梅 力

(江西銅業(yè)建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，江西 南昌 330029)

1 引言

四川江銅稀土有限責(zé)任公司漫水灣年處理稀土精礦8000T 冶煉分離復(fù)產(chǎn)項(xiàng)目，作為江銅集團(tuán)整合四川冕寧牦牛坪稀土礦區(qū)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，其能否早日通過(guò)環(huán)保核查，實(shí)現(xiàn)復(fù)產(chǎn)，直接影響到稀土公司后續(xù)投入及發(fā)展。而作為稀土萃取分離工藝流程中的關(guān)鍵非標(biāo)設(shè)備-分離萃取槽的制作焊接質(zhì)量對(duì)該項(xiàng)目能否順利進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用。

2 分離萃取槽特點(diǎn)分析

分離萃取槽主要包括槽體、第一擋板、第二擋板、混合室、澄清室、攪拌器、上回流通道和下泄放通道等部分組成。其澄清室內(nèi)設(shè)有呈“L”形結(jié)構(gòu)的澄清隔板;澄清隔板的兩側(cè)邊分別與槽體的兩側(cè)壁固定聯(lián)結(jié);澄清隔板的縱向隔板的頂端靠近槽體的頂板;澄清隔板的橫向隔板的自由端靠近槽體的側(cè)壁板［1］。

分離萃取槽主要特點(diǎn):

槽體采用PVC 純A 層壓板制作。

精度要求高的加工部件，采用機(jī)械精加工，使其誤差小于1.5mm，開(kāi)孔精度小于0.5mm。

視鏡板、水相盒、溜槽、調(diào)節(jié)器等加工部件均在現(xiàn)場(chǎng)來(lái)料加工制作。

槽體采用熱風(fēng)焊接技術(shù)，即無(wú)假焊，不滲漏，如澄清室隔柵板采用熱風(fēng)焊接制作。

分離萃取槽制作是勞動(dòng)密集型作業(yè)，對(duì)人員素質(zhì)、焊接技術(shù)要求高。由于現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣，交叉作業(yè)多，且工期緊，任務(wù)重，因此，在PVC 板材、下料、焊接加工成形的過(guò)程中，必須在準(zhǔn)備階段、制作階段，尤其在焊接環(huán)節(jié)，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行全過(guò)程的控制，才能保證分離萃取槽制作工程保質(zhì)保量按期完成。

3 塑料焊接工藝簡(jiǎn)介

3.1 塑料焊接的定義和特點(diǎn)

塑料焊接是熱塑性塑料二次加工的主要方法之一，利用熱塑性塑料受熱熔融的特點(diǎn)，采用加熱和加壓或其他方法，使熱塑性塑料制品的兩個(gè)或多個(gè)表面融合成一個(gè)整體的方法，稱為塑料焊接［2］。由于加熱的方式不同，塑料焊接可分為加熱工具焊接、感應(yīng)焊接、摩擦焊接、超聲波焊接、高頻焊接、熱風(fēng)焊接等［3］。各種塑料焊接方式比較如表1 所述。

表1 常用塑料焊接方式比較

3.2 焊接工藝選擇

選用合適的焊接方式，并正確掌握焊接方法，才能保證焊接的質(zhì)量。焊接工藝的選擇一般憑經(jīng)驗(yàn)，或先做試驗(yàn)而后確定?，F(xiàn)在可以依據(jù)較為可靠的焊接理論，運(yùn)用已經(jīng)掌握的基本要素和加工參數(shù)并考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的狀況，為給定的焊接對(duì)象選擇恰當(dāng)?shù)暮附臃椒?。結(jié)合江銅漫水灣稀土冶煉分離廠現(xiàn)場(chǎng)情況和分離萃取槽結(jié)構(gòu)的特殊性，如混合室與澄清室要求完全隔離密封，槽體種類多容量從100L～1000L，焊接PVC 板材厚度從12mm～25mm 等，要求選用設(shè)備簡(jiǎn)單、焊接靈活性好、設(shè)備移動(dòng)性好、焊接成本低、焊接質(zhì)量高的焊接方式，故選用熱風(fēng)焊。

