷，它不仅削弱焊缝的有效工作断面，同时还会使焊缝应力集中，降低焊缝金属的强度和韧性。焊接时若熔池冷却缓慢，气泡便从焊接处排出，同时焊渣会浮于熔池表面保护焊缝免受大气的负面影响。由于管道内水的存在，加快了熔池的凝固和相变速度，使氢、氮等气体来不及从焊缝内部逸出，造成焊缝出现气泡和夹渣。因此，焊接前要严格按照焊条说明书规定的温度和时间烘焙，有条件的可以将烘焙后的焊条置于焊条保温箱内，随用随取。其次，是选择酸性焊条和正确的焊接工艺参数，这类钛钙型药皮电弧燃烧较稳定，熔渣流动性好、同时电弧气氛中的氧电离后形成负离子与氢离子有很大的亲和力，生成氢氧根离子，从而防止氢离子溶入液态金属里，尽量采用短弧焊接，并适当配合摆动，以利于气体逸出，焊缝能减少由氢引起的气孔。
（四）操作技巧。由于管道内水的存在，与正常的焊接施工有较大区别，给焊接施工带来诸多不便，通过工作实践，总结了一些带水焊接的操作技巧。
1、带水焊接时，供水管道受焊接加热使水蒸发成为水蒸气，水蒸气弥漫容易使面罩上的镜片产生水雾而影响操作者视线，在焊接时面罩要尽量避开水蒸气的正上方，或者站立在水蒸气弥漫的一侧进行操作。
2、当供水管道厚度大于6mm且裂缝宽度小时，单面无法全部焊透，可以利用角向磨光机从缺口处进入管道内部，对裂缝处进行打磨开坡口处理，保证良好的焊缝成形，焊接切割下来的缺口时同样可以预制坡口，可以获得更好的焊接平整度。
3、采用连弧焊和点焊相结合的方式，水流会造成熔化的焊缝金属被水冲走或者熔池快速冷却，因此焊接时从裂缝边缘无水处进行引弧，再拉弧到裂缝处进行焊接，焊条点焊的位置要准确对准流水的边缘，焊条与水流的夹角为45°，若焊条与管道夹角不适宜焊接时，可以将焊条弯成适用的角度进行焊接。焊接裂缝或者孔洞补焊时，若管道内水流较小无法排干净时，可以选择吸水棉或者粘性较强的泥土暂时封堵裂缝两端，使裂缝处水流最小，创造出最有利于焊接的条件，待底部裂缝焊接完成后，取出吸水棉和泥土，防止造成管道堵塞。
4、电流大小及熔深控制，带水进行焊接时，焊接电流要比正常情况下焊接相同厚度工件大50A-70A，防止焊接电流过小，造成焊条难以引燃，且在水中熄弧的现象，焊接电流过小还会造成咬边、未焊透和焊瘤，导致漏水。而电流过大容易将母材及已焊上去的金属吹掉使裂缝扩大，或造成焊缝烧穿或下塌，当裂缝不漏水后，应当适当调小电流进行加固焊接，加固焊接时较之前电流减小30%。因此，选择合适的焊接电流至关重要，若不知道如何选择初始电流时，可以在相同厚度的工件上面进行试焊，直至调节出适合焊接的电流。
四、结语
现阶段，供水管道破裂、爆裂现象时常发生，针对不同的破裂类型，选择不同的焊接施工方法，能有效提高焊接生产率，而“微创”焊接方法可以对供水管道暗处进行施焊，是对供水管道底部最快捷、工程量最小的一种焊接施工方式，通过对供水管道“微创”焊接方法及操作要领的研究和总结，形成完整的施工工艺，对供水管道现场“微创”焊接提供技术支撑。
参考文献：
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