CO2氣體保護(hù)焊在管道焊接中的工藝探討及應(yīng)用

摘 要：二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)十分普遍，在船舶、建筑和新能源領(lǐng)域以及重工企業(yè)隨處都能見到它的身影。二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的普遍使用也對其焊接工藝和質(zhì)量提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：焊前準(zhǔn)備；工藝；焊接操作

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.029

1 焊前準(zhǔn)備

（1）保護(hù)氣體的選擇。在管道焊接的施工中，由于管道的直徑較小，無法進(jìn)入管道內(nèi)部施工作業(yè)，所以在現(xiàn)場施工要采用單面焊雙面成型工藝。在施工中一般采用溶深大，成本低，方便單面焊雙面成形的100%的CO2 作為保護(hù)氣體。為確保優(yōu)秀的焊接質(zhì)量，減少氣孔出現(xiàn)的可能性，在使用之前需將保護(hù)焊氣瓶倒置1，2h后使水分下沉，開啟閥門，進(jìn)行放水1次，之后每隔0.5h再次進(jìn)行放水共需3次左右。

（2）焊接材料的選擇。為了減少CO2氣體保護(hù)焊接反應(yīng)過程中產(chǎn)生的CO氣體導(dǎo)致的焊接的氣孔，一般會選擇親氧能力優(yōu)于親碳能力的合金元素，一般采用H08MnSiA焊絲焊接低碳鋼，而焊接低合金鋼時則采用H08Mn2SiA焊絲，來達(dá)到硅錳聯(lián)合脫氧的目的以減少焊接過程中氣體導(dǎo)致的焊接氣孔。焊絲的直徑的選擇也對電弧穩(wěn)定、焊接時金屬的飛濺程度等有著明顯的影響，隨著焊絲直徑的增加，熔滴的速度則會相應(yīng)的減慢，隨著熔滴速度的減慢也需要減少焊接送絲的速度。同時如果使用的焊絲直徑過大時，焊接的電流和電壓也會隨著增大，導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定，焊接時飛濺的顆粒物和廢氣也會增加，焊縫成型也會比較差。

（3）焊接坡口的選擇。焊接生產(chǎn)中電弧能不能深入到焊縫的底部，從而使管道焊透，進(jìn)而獲得良好的焊縫成形和質(zhì)量這都與焊接坡口的選擇緊密相關(guān)。在保證電弧能夠深入到焊縫根部的前提下，應(yīng)盡量選擇較小的坡口角度，以達(dá)到減小溶寬，避免破壞性焊接變形，減少填充金屬節(jié)約成本的目的。1）坡口形勢的選擇。坡口形勢的選擇則需要根據(jù)需焊的管道的直徑大小進(jìn)行選擇，管道直徑和板厚都比較小時可以采用單面V型坡口；管道直徑小和大板厚的情況則優(yōu)先考慮單U型坡口；管道在大直徑和大板厚的情況下可以選擇雙面X型或U型坡口。2）管道焊接位的選擇。管道焊接位熔透的深度直接受鈍邊的大小影響，鈍邊越大，容易出現(xiàn)焊不透的情況；鈍邊越小或沒有鈍邊則容易出現(xiàn)焊穿的現(xiàn)象。（由于CO2保護(hù)焊的熔深大在板厚小于12mm時鈍邊一般采用1-2mm，坡口角度一般為60o±5o）

（4）待焊管道的清理。焊接前需要對待焊坡口及坡口周圍（一般10mm-20mm）進(jìn)行油污的清洗，對保護(hù)漆，金屬氧化皮進(jìn)行打磨清理。由于CO2保護(hù)焊對焊接前污漬不是很敏感。即，只需粗略對待焊部位進(jìn)行清理。以減少焊前的清理成本。

2 焊接工藝參數(shù)的選擇

（1）焊接電流參數(shù)的選擇。焊接電流的大小是直接影響焊接質(zhì)量的重要因素，一般在管道焊接中為了可以增加熔深，提高焊接的效率，一般希望采用大的焊接電流，但是過分追求大的焊接電流會產(chǎn)生咬邊、熔池脫落等焊接缺陷，故不能一味的追求大的焊接電流，而選取過小的焊接電流也是不可取的，采用過小的焊接電流會造成電弧不能穩(wěn)定燃燒，從而容易導(dǎo)致焊接未熔合、未焊透等焊接缺陷的出現(xiàn)，直接影響焊縫成型。因此焊接電流要在一個限定范圍采取合理的電流值。焊接電流的大小也要取決于焊接速度（送絲的速度），送絲的速度越快，二氧化碳保護(hù)焊焊接的電流是和送絲速度成正比的。具體可根據(jù)個人焊接送絲的速度來決定。