3.3 熱風(fēng)焊工藝特點(diǎn)

壓縮空氣(或惰性氣體)經(jīng)過(guò)焊槍的加熱器被加熱到焊接塑料所需要的溫度，然后用這種經(jīng)過(guò)預(yù)熱的氣體加熱焊件和焊條，使之達(dá)到粘稠狀態(tài)。

熱風(fēng)焊接的優(yōu)點(diǎn)是工具簡(jiǎn)單，價(jià)廉操作方便通用性強(qiáng)。不僅能焊接輕型制件也可焊接重型設(shè)備，還可以用來(lái)做臨時(shí)點(diǎn)焊。與接觸焊接相比對(duì)零件相互配合的要求較底，熔融的熱塑性塑料不會(huì)粘在工具上。

熱風(fēng)焊接適用的材料范圍很廣，特別適用于厚度大于1.5mm 的材料，包括板材、管材等。手工熱風(fēng)焊接最適用與如角、短縫、小半徑弧型接頭等難焊接頭。要控制好分離萃取槽的焊接質(zhì)量，就必須對(duì)熱風(fēng)焊的工藝特點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)研究，對(duì)影響熱風(fēng)焊質(zhì)量的各個(gè)因素進(jìn)行分析。

3.4 熱風(fēng)焊質(zhì)量影響因素分析

熱風(fēng)焊接的質(zhì)量，受到施工現(xiàn)場(chǎng)人、機(jī)、料、法、環(huán)等各方面的影響。只有對(duì)各影響因素進(jìn)行分析，對(duì)存在的影響因素加以控制，才能保證分離萃取槽的制作焊接質(zhì)量。熱風(fēng)焊接質(zhì)量影響因素如表2 所述。

表2 熱風(fēng)焊接質(zhì)量影響因素

4 熱風(fēng)焊接施工質(zhì)量控制

4.1 塑料焊接施工工藝標(biāo)準(zhǔn)

塑料焊接施工工藝標(biāo)準(zhǔn)作為分離萃取槽的主要施工依據(jù)，嚴(yán)格按工藝標(biāo)準(zhǔn)施工，有利于保證施工質(zhì)量，減少返工，保證施工進(jìn)度。

(1)保證項(xiàng)目

焊口外觀檢查嚴(yán)禁有裂紋、未焊透，焊穿，夾渣，氣孔，焊縫過(guò)渡區(qū)與母材減小，焊縫加強(qiáng)高不夠，母材出現(xiàn)分層及凸起現(xiàn)象。

焊口嚴(yán)禁有火光糊，燒黑現(xiàn)象。

焊縫中有夾渣物的現(xiàn)象。

(2)基本項(xiàng)目

合格 咬邊深小于0.5mm，長(zhǎng)度小于焊縫全長(zhǎng)10% 且小于100mm

優(yōu)良 咬邊深小于0.5mm，長(zhǎng)度小于焊縫全長(zhǎng)5% 且小于50mm

檢查方法 焊接檢驗(yàn)尺

檢查數(shù)量 應(yīng)抽查10%，且不少于3 處

(3)允許偏差項(xiàng)目

焊口余高，錯(cuò)邊，接頭平直度允許偏差見(jiàn)表3。

表3 焊口余高，錯(cuò)邊，接頭平直度允許偏差值

4.2 熱風(fēng)焊質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.2.1 設(shè)備及材料要求

(1)所使用材料均應(yīng)有產(chǎn)品質(zhì)量證明書(shū)，材料進(jìn)場(chǎng)后必須按規(guī)格型號(hào)分類保管，不得與其它材料混放［4］。

(2)塑料焊條入庫(kù)時(shí)必須平放，不得受壓。

(3)施焊前，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行焊接工藝評(píng)定其實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分外觀檢查，電火花檢驗(yàn)，X 射線檢驗(yàn)，氣壓和水壓試驗(yàn)，及機(jī)械性能檢驗(yàn)，并編制作業(yè)指導(dǎo)書(shū)［5］。

