二氧化碳氣體保護焊焊接工藝及應用剖析

1、二氧化碳氣體保護焊焊接工藝及應用廣西送變電建設公司鐵塔廠二氧化碳氣體保護焊焊接工藝及應用XX 送變電鐵塔廠 XX【摘要】通過對C02氣保焊、富氬氣保焊、焊條電弧焊 3種焊接方 法進行焊接接頭試驗和對比分析。 以及在工程機械中的應用， 證明了 CO2 氣保焊具有成本低，效率高，焊接質(zhì)量好等優(yōu)點。介紹了 CO2氣保焊焊接操作技術需注意的一些問題， 對CO2氣保焊 焊接工藝設計及其應用具有一定的指導作用。【引言】二氧化碳氣體保護焊在焊接過程穩(wěn)定，飛濺嘴角，焊縫外 形美觀，無氣孔、裂縫及咬邊等缺陷。對雙面焊或單面焊雙面成型的焊 縫能保證焊透，具有最高生產(chǎn)率。例如：某制造廠為一大型工程機械公司生產(chǎn)一百多

2、米高的塔式起重 機等工程機械部件，這些部件均為焊接件，焊接工作量大，焊接質(zhì)量要 求較高，技術難度較大。原采用焊條電弧焊，焊接變形大且難以控制， 生產(chǎn)率低。通過對CO2氣保焊、富氬氣保焊及焊條電弧焊進行對比工藝 試驗及評定，決定除對個別有外觀要求的焊縫采用富氬氣體保護焊外， 其余均采用CO2氣保焊。生產(chǎn)實踐證明，這樣即保證了焊接質(zhì)量，又提 高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，取對了較好的經(jīng)濟效益。、焊接接頭情況及焊縫技術要求1、焊接接頭形式有對接接頭、角接接頭、 T 形接頭及搭接接頭，其 中絕大部分是 T 形接頭。2、焊縫形式有對接焊縫及角焊縫，大部分為角焊縫，由于板厚不 同，焊腳分別為 6mm，8mm

3、，10mm，12mm，15mm 不等。3、母材主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼板 Q2352A,規(guī)格有6mm, 8mm, 10mm, 12mm， 20mm， 25mm 等幾種。4、焊縫外觀要求,焊縫及熱影響區(qū)表面不得有裂紋、氣孔、夾渣、 未熔合等缺陷。焊縫形狀尺寸符合圖樣要求,焊縫與母材平滑過度。部 分焊縫要求超聲波探傷合格。二、焊接試驗參照JB4708-2000壓力容器焊接工藝評定，進行CO?氣保焊、富 氬氣保焊、焊條電弧焊對接接頭力學性能試驗, T 形接頭角焊縫試驗及 CO2 氣保焊、富氬氣保焊飛濺成形工藝性能,進行對比分析。1 、對接接頭力學性能試驗 試驗材料 Q235-A, 300mmx 125mmX

4、 10mm 2塊；焊條電弧焊開60V形坡口，CO2氣保焊、富氬氣保焊開45V形坡口，單面焊雙面成形。 焊接方法及焊接材料焊條電弧焊,E4303,3.2mm,4mm CO?氣保焊、富氬氣保焊焊絲 ER50-6, 51.2 ;富氬氣：80%Ar+20沁O2。 檢驗內(nèi)容 外觀檢查，RT檢查，力學性能試驗（拉力試驗、彎曲 試驗）。2、T形接頭角焊縫試驗 材料 Q235-A, 300mmX 125mmX 10mm 2塊，不開坡口，單道 焊。 焊接方法及焊接材料 焊條電弧焊，E4303,3.2mmCO2氣保焊、 富氬氣保焊，焊絲 ER50-6,1.2mm 富氬氣：80%A葉20矩O2。 檢驗內(nèi)容 外觀檢查

5、，切取 5 個截面進行金相宏觀檢查。要求斷 面無裂紋，無未焊透，無未熔合缺陷。3、T形接頭角焊縫成形、飛濺試驗試驗條件同 2.2，通過對比試驗 對 CO2 氣保焊、富氬氣保焊進行外觀成形及飛濺大小進行評定。焊接試驗結(jié)果分析 從對接接頭焊縫力學性能試驗可知，3 種焊接方法的焊接接頭外觀檢查符合要求，RT檢驗均高于E級合格，焊接接頭的抗拉強度以富氬 氣保焊最高， CO2 氣保焊次之，焊條電弧焊最低，這是因為富氬氣保焊 氧化性較少， 合金元素燒損較少所致， 但它們均高于母材規(guī)定的最小值。 按規(guī)定的彎曲角，每個試件面彎、背彎各 2個，彎曲試驗合格。這說明 3 種焊接方法及焊接工藝的焊接接頭力學性能試驗