（2）焊接電壓的選擇。焊接電壓的大小也反映了弧長的大小，焊接過程中一個重要因素就是保持一個合理的弧長，它是保證焊接過程中穩(wěn)定的短路過度，和減少飛濺的基礎(chǔ)。在焊接過程中選用的電壓參數(shù)過低時，直接導(dǎo)致電弧的長度變低，從而迫使焊絲于熔池之間的距離變短，直接影響焊接操作者對熔池焊接情況的觀察，熔池金屬容易被污染。電壓大小一般有一個界點，在焊接電流為200A以下時一般用U=0.04L+16±2（V），焊接電流在200A以上是則用U=0.04L+20±2（V）來計算。選擇合適的電壓之前應(yīng)確定好電流的大小。

（3）焊接的速度。焊接的速度對焊接的正反面的外觀和質(zhì)量都有著重要的影響，在電壓和電流都穩(wěn)定正常的情況下，加快焊接速度會導(dǎo)致焊道呈現(xiàn)凸形，如果焊接的速度再加快則會出項駝峰形的焊道。相反降低焊接速度的情況下則會出現(xiàn)焊接時溶化的金屬將會流到電弧的前方，電弧不在焊件上燃燒而是在溶化的液態(tài)金屬上面燃燒，最終會導(dǎo)致焊縫熔合不好，單面焊雙面成形失敗的未焊透的焊接缺陷出現(xiàn)。為了保持焊槍的均勻移動，焊槍也可以準(zhǔn)確的對準(zhǔn)焊接線，在管道焊接中速度一般為40cm/min左右。

（4）焊絲的伸出長度。焊絲的伸出長度是焊槍噴嘴到焊件之間的距離，其對焊接過程中的影響也是比較大的。焊絲伸出的長度變長時焊絲的熔化速度就加快，生產(chǎn)效率就隨之提高，但是由于電阻熱的作用會導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定，焊接時飛濺物的量也會提高，隨著噴嘴離焊件的距離的增加氣體的保護(hù)會有一定的損失，焊縫會有氣孔和熔化不完全等一些的焊接缺陷的產(chǎn)生。

（5）保護(hù)氣體的流量。二氧化碳保護(hù)焊是通過二氧化碳?xì)怏w的屏蔽效果來實現(xiàn)保護(hù)作用的。在焊接操作中氣體流量、焊槍與焊件之間的距離、以及現(xiàn)場施工環(huán)境風(fēng)速都會影響實際的保護(hù)效果。氣體流量與焊接時電流的大小是成正比的，操作中使用的是大電流則氣體的流量也需要相應(yīng)的增加，一般在管道焊接的操作中在使用的大電流的情況下一般使用25L/min的氣流量。

3 焊接的具體操作

（1）焊槍與焊件的傾斜角度。在氣體保護(hù)焊的施焊過程中，當(dāng)焊槍與焊件的角度垂直時，由于運條時產(chǎn)生的空氣阻力，使焊槍噴嘴噴射出來的保護(hù)氣體會出現(xiàn)角度偏離的現(xiàn)象，導(dǎo)致飛濺物多和電弧不穩(wěn)定等問題的出現(xiàn)，所以一般情況下采用左向焊接的方法，噴嘴前傾與焊件之間的角度保持85o-90o。這樣不僅可以規(guī)避保護(hù)氣體角度偏離的缺點，同時也可以增大施焊者觀察熔池的視角，更容易的觀察和控制熔池。

（2）打底焊接頭的處理。打底焊時管道焊接的關(guān)鍵，要注意熔接時的接頭的方法，減少焊接缺陷的產(chǎn)生，在實際管道焊前打磨處理中坡口的角度會存在差異，在焊接中也應(yīng)根據(jù)坡口角度的散熱面積進(jìn)行調(diào)整，大坡口對應(yīng)小散熱面積，對應(yīng)小電流。不然容易又焊接塌陷或者管道內(nèi)咬邊等焊接缺陷的出現(xiàn)。?；』虼虻缀附Y(jié)束時，焊槍不要立即離開弧坑，以防止縮孔和氣孔等焊接缺陷的出現(xiàn)。

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作者簡介：孫善乾（1972-），男，山東濟(jì)寧人，研究生，副教授，主要從事海洋工程等教學(xué)研究。