二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊機(jī)全角度焊接技術(shù)在井架制造安裝中的應(yīng)用

楊峰

摘 要：通過對(duì)平煤神馬建工集團(tuán)有限公司安裝處的井架加工過程中所采用的手工電弧焊機(jī)進(jìn)行焊接加工的勞動(dòng)方式進(jìn)行分析研究，并結(jié)合現(xiàn)有的焊接設(shè)備及能力，經(jīng)過研究及創(chuàng)新，運(yùn)用CO2氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行包括仰焊在內(nèi)的全方位焊接加工，以滿足井架在基地加工過程中及在現(xiàn)場(chǎng)組裝過程中的各類焊接問題，從而提高勞動(dòng)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、低成本、低能耗的加工方式，使企業(yè)在井架加工及安裝過程中更加具有核心競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)的發(fā)展做出切實(shí)有效的技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：大型鋼構(gòu)井架；CO2氣體保護(hù)焊機(jī)；仰焊；全角度焊接；取代；新技術(shù)應(yīng)用

平煤神馬建工集團(tuán)有限公司安裝處屬于機(jī)電安裝類企業(yè)，每年都要承擔(dān)許多大型鋼結(jié)構(gòu)制作安裝工程，現(xiàn)如今，隨著機(jī)械加工自動(dòng)化程度的提高，現(xiàn)有手工焊接技術(shù)已經(jīng)很難滿足工期時(shí)間要求和技術(shù)指標(biāo)性能，特此提出使用CO2氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行全角度焊接技術(shù)運(yùn)用到型鋼井架加工中，以實(shí)現(xiàn)低成本、低能耗、高質(zhì)量、高效率的加工方式，為企業(yè)的發(fā)展做出切實(shí)有效技術(shù)應(yīng)用。

1 二氧化碳焊接方式概述與應(yīng)用

1.1 二氧化碳焊接方式的優(yōu)勢(shì)與問題

使用二氧化碳?xì)獗：笝C(jī)進(jìn)行焊接加工，由于采用自動(dòng)化送進(jìn)焊絲，焊絲的送進(jìn)移動(dòng)全部是靠焊接送絲機(jī)控制，無需頻繁更換焊條，焊接電流、焊接電壓、焊接速度等參數(shù)可穩(wěn)定精確的控制；CO2氣保焊穿透力高，含氫量低，焊縫抗銹能力強(qiáng)，焊接電流密度大（100-300A/m2），焊接冷裂紋傾向小，可以有效避免因高溫焊接所產(chǎn)生的焊接形變；二氧化碳?xì)怏w便宜，焊接成本比較低，焊前對(duì)工件的清理可以從簡(jiǎn)；焊接速度快，成形好，節(jié)省加工時(shí)間，有利于提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率；其焊接成本只有焊條電弧焊的40%-50%，生產(chǎn)效率比焊條電弧焊高1-3倍。

但同時(shí)使用二氧化碳?xì)獗：笝C(jī)進(jìn)行焊接加工時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一系列的問題，要想不影響加工質(zhì)量，就必須要去解決所產(chǎn)生的問題。首先由于二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接飛濺大，在焊接過程CO2氣體分解，生成C，使焊縫中含碳量增大，易生成氣孔等缺陷，因此焊接前清理干凈焊縫表面污漬，可采用直流反接技術(shù)，可明顯減小飛濺；CO2氣體保護(hù)焊不僅產(chǎn)生煙霧和金屬粉塵，而且還產(chǎn)生CO、NO3等有害氣體；運(yùn)用CO2氣體保護(hù)焊接時(shí)由于電流密度大，電弧溫度高，弧光輻射比手工電弧焊強(qiáng)得多，應(yīng)特別注意加強(qiáng)職工安全防護(hù)，佩戴好安全勞保防護(hù)措施后方可操作，防止電光性眼炎及裸露皮膚灼傷；由于焊接過程中采用CO2氣體保護(hù)，不能焊接易氧化的金屬材料，抗風(fēng)能力差，野外作業(yè)時(shí)或漏天作業(yè)時(shí)，需要有防風(fēng)措施，在施焊四周做好遮風(fēng)板，以免影響到CO2氣體的輸送保護(hù)層。