6、合格。 但富氬氣保焊、 CO2氣保焊坡口角度較少，鈍邊較大，比焊條電弧生產(chǎn)率高，節(jié)省材料， 成本低，焊接變形少。這是因為氣體保護焊焊絲較細，電流密度大，熔 深大，電弧穿透力強，易焊透所致。 從T形接頭角焊縫試驗可知，3種焊接方法的熔深大小分別為：富氬氣保焊熔深略大于CO2氣保焊，大于焊條電弧焊，每個試件的 5個 斷面根部均未出現(xiàn)裂紋、未熔合、未焊透缺陷，宏觀金相檢驗合格。 從T形接頭角焊縫飛濺、成形試驗可知，富氬氣保焊的飛濺較小， 最大飛濺顆粒直徑大小為 1.5mmr2mn, CO2氣保焊飛濺稍大，最大 飛濺顆粒直徑為3mnr4mm富氬氣保焊焊縫表面較CO?焊波紋細密， 成形美觀。綜上所述：三

7、種焊接方法及焊接工藝均能滿足力學性能要求及宏觀金相要求。但CO2氣保焊、富氬氣保焊，焊絲較細，電流密度大，熱量集中，電弧穿透力強，熔深大，可以減少坡口角度，增加鈍邊厚度，節(jié) 省材料，提高勞動生率，降低焊接應力與變形。富氬氣保焊較CO2氣保焊成形美觀，飛濺小，但成本較高。所以除了對極少數(shù)外觀要求較高的焊縫采用富氬氣保焊外，其余均采用 CO2氣保焊。三、焊接工藝1 、焊前準備 清除待焊部位及兩側(cè)1020mm范圍內(nèi)的油污、銹跡等污物，并 在焊件表面涂上一層飛濺防粘濟，在噴嘴上涂一層噴嘴防堵濟。 將CO2氣瓶倒置12h,使水分下沉，每隔0.5h放水1次，放2 3 次。 根據(jù)焊接工藝試驗編制焊接工藝。焊

8、絲ER50261.0mm1.2mm 焊機 KRII350。 采用左焊法。四、焊接操作工藝1 、對接焊縫操作工藝 由于CO2氣保焊熔深大，在板厚小于12mm時均可用工形坡口（不 開坡口）雙面單道焊接。對于開坡口的對接接頭，若坡口較窄，可多層 單道焊；若坡口較寬，可采用多層多道焊。 焊接過程中，焊槍橫向擺動時，要保證兩側(cè)坡口有一定熔深，使 焊道平整，有一定下凹，避免中間凸起，這樣會使焊縫兩側(cè)與坡口面之 間形成夾角，產(chǎn)生未焊透、夾渣等缺陷。 要控制每層焊道厚度，使蓋面焊道的前一層焊道低于母材1.52.5mm并一定不能熔化坡口兩側(cè)棱邊，這樣蓋面時可看清坡口，為蓋 面創(chuàng)造良好條件。 蓋面焊焊接時，焊前應

9、將前一層凸起不平的地方磨平，焊槍擺動 的幅度比填充層要大一些，擺動時幅度應一致，速度要均勻，要特別注 意坡口兩側(cè)熔化情況， 保證熔池邊緣超過坡口兩側(cè)棱邊， 并不大于 2mm， 以避免咬邊。 若每層用多道焊時，焊絲應指向焊道與坡口、焊道與焊道的角平 分線位置，并且焊道彼此重疊不小于焊道寬度。2、角焊縫操作工藝 角焊縫焊接時，易產(chǎn)生咬邊、未焊透、焊縫下垂等缺陷，所以應 控制焊絲的角度。等厚板焊接時，焊絲與水平板的夾角為 40° 50°。 不等厚板時，焊絲的傾角應使電弧偏向厚板，板厚越厚，焊絲與其夾角 越大。 對于焊腳為68mm的角焊縫，采用單層單道焊，焊槍指向（焊 絲）距根部1

10、2mn處。對于焊腳為6mnt勺焊縫，采用直線移動法焊接， 對于焊腳為8mm的焊縫，焊槍應作橫向擺動，可采用斜圓圈形運絲法焊 接。 對于焊腳為1012的角焊縫，由于焊腳較大，應采用多層焊，焊 2 層。焊接時第 1 層操作與單層焊相同，焊槍與垂直板夾角減少并指向距根部23mm處，這時，電流比平常時稍大，目的是為了獲得不等 焊腳的焊道；焊接每 2層時，電流比第 1 層稍少，焊槍應指向第 1 層焊 道的凹陷處，直至達到所需的焊腳。 對于焊腳為15mm的角焊縫應采用多層多道焊，即焊接 3層。需要注意的是：操作時，每道的焊腳大小應控制在67mm左右，否則，焊腳過大，易使熔敷金屬下垂 , 在水平板上產(chǎn)生焊瘤