(4)焊接材料使用前必須判斷其是否老化、變質(zhì)。

(5)塑料焊條選用必須根據(jù)材質(zhì)選擇，不能替換。所使用焊條常有φ3mm、φ4mm 塑料單焊條;φ2mm、φ2.5mm 的塑料雙焊條，其主要作填充蓋面焊使用。

4.2.2 主要機(jī)具

熱風(fēng)焊接的主要設(shè)備有供氣系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)組成。

供氣系統(tǒng)的作用是提供干凈純凈的，具有一定穩(wěn)定低壓力和大流量的空氣。壓縮空氣壓力一般控制在2800Pa～0.01MPa，壓力過(guò)小供氣量不足，影響焊接速度和焊槍的壽命;壓力過(guò)大會(huì)使焊縫表面發(fā)毛和減少槍芯壽命。

加熱系統(tǒng)由加熱元件和控制部分構(gòu)成，以保證壓縮空氣通過(guò)加熱元件后，壓縮空氣的溫度控制在100～-700℃之間調(diào)節(jié)并穩(wěn)定，以適應(yīng)各種不同的塑料。

4.2.3 作業(yè)條件及人員要求

(1)進(jìn)行塑料焊接的焊工必須具備一定塑料施焊經(jīng)驗(yàn)，且有公司內(nèi)部焊工資質(zhì)證書(shū)。

(2)在確認(rèn)材料的可焊性后，必須進(jìn)行工藝評(píng)定并編制作業(yè)指導(dǎo)書(shū)。

(3)參加現(xiàn)場(chǎng)施焊焊工必須進(jìn)行模擬考試，方可上崗，對(duì)比較重要的焊縫施焊焊工，其所焊試件必須X 射線探傷，煤油滲透透，試壓試驗(yàn)，方可上崗試焊。

(4)焊接場(chǎng)地嚴(yán)禁有火源，易燃、易爆物品、嚴(yán)禁吸煙、燒電爐，并必須設(shè)置滅火器兩個(gè)以上。場(chǎng)地必須通風(fēng)良好。

4.2.4 操作工藝

(1)工藝流程:焊前準(zhǔn)備→預(yù)制加工→組對(duì)→焊接→檢查→交工。

(2)焊前準(zhǔn)備:塑料基材和焊條在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中受到表面污染的可能性非常大。這些污染既包括物理的污染，如塵土，污漬等，也包括化學(xué)污染，如在露天儲(chǔ)藏條件下塑料表面產(chǎn)生氧化層。這些污染物如果不清除，將會(huì)嚴(yán)重影響將來(lái)的焊接質(zhì)量，甚至直接造成假焊。對(duì)于熱風(fēng)焊接這種純粹依靠手工焊接的工藝來(lái)說(shuō)，須對(duì)待焊部分塑料的表面進(jìn)行預(yù)處理，清除表面污染物。基于焊接工藝和制品設(shè)計(jì)的要求，還需要在塑料焊件的表面加工出凹槽或者坡口，焊前坡口加工可采用木工刨、刨刀等加工方法。

(3)產(chǎn)品預(yù)制時(shí)需按設(shè)計(jì)圖紙下料、放線，下料可采用曲線鋸、木工鋸等方法。

(4)接頭組對(duì)時(shí)，須對(duì)待焊件界面進(jìn)行加熱。加熱是焊接過(guò)程中最為重要的步驟，只有加熱使表面形成熔融或軟化層之后才能進(jìn)行焊接。一旦對(duì)待焊件進(jìn)行加熱之后，就需要施加壓力以確保焊件之間能夠進(jìn)行充分的接觸，但嚴(yán)禁強(qiáng)力組對(duì)。管子、板組對(duì)時(shí)，內(nèi)徑應(yīng)齊平內(nèi)壁錯(cuò)邊不得大于其壁厚的10%，且不大于3mm。