1.2 二氧化碳焊接方式的具體應(yīng)用

運(yùn)用CO2氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行大型鋼結(jié)構(gòu)井架全方位焊接作業(yè)時(shí)，焊接難度最大的當(dāng)屬仰角焊接，其次為立面焊接，最后為平面焊接。焊接用的CO2氣體應(yīng)選用較高的純度，一般技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是：O2濃度小于0.1%；H2O濃度小于1～2g/m3；CO2濃度>99.5%。焊接時(shí)對(duì)焊縫質(zhì)量要求越高，則對(duì)CO2氣體純度要求也越高。一瓶液態(tài)CO2可以汽化成12725L的CO2氣體。若焊接時(shí)氣體消耗量為20L/min，則一瓶液態(tài)CO2可連續(xù)使用10小時(shí)左右。CO2氣體保護(hù)焊所使用的焊絲必須含有足夠數(shù)量的Mn、Si等脫氧元素，從而減少焊縫金屬中的含氧量和防止產(chǎn)生氣孔。通常要求焊絲碳含量小于0.11%，這樣可減少氣孔與飛濺。進(jìn)行焊接組裝時(shí)，要先對(duì)焊接坡口進(jìn)行充分預(yù)熱處理，否則，在焊件冷卻時(shí)易產(chǎn)生水珠，進(jìn)而影響焊接質(zhì)量。

采用CO2氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行仰角焊接是四種基本焊接位置中最困難的一種焊接。由于熔池位置在焊件下面，焊條熔滴金屬的重力會(huì)阻礙熔滴過度，熔池金屬也受自身重力作用下墜，熔池體積越大溫度越高，則熔池表面漲力越小，故仰焊時(shí)焊縫背面容易產(chǎn)生凹陷，正面焊道出現(xiàn)焊瘤，焊道形成困難。因此，進(jìn)行仰角焊接時(shí)需要采用短弧焊接，仰焊時(shí)由于焊槍和電纜的重力等作用，操作人員容易出現(xiàn)持槍不穩(wěn)等現(xiàn)象，一定要注意保持正確的操作姿勢(shì)，需要雙手持槍，焊接點(diǎn)要處于人的上方偏前，且焊縫偏向操作人員的右側(cè)，后撤步焊接方法，焊槍走向與焊縫呈75度左右夾角，依焊工個(gè)人習(xí)慣可略作增減，使終保持焊絲溶液頂著前期溶液后退進(jìn)行焊接；采用遞增法疊壓進(jìn)行焊接，第一道打底焊時(shí)，板材連接焊時(shí)采取中間直線快速連接焊法，迅速施焊連接，使板材連接；第二道填充焊接時(shí)，采用橫向小擺動(dòng)后退法進(jìn)行焊接，第三道時(shí)采用疊壓法進(jìn)行補(bǔ)充焊接，以此類推，直到焊縫填充完畢。以板厚12mm焊絲直徑為Ф1.2mm為例，第一遍直線焊接時(shí)，焊接電流為130A∽180A，焊接電壓為19V∽24V；橫向擺動(dòng)焊接時(shí)，焊接電流為120A∽150A，焊接電壓為19V∽23V。

