壓力容器焊接中混合氣體保護(hù)焊的運(yùn)用

凈曉波

【摘要】常見的焊接氣體難以滿足日益復(fù)雜的焊接要求，因此出現(xiàn)了混合氣體保護(hù)焊的應(yīng)用。它能夠很好的完成各種不同尺寸和材料之間的焊接工作，特別是對于壓力容器的焊接有著極大的安全性，出色地完成了壓力容器的保護(hù)和維修工作。本文通過分析混合氣體保護(hù)焊在壓力容器的焊接及運(yùn)用，為其進(jìn)一步推廣奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】壓力容器焊接；混合氣體保護(hù)焊

實芯焊絲氣保焊是以往工藝中常用的一種產(chǎn)品，該技術(shù)也一度得到廣泛的推廣和運(yùn)用。但其也存在著很大的弊端，尤其是當(dāng)相應(yīng)的高壓容器的載荷已達(dá)到高強(qiáng)度的負(fù)荷狀態(tài)后，運(yùn)用實芯焊絲氣保焊就有很大的難度。此外，在焊接過程中，會存在強(qiáng)度不等的焊道外凸、焊接飛濺的現(xiàn)象，而實芯焊絲氣保焊對于此類現(xiàn)象的出現(xiàn)，尚未進(jìn)行有效的改善?；旌蠚怏w保護(hù)焊對于電弧燃燒的穩(wěn)定性有了顯著的改善和提高，從而有利于加強(qiáng)焊接的熔合度，減少一定程度的焊接缺陷以及焊接飛濺現(xiàn)象。而對于焊接后的外在成形，焊接后的接頭結(jié)合度的高低都有著較大的提高。

1. 焊接工藝的研究

1.1保護(hù)氣體的選擇

為了避免純二氧化碳保護(hù)焊存在的各項弊端，混合氣體保護(hù)焊中添加Ar氣體。有了此種氣體，在壓力容器焊接過程中的電弧燃燒能夠更加穩(wěn)定，而焊接飛濺的現(xiàn)象也得到很大程度的減少，焊接后的制品在外觀上效果更佳，此外還能起到有效的抗氧化性效果。

1.2焊絲的選擇

對于焊絲的選擇，首先要注意的是合金在燃燒是否會存在燒損現(xiàn)象，焊縫的塑性和韌性是否加強(qiáng)，是否能到達(dá)元素氣體的充分脫氧。經(jīng)過一系列的比較，我們選擇ER50 -3B焊絲，該焊絲對于Si、Mn 元素的比例情況作出了改變，從而對于上述現(xiàn)象的避免或是加強(qiáng)都有顯著效應(yīng)。

2. 混合氣體保護(hù)焊的主要特點

混合氣體保護(hù)焊作為焊接鏈上的新種類， 吸取了純二氧化碳和純Ar這兩種混合氣體保護(hù)焊的優(yōu)勢，還避免了其不足所在。因其技術(shù)的進(jìn)步是建立二氧化碳焊的基礎(chǔ)上，因而其電弧具有更深的穿透性能，而其焊縫可到深度也較以往更強(qiáng)，從而達(dá)到焊接層數(shù)變少的目的。此外，由于焊接所產(chǎn)生的熱范圍小，氫所占比重較低，對于焊接后牢固性的加強(qiáng)發(fā)揮很大作用?；旌蠚怏w保護(hù)焊的缺點在于易產(chǎn)生較多的焊接氣孔，并造成大量焊接飛濺。由于含有二氧化碳的成分，在電弧的效用后易形成CO氣孔，此外，空氣中本身所有的氮在焊接過程中也會產(chǎn)生相應(yīng)的氮氣孔。

3. 混合氣體保護(hù)焊在壓力容器焊接中的應(yīng)用

3.1混合氣體保護(hù)焊用于壓力容器的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)意義上的保護(hù)焊相比，氣體保護(hù)焊在焊接過程中能夠更好的避免熱量散失，焊口凹陷等，從而使焊口具有更高的融合性， 并且大大提高了焊接效率，是對當(dāng)前焊接制作的一個很好的完善和發(fā)展。將此種焊接技術(shù)的運(yùn)用范圍擴(kuò)大，可以在很大程度上提高焊接的生產(chǎn)效率，減少工人的勞動成本，減少焊接時長，從而獲得更多的生產(chǎn)利益。

