CO2氣體保護(hù)焊在低變爐襯里中的應(yīng)用

1、    co2氣體保護(hù)焊在低變爐襯里中的應(yīng)用    杜崇鵬摘 要：該文主要從工廠實(shí)際中遇到的問題出發(fā)，研究焊接技術(shù)中的一種常用方法，即co2氣體保護(hù)焊在薄襯里焊接中的推廣應(yīng)用。通過反復(fù)地調(diào)研與試驗(yàn)，文章中介紹了具體的試驗(yàn)情況以及試驗(yàn)后所得的一些感悟，從而為讀者自行利用氣體保護(hù)焊對(duì)于薄件及超薄件焊接提供參考。關(guān)鍵詞：氣體保護(hù)焊 穿孔 薄板中圖分類號(hào)：tg444.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1672-3791（2016）09（b）-0058-021 實(shí)驗(yàn)背景榆林某化工廠造氣車間對(duì)裂化氣進(jìn)行氫變換時(shí)，采用中溫變換和低溫變換兩種過程進(jìn)行。低溫變換時(shí)的溫度大約

2、在150 240 ，壓力大約在3 mpa左右，該反應(yīng)在低變爐內(nèi)進(jìn)行。該廠造氣車間原有幾套低變系統(tǒng)，系統(tǒng)中使用的低變爐的尺寸為：爐體直徑3 200 mm，殼體長度6 300 mm，壁厚46 mm，爐體所用為材料16 mnr（相當(dāng)于q345r）。爐內(nèi)直接裝有觸媒，變換氣在其中發(fā)生氫變換反應(yīng)，爐體外殼用保溫材料保溫。2013年為擴(kuò)大合成氨產(chǎn)能，確定新增一臺(tái)低變爐。在工藝條件相同的情況下，設(shè)計(jì)單位按新標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)，只能采用15crmo鋼板作為殼體材料，導(dǎo)致制造費(fèi)用大大增加。最后經(jīng)協(xié)商，殼體材料仍采用q345r，但須在低變爐內(nèi)內(nèi)襯一定厚度的保溫材料，保溫材料表面用1 mm厚的不銹鋼板作為襯里。而且爐內(nèi)上半

3、部分襯里的焊縫要連續(xù)焊，不能漏氣，下半部分的襯里可以采用斷續(xù)焊的方法進(jìn)行焊接。設(shè)備安裝就位且在爐內(nèi)內(nèi)襯了保溫材料后，工廠就開始了不銹鋼鋼板襯里的安裝工作。安裝工藝是：根據(jù)內(nèi)襯保溫層表面形狀下料。上下封頭處的襯里采用瓜瓣形式下料，組裝時(shí)鋼板采用搭接的方法組對(duì)，用氬弧焊點(diǎn)固及焊接。按照工藝要求，鉚工僅用了一個(gè)星期時(shí)間，順利完成了不銹鋼襯里的組對(duì)和點(diǎn)固任務(wù)。但是搭接焊接時(shí)出現(xiàn)了問題：焊接過程中，盡管焊接電流調(diào)整得很小，但只要焊槍沿焊道移動(dòng)，就出現(xiàn)穿孔問題，無法焊縫成形。可見雖然氬弧焊有熱輸入量小、焊接電流小、熔池易于控制等優(yōu)點(diǎn)，但用氬弧焊焊接方法不能完成此任務(wù)。2 原因分析（1）操作規(guī)程是否到位：反

4、復(fù)嘗試后，排除操作過程的不規(guī)范、技藝有缺陷等問題。（2）焊接方法是否科學(xué)：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)比對(duì)，普通電弧焊對(duì)于1 mm厚的鋼板來說，由于不能形成穩(wěn)定熔池，不能保證焊接質(zhì)量。而氬弧焊由于電弧電壓只有焊條電弧焊的一半，在同樣的焊接電流時(shí)（焊接電流決定著能否焊透），熱量輸入較小，因而適用于薄板的焊接。可以從設(shè)備襯板的順利組裝、點(diǎn)固加以佐證。（3）焊縫成形困難原因：經(jīng)過查找資料，可能有如下原因：鋼板太薄，導(dǎo)熱性差，熱量不易傳導(dǎo)出去，接頭處過熱，導(dǎo)致焊穿；由于襯板材料是不銹鋼，不銹鋼板的熱導(dǎo)率僅為碳鋼板的1/3，相同條件下不銹鋼板更易焊穿；襯板外側(cè)貼有保溫材料，阻擋熱量從焊縫背面發(fā)散，導(dǎo)致出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。綜合上述

5、分析，焊接材質(zhì)及結(jié)構(gòu)影響了焊接成型的過程，因此應(yīng)從焊接方法上進(jìn)行改進(jìn)。3 問題解決調(diào)查發(fā)現(xiàn)該廠現(xiàn)有埋弧自動(dòng)焊、焊條電弧焊、鎢極氬弧焊和co2氣體保護(hù)焊。co2氣體保護(hù)焊是利用co2氣作為保護(hù)氣體的一種熔化極氣體保護(hù)焊接方法。由于co2比空氣重，因此從噴嘴噴出的co2氣體可以在電弧區(qū)形成有效的保護(hù)層，防止空氣進(jìn)入熔池；co2焊根據(jù)焊絲直徑不同可分為細(xì)絲co2焊（焊絲直徑1.2 mm）及粗絲co2焊（焊絲直徑1.6 mm），由于細(xì)絲co2焊的工藝比較成熟，因此應(yīng)用最為廣泛。co2氣體保護(hù)焊的特點(diǎn)：生產(chǎn)率高、成本低，焊接變形和應(yīng)力小，焊縫質(zhì)量高，操作簡(jiǎn)單，但是飛濺較大，弧光較強(qiáng)，很難用交流電源焊接，