采用CO2氣體保護(hù)焊機(jī)進(jìn)行平焊時(shí)，可采用小幅度鋸齒形擺動(dòng)方式，橫焊時(shí)擺幅不要過大，否則容易造成焊液下淌；一般采用左焊法，在離工件右端定位焊焊縫約20mm坡口的一側(cè)引弧，然后開始向左焊接，焊槍角度為0∽10度并控制電弧在離底邊約2∽3mm處燃燒；焊道采用疊壓法進(jìn)行焊接，第一道打底焊時(shí)，電弧始終在坡口內(nèi)做小幅度橫向擺動(dòng)，并在坡口兩側(cè)稍作停頓，使熔孔深入坡口兩側(cè)各0.5∽1mm；焊接以板厚12mm焊絲直徑為Ф1.2mm為例，根部間隙在0∽1.2mm，電流控制在420A∽480A之間，電壓控制在38V∽41V之間，速度控制在40∽50cm/min，導(dǎo)電嘴與工件之間的距離為20∽25mm之間，氣體流量為20L/min。

采用CO2氣體保護(hù)焊機(jī)向下立焊技術(shù)，焊槍角度與焊縫之間呈60∽80度夾角；在工件的頂端引弧，觀察熔池，待工件底部完全熔合后，開始向下立焊；焊接過程中采用直線焊接法，焊槍不做橫向擺動(dòng)，打底焊結(jié)束后，填充焊采用疊壓法進(jìn)行補(bǔ)充焊接，直至焊縫填充完畢；由于焊接金屬液的重力影響，為避免溶液流淌，在焊接過程中應(yīng)始終對(duì)準(zhǔn)熔池的前方，對(duì)熔池起到上托的作用；第一層焊時(shí)電流控制在100A∽150A之間，電壓控制在18V∽22V之間，速度控制在35∽45cm/min；第二層電流選擇電流控制在170A∽200A之間，電壓控制在22V∽24V之間，速度控制在25∽35cm/min，。采用向上立焊時(shí)，由于熔深較大，容易焊透，為防止熔液在重力作用下自淌，必須采用比平焊稍小的電流，焊槍的擺動(dòng)頻率應(yīng)稍快，采用鋸齒形節(jié)距較小的擺動(dòng)方式進(jìn)行焊接，使熔池小而薄，采用短路過度方式進(jìn)行熔滴過度；電流控制在100A∽200A之間，電壓控制在18V∽24V之間，速度控制在25∽35cm/min。由于水平固定全位置焊接難度較大，要求焊工水平較高。坡口加工時(shí)，采用上進(jìn)焊接法，第一層焊接時(shí)電流控制在100A∽140A之間，電壓控制在18V∽22V之間，速度控制在20∽35cm/min，第一層焊接時(shí)電流控制在120A∽160A之間，電壓控制在19V∽23V之間，速度控制在20∽35cm/min。

2 二氧化碳焊接方式產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

平煤股份十三礦己四采區(qū)副井提升系統(tǒng)采用CO2氣體保護(hù)焊全角度焊接技術(shù)縮短了井架加工及現(xiàn)場(chǎng)組裝過程中的加工時(shí)間，焊接完成后對(duì)焊縫進(jìn)行射線探傷，檢驗(yàn)合格并由檢驗(yàn)單位出具合法檢驗(yàn)報(bào)告，符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。在保證施工安全的前提下加快了施工進(jìn)度，保證了施工質(zhì)量，降低了施工成本，提高了生產(chǎn)效率，縮短了總工期，加快了主井提升系統(tǒng)設(shè)備安裝的總體進(jìn)度，使實(shí)際施工工期比計(jì)劃工期提前了20天。安裝處單項(xiàng)工程項(xiàng)目直接經(jīng)濟(jì)效益成本節(jié)約：施工人員共40人，每天工資100元/人，工期提前20天完成。節(jié)約人工工資：40人*100元/人*20=8萬元。施工機(jī)械費(fèi)用：由每月設(shè)備租賃費(fèi)合計(jì)為5.4萬元，提前20天交設(shè)備，可計(jì)算節(jié)約機(jī)械費(fèi)：3.6萬元；節(jié)支總額：8萬元+3.6萬元=11.6萬元。獲得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有廣泛的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。

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