3.2焊接規(guī)范的確定

熔滴過渡在富氫混合氣體保護(hù)焊方法的使用中，有脈沖過渡、短路過渡、噴射過渡三種過渡形式。而選擇使用短路過渡形式能更符合壓力容器的使用材料以及結(jié)構(gòu)特點。選擇的焊接電壓的高低是至關(guān)重要的，因為焊絲的直徑范圍大小決定著電流調(diào)節(jié)范圍的，所以在一定的焊絲直徑和焊接電流下，焊接電壓決定了電弧的電弧長度及其熔滴的過渡形式。當(dāng)出現(xiàn)電壓過高的情況時，短路過渡將會變成上擾排斥過渡，其飛濺也大，可見電流的選擇必須合適，并能與電壓相適配，只有這樣短路過渡才能獲得成功。

3.3混合氣體保護(hù)焊用于壓力容器焊接

當(dāng)使用小電流、低電壓規(guī)范，其保護(hù)氣體構(gòu)成為80%Ar-20%二氧化碳，熔滴過渡的形式與二氧化碳焊的熔滴形式相同，都為短路過渡形式。我們使用示波器來觀察焊接電流、電弧電壓波形，可以明顯地觀察到比二氧化碳焊更均勻、穩(wěn)定，并且熔滴與熔池均較穩(wěn)定，斷弧及沖擊現(xiàn)象較少，規(guī)律更明顯，周期穩(wěn)定基本基本不變，波動幅度也小。采用收集法來測定飛濺量的實驗，得出氣體的配比不僅對熔滴過渡有影響，也對飛濺的影響很大。氣體配比對飛濺率的影響：Ar氣含量加大，飛濺率降低，而且75%-85%Ar氣含量范圍內(nèi)下降達(dá)到最快，Ar氣的含量再次提高則飛濺率會平緩地下降。當(dāng)小規(guī)范的短路過渡混合氣體保護(hù)焊氣體配比Ar：二氧化碳為80：20的時候，從焊縫成形和焊縫質(zhì)量角度來看達(dá)到最好效果，這個時候不但使氣體帶氧化性，克服了表面張力大、電弧飄移等問題，而且電弧也有電弧軸向力大、飛濺小、電弧燃燒穩(wěn)定等明顯的Ar弧性質(zhì)，金屬流動性好，熔深呈現(xiàn)弧形，從而使得焊縫更加的致密。二氧化碳焊縫有很強(qiáng)的熔深度，焊接后的焊面成形效果好，產(chǎn)生的瑕疵少，具有很高的焊接質(zhì)量。過去的生產(chǎn)中經(jīng)常使用H08Mn2SiA及H08Mn2Si這兩個鋼號，但在這兩個鋼號中規(guī)定了對 Mn的限量，由于Mn的比重較大，導(dǎo)致焊接工藝中存在焊縫韌度低的問題，從而影響了焊縫整體的質(zhì)量。此外，由于Mn/Si的含量比重高，所以部分人認(rèn)為二氧化碳焊不能適用于鍋爐、受壓容器的焊接。為了滿足工藝制造中對焊縫韌性度的要求，在焊接過程中始終遵循一個原則，對于Mn含量高的焊絲用來焊接二氧化碳；對于Mn含量低的焊絲用來焊接富氬，根據(jù)其不同的Mn含量對號入座選擇焊接對象，從而最大程度的保證工藝產(chǎn)品質(zhì)量。

4.總結(jié)

將混合氣體保護(hù)焊運(yùn)用在壓力容器的焊接中，可在生產(chǎn)制造中取得很好的效益，從焊工培訓(xùn)項目、焊接制作的測評到工藝產(chǎn)品的制作培訓(xùn)都有很好的成效及相關(guān)的技術(shù)進(jìn)步。此外，因為混合氣體保護(hù)焊與傳統(tǒng)意義上的保護(hù)焊相比有著不一樣的制作手法，并且電工在操作上也會采取相應(yīng)的焊接手段，因而運(yùn)用此種焊接技術(shù)的焊工必須在嚴(yán)格的訓(xùn)練取證之后才可以上崗就職，而大量使用此種焊接手段的前提是焊絲匹配必須到位，此外要使用配比完善的氣體。

5.參考文獻(xiàn)

[1] 陳忠明 壓力容器焊接中混合氣體保護(hù)焊的運(yùn)用 2014，（1）

[2] 王天寧 富氬混合氣體保護(hù)焊在壓力容器受壓焊縫中應(yīng)用的工藝研究 2002，（1）