手工電弧焊+CO2半自動焊接工藝在大直徑管道焊接中的應用

殷宗香

【摘要】熱網(wǎng)主管道主要為#20鋼Φ1016×12管，以往，我們在大直徑管道焊接中，絕大部分仍然采用手工電弧焊封底，手工電弧焊填充蓋面工藝。最突出的問題是焊工勞動強度大，焊接效率低，而且焊接質量在很大程度上不易保證，特別是對質量要求高的大口徑管道的焊接更是如此。我們研究決定，采用CO2半自動焊新工藝用于大口徑管道焊接上，CO2氣體保護焊具有生產效率高、對油繡不敏感、操作簡單等優(yōu)點。但在實際焊接過程中，由于熱網(wǎng)管道多處于高空或地下，坡口的加工無法采用機械加工，只能采用手工氣割切割的方法加工坡口，而CO2半自動焊對對口要求比較高，對口間隙一般為1.6-2.0mm左右，由于手工切割技術及管道所處的空間位置原因，對口間隙很難達到要求，不能保證焊接質量。為此我們經(jīng)過實踐，先采用結構鋼焊條J422或J507焊條進行封底焊，再采用CO2半自動焊進行填充蓋面，焊接中取得了較好的效果，使我廠在大口徑管道焊接中獲得了較大的突破。

【關鍵詞】大直徑管道；結構鋼焊條；CO2半自動焊；應用

1、焊前準備

1.1設備選用：手工電弧焊焊封底設備選用國產奧太ZX7-400焊機。CO2半自動焊設備選用北洋世紀NBR-350，送絲機構LN-23P。

1.2焊接材料的選擇

1.2.1焊條選用大西洋牌J422。直徑為3.2mm，此類焊條焊接工藝性能好，抗風能力強，對氣孔敏感性差，焊接成型美觀，能適應全位置焊接。1.2.2自保護焊絲是金橋H08MnSiA。直徑為1.6mm，此類焊絲使用方便，受環(huán)境制約的條件少，焊接過程中容易控制，具有優(yōu)良的焊接工藝性能，電弧穩(wěn)定、飛濺小、挺度適中、運絲順暢、焊縫平整美觀。其化學成分見表一。

表一

C Mn Si S P Ni

≤0.11 1.8～2.1 0.65～0.95 ≤0.03 ≤0.03- ≤0.30

1.2.3焊條的化學成分、機械強度應與母材相同且匹配，兼顧工作條件和工藝性。

2、焊接工藝及操作方法

2.1焊接材料的保管、烘干、使用

2.1.1焊條保管時嚴防潮濕、生銹。使用前嚴格按規(guī)定烘干，烘干溫度為150-250度，烘焙時間為1-2小時，使用時應放在焊條保溫桶內，隨用隨取。

2.1.2焊絲：盡可能封閉保管，不可使用帶銹斑的焊絲，以免產生氣孔。

2.2焊口裝配組對

2.2.1對于采用氧乙炔焰切割及加工坡口必須除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影響接頭質量的表面層，并應將凹凸不平處打磨平整。

2.2.2坡口型式及尺寸見圖一。坡口均采用V型坡口，坡口角度60°土5°。組對前應徹底清理坡口附近內外側的油、水銹等污物，對口間隙為2.0-4.0毫米，鈍邊為1.6土0.4毫米，鈍邊太大及對口間隙過小易產生未焊透缺陷。

2.2.3點固焊：管道組對合格后，方可進行定位焊，定位焊應與正式焊接要求相同，焊縫厚度為2-4mm，且不超過管壁厚度的2/3，定位焊不應小于三處，沿圓周均勻分布。定位焊長度應為10-15mm。

2.2.4焊前預熱：冬季焊接時，當焊件溫度低于0℃時，所有鋼材應在施焊處100mm范圍內預熱到15℃以上。

2.3焊接操作方法

2.3.1封底焊道采用J422焊條，采用直流反接法，開始從底部即6點鐘位置施焊，焊接電流一般為100-120A，一般采用斷弧焊法，焊接時要求單面焊雙面成型，背面焊縫要求焊波均勻，不可脫節(jié)，接頭均需打磨。封底是整個焊接過程中最重要的一道焊縫，必須保證根部焊透。封底全部完成后，用鋼絲刷及角向磨光機把表面焊渣及突出部分徹底的清理，避免產生死角，以免在下道焊接時產生夾渣。