11、 , 在立板上產(chǎn)生咬 邊。焊槍角度及指向應保證最后得到等腳和光滑均勻的焊縫 .五、焊接工藝中需注意的問題 在生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)有不少人，不僅是焊工、檢驗員，甚至還有焊接 技術員混淆了焊腳與焊腳尺寸及焊縫厚度 3者之音的關系。焊工把焊腳 認為焊腳尺寸，檢驗員把焊縫厚度當焊腳來測量檢驗，使得實際焊腳超 過設計要求的尺寸，在質(zhì)量記錄中又把其當成焊腳尺寸加以記錄。還有 的技術人員在焊接工藝文件中要求焊腳尺寸為多少等，這些都是錯誤 的。實際上，焊腳是指角焊縫的橫截面中，從一個直角面上的焊趾到另 一個直角面表面的最小距離，焊腳尺寸為在角焊縫橫截面中畫出的最大 等腰三角形中直角邊的長充，而焊縫厚度則是在焊縫橫截

12、面中，從焊縫 正面到焊縫背面的距離。因此，工藝文件上、焊縫符號中要求的角焊縫 外形尺寸是焊腳而不是焊腳尺寸，更不是焊縫厚度。六、結(jié)語 經(jīng)過試驗及生產(chǎn)實踐證明， CO2 氣保焊焊接頭的力學性能、宏觀 金相檢驗均符合要求，而且 CO2 氣保焊較焊條電弧焊坡口角較小，鈍邊 較大，焊接熱影響區(qū)較窄，節(jié)省了材料和能源，提高了勞動生產(chǎn)率，提 高了焊接質(zhì)量，應大力推廣使用。 富氬混合氣體保護焊較 CO2氣焊焊波細密，焊道平滑，成形美觀, 飛濺小，熔深較大，但成本相對較高，故適宜用于焊縫外觀要求較高的 焊縫。富氬氣保焊操作工藝與 CO2氣保焊操作工藝相似。 分清焊腳、焊腳尺寸及焊縫厚度之間的關系，且應注意工藝

13、文件上要求的和焊縫符號中標注的是焊腳而非焊腳尺寸、焊縫厚度。設計移動通迅管直焊接架2003年我們鐵塔廠承接廣西移動通迅管焊任務以來到 2004年 4月 已經(jīng)是第 3 批移動管焊接任務，經(jīng)觀察每批任務一施工，焊工們就都會 在自己的平臺上架好架子， 拿起焊把就焊， 結(jié)果焊到了另一頭就架不住， 原因是移動管還有腳釘和拉線角鋼把架子卡住，拿東西墊造成管材受力 傾斜晃動，產(chǎn)生事故隱患及焊接產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，而且平臺操作人員架 的架子不統(tǒng)一，使整個焊接場地亂七八糟。到處都有架子，行車工吊工 件都提心吊膽，如此拆了裝，裝了拆，浪費大量人力物力財力。我與小 組成員發(fā)現(xiàn)這一問題后，為了保證焊工能安全生產(chǎn)，減少勞動

14、強度，提 高工作進度，節(jié)約車音占地面積，經(jīng)過研究探討，摸索后，改造成統(tǒng)一 的移動通迅管直立焊接胎具（見附圖） 。制作固定架將焊接管材直立固 定，使焊接狀態(tài)處于平焊位置，使焊工不需行車輔助的情況下能夠?qū)?端內(nèi)、外焊縫施焊成形。易固定，翻轉(zhuǎn)焊另一端也不會磁對架子，減少 事故陷患及管材占地面積，使焊工更加容易施焊。這種焊接胎具，只花 很少費用就成功地解決了問題，為廠里節(jié)省了購買焊接胎具的費用。此 胎具架也可以使用在各類管支架上，提高了工作效率約40%，既省時又省力，還保證了安全。為此次移動通迅管焊接加工任務的完成贏得了大 量的時間。概述 90 度坡口連板、減小焊接變形2005年7月，我們鐵塔廠做一

15、工程是500KV天廣四回，工程是有坡 口組焊件。組裝后的開坡口組焊件剛好滿足設計要求，焊接變形是造成 難以滿足要求的主要原因，需矯正處理。我當時采用圓鋼點固定，對減 小變形很有效（厚度小的板） ，且焊接時不必過分考慮焊接順度，只是 有些板不易固定，角度要求精確，焊后撤除固定還有超標。在500KV天廣四回焊接加工中，連板組焊件多達 7595件，板厚 C-8、C-10 ， C-12， C-4, C-16mm品種多，形狀復雜，每塊連板用 3根圓鋼固定（12X 200mm且焊后還需人工用火割撤除圓鋼，再打磨，需安排人員進行矯 正處理，預計費用 10000元，且延緩工程工期。為了不浪費大量人力， 物力，財力。節(jié)省這筆巨額開支，我與小組人員通過和技