(5)對(duì)單面焊雙面成形焊接的管道，其縱向焊縫其錯(cuò)邊量不得超過(guò)2mm。

(6)對(duì)管徑大于500mm，或邊長(zhǎng)大于500mm 矩形管道可進(jìn)行雙面焊工藝。

(7)拼板或箱體結(jié)構(gòu)塑料容器嚴(yán)禁有十字形布置的焊縫。

(8)焊接參數(shù)選擇［6］:

1)熱空氣溫度一般為230～270℃;

2)噴嘴選用必須與焊條直徑相適應(yīng);

3)焊接速度一般根據(jù)焊條和噴嘴直徑大小來(lái)選擇一般以150～250mm/min;

4)產(chǎn)品、半產(chǎn)品坡口形式和尺寸見(jiàn)表4 所述［7］;

焊縫結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)焊件的厚度，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用場(chǎng)合、焊接操作的方便及經(jīng)濟(jì)性等加以選擇。接頭應(yīng)可能的少，兩條焊縫必須錯(cuò)開(kāi)100mm 以上，以免影響強(qiáng)度。

5)一般采用左焊法焊條與焊接速度方面成90°，焊炬與工件夾角成30°左右，焊矩與工件距離5～6mm，其擺動(dòng)頻率為每秒2 次，擺動(dòng)幅度10mm 左右，如圖1 熱風(fēng)焊接原理圖所示［8］;

圖1 熱風(fēng)焊接原理圖

6)焊條一般用力送進(jìn)(1.5～2kg)，與熔池呈粘稠狀態(tài)，但不熔化其焊和在焊口上布置清晰可見(jiàn);

7)焊條搭接應(yīng)削成斜坡形，焊條不宜面擺動(dòng);

8)在冷卻過(guò)程中，熔融或軟化的部分會(huì)發(fā)生收縮，這一過(guò)程也會(huì)受到相鄰低溫部分的限制，從而引起變形。焊縫處存在的殘余應(yīng)力是影響焊接質(zhì)量的一個(gè)不利因素，它會(huì)降低焊接強(qiáng)度、縮短疲勞壽命及降低斷裂韌性，并可能導(dǎo)致應(yīng)力開(kāi)裂。因此，焊條焊接接頭嚴(yán)禁水冷或空冷。

5 結(jié)語(yǔ)

焊接質(zhì)量直接影響稀土萃取分離槽使用壽命，并對(duì)生產(chǎn)能否順利進(jìn)行產(chǎn)生巨大影響。通過(guò)對(duì)影響焊接的設(shè)備及材料、機(jī)具、作業(yè)人員及條件、焊接工藝等因素的控制，保證了四川江銅稀土有限責(zé)任公司漫水灣年處理稀土精礦8000T 冶煉分離復(fù)產(chǎn)項(xiàng)目順利如期投產(chǎn)。

［1］韓旗英.稀土萃取分離技術(shù)現(xiàn)狀分析［J］.湖南有色金屬，2010，(1):24 -27.

［2］張靜政.塑料焊接技術(shù)問(wèn)答［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社1987:148.

［3］馬東玲，趙高明，益小蘇，等.塑料焊接方法及其機(jī)理［J］.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用.1993，(3):49 -53.

［4］國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布.硬質(zhì)聚氯乙烯(PVC)擠出板材(QB/T 13520 -1992)［S］.北京:1992:3 -6.

［5］中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部發(fā)布.塑料焊接工藝評(píng)定(HG/T 4280 -2011［S］).北京:2010:3 -4.

［6］中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部發(fā)布.塑料焊接工藝規(guī)程(HG/T 4281 -2011［S］).北京:2011:3 -4.

［7］國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，中華人民共和國(guó)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布.現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB 50236 -98)［S］.北京:1998:76 -77.

［8］無(wú).熱塑性塑料的熱風(fēng)及擠出焊接工藝［J］.現(xiàn)代塑料，2011，(12):42 -43.