2.3.2填充焊道的焊接：填充采用CO2半自動焊，填充焊道的焊接是為蓋面打基礎的，填充幾次多取決于母材的厚度，填充時的焊接電壓在18-20V之間，送絲速度為60-110in/min，絲干伸出導電嘴長度為19-21mm左右，填充焊時即要有一定的熔深，又要保證不被燒穿，應保持焊縫均勻平整及坡口兩側熔合良好，為防止氣孔及夾渣的產生接頭越少越好。

2.3.3層間接頭應錯開，每一層焊接結束，都要徹底清除焊渣、飛濺，檢查有無缺陷，將突出部分及高低不平處進行打磨，以利于下一層的焊接，層間形狀應為平滑凹形，其它形狀均成形不良。

2.3.4蓋面焊道的焊接：蓋面前的填充焊道的高度，以低于母材0.5mm的高度為最佳，蓋面焊時，要保證焊縫具有良好的成型，為防止咬邊、氣孔等缺陷的產生。焊接電壓與焊接電流應比填充時稍低一點。焊縫表面余高應控制在0-1.6mm之間，不宜超高過多，但底部允許余高可比平面及立面稍高一些。

2.4焊接時的注意事項

2.4.1所有焊接引弧應在坡口內，不得在坡口以外的母材上有電弧擦傷，對于收弧處產生的縮孔缺陷，必須打磨干凈后再進行施焊。

2.4.2層間接頭應錯開，每一層焊接結束，都要徹底清除焊渣、飛濺，檢查有無缺陷，將突出部分及高低不平處進行打磨，以利于下一層的焊接，層間形狀應為平滑凹形，其它形狀均成形不良。

2.4.3每層焊縫的厚度不能太厚，熔池中的鐵水太多或焊接速度太慢，都可能造成鐵水下淌或產生氣孔等缺陷。對于厚度較大且坡口寬度太寬的焊縫，可采用多層多道的焊接方法，以達到所要求的焊縫寬度及高度。

2.4.4氣體流量不易過大或過小，焊絲直徑Ф不大于1.2mm，流量為8-15L/min，焊絲直徑Ф大于1.2mm，流量為15-25L/min。

2.4.5防氣孔：

A、焊絲含Mn、Si量要比鋼材高好，含碳量小于0.1%，可減少CO氣孔。

B、清除焊絲板材表面雜質油污等，提純干燥二氧化碳氣體，可以減氫氣孔。

C、流量不能太小和太大、焊速不能太快、嘴不能堵塞等，否則氣體保護不好，會把空氣卷入或帶進焊接區(qū)。二氧化碳純度要高，氣管不要漏氣，這樣可以防氮氣孔。

D、室外進行CO2氣體保護焊時，如果風力影響焊接作業(yè)應當采取必要的防風措施。

2.4.6焊接操作的組合：在焊接較大直徑管口時為提高效率及保證層間溫度可采用3人組合。

2.4.7焊接結束后，應仔細清理焊縫表面的飛濺。檢查有無氣孔、未熔合等缺陷。如有，及時處理。

3、總結

3.1焊接效率比手工焊提高2倍以上。以供熱管道Φ1016×12管口焊接為例。每人每天平均可焊接兩道焊口以上。與手工焊相比可明顯降低焊工勞動強度，改善了勞動條件，提高了生產率。

3.2可保證焊接質量。

4、結束語

經(jīng)過熱網(wǎng)管道更換焊接現(xiàn)場實焊證明，該技術不僅能夠滿足管道焊接的要求，而且還具有提高焊接質量，提高工作效率，降低勞動強度，改善焊接環(huán)境等許多優(yōu)點。因此種組合焊接方法具有廣泛的推廣應用價值。