6、焊接設(shè)備比較復(fù)雜，在風(fēng)速大于2 m/s 時(shí)不易施焊。co2焊時(shí)，焊絲既作為填充材料又作為電弧的一個(gè)電極，其端部在焊接過程中不斷受熱熔化、形成熔滴并陸續(xù)脫離焊絲過渡到熔池中去。而熔滴過渡形式主要有兩種，一種是短路過渡，另一種是粗滴過渡（噴射過渡是很難出現(xiàn)的）。當(dāng)co2焊采用細(xì)絲時(shí)，一般都是短路過渡，短路頻率很高，每秒可達(dá)幾十次到一百多次。每次短路完成一次熔滴過渡。而在粗絲co2焊時(shí)，往往是以粗滴過渡的形式出現(xiàn)，因此飛濺較大，焊縫成形也差些，但由于電流比較大，所以電流穿透力強(qiáng)，母材熔深大，這對(duì)中厚板的焊接是有利的。co2氣體保護(hù)焊與氬弧焊兩種焊接方法相比有以下異同點(diǎn)：都是采用氣體對(duì)焊接過程的熔池進(jìn)

7、行保護(hù)；鎢極氬弧焊時(shí)電極不熔化，焊接過程可采用加填焊絲或不加填焊絲的方法焊接，co2氣體保護(hù)焊焊絲既作為電極又作為填充金屬熔化進(jìn)入焊縫；氬弧焊的氬氣是單原子惰性氣體，co2氣體保護(hù)焊的氣體是以分子的形式存在而且是比較活躍的氣體。由于兩種氣體的性質(zhì)差別，對(duì)焊接電弧及焊縫的影響也不同。二氧化碳?xì)怏w作為保護(hù)氣體對(duì)焊接電弧有很強(qiáng)的冷卻作用，使得電弧受到壓縮而熱量集中，帶來的結(jié)果就是熔池小、熱影響區(qū)窄、焊后變形小。同時(shí)當(dāng)二氧化碳?xì)怏w從焊縫表面向四周擴(kuò)散時(shí)，也會(huì)帶走大量的熱量，有助于焊縫迅速凝固。通過資料論證，由于co2氣體保護(hù)焊電流可以進(jìn)行大范圍調(diào)節(jié)，因此主要用于焊接厚板及角焊縫，企業(yè)未進(jìn)行薄板焊接實(shí)驗(yàn)

8、，在排除其他焊接方法后，決定利用co2氣體保護(hù)焊進(jìn)行嘗試。在經(jīng)過工藝討論后，首先在厚度為1 mm的碳鋼板上焊接，采用和實(shí)際襯里相同的搭接焊縫形式進(jìn)行試焊，但焊接時(shí)采用平焊。將電流調(diào)至70 a、電壓調(diào)至18 v進(jìn)行試焊，此時(shí)焊縫成型順利，未發(fā)生焊穿現(xiàn)象。此后將電流調(diào)至80 a、電壓調(diào)至18.5 v進(jìn)行試焊，焊縫成型效果良好。薄碳鋼板試焊成功后即改變采用不銹鋼進(jìn)行了試驗(yàn)，也取得了較為滿意的效果。隨即開始了低變爐襯里焊縫的co2氣體保護(hù)焊焊接。當(dāng)然，試驗(yàn)時(shí)焊縫處于平焊位置，實(shí)際襯里的焊縫各種位置都有，大大增加了焊接難度。如立焊縫的焊接，焊接時(shí)都是由下向上焊接，此時(shí)發(fā)現(xiàn)：若電流大時(shí)，鐵水下墜形成焊瘤，

9、且多燒穿；電流小，母材不能和焊肉很好地熔合，造成未熔合、焊肉不連續(xù)等缺陷。遂改變焊接方法，由上向下焊，電流85 a，電壓19 v，焊槍左右夾角90°，槍頭向上與未焊的焊縫夾角60°80°，以較快速度試焊，得到了很好的立焊縫。經(jīng)過多次試驗(yàn)，對(duì)于不同的焊接位置，獲得了一些相應(yīng)的焊接工藝參數(shù)。焊接電壓選擇在1719 v、焊接電流為6090 a， co2氣體保護(hù)焊在這種條件下可以較理想地實(shí)現(xiàn)搭接縫焊接。最后，只用5 d，即順利完成了該襯板的焊接任務(wù)。4 結(jié)語通過這次用co2氣體保護(hù)焊焊接厚度為1 mm的不銹鋼薄鋼板的嘗試，增加和擴(kuò)展了co2氣體保護(hù)焊在該單位的使用范圍，使機(jī)動(dòng)處員工對(duì)co2氣體保護(hù)焊的工藝特性及試驗(yàn)方法有了更加深入的認(rèn)識(shí)。由于筆者第一次幫助企業(yè)完成實(shí)際工作任務(wù)，因此，也鼓勵(lì)了筆者繼續(xù)參與校企合作，更好地增