CO2氣體保護焊陶瓷襯墊單面焊雙面成型的技術探討

摘要：近年來，隨著大型船舶建造和大型鋼結構現(xiàn)場安裝的焊接的需要，CO2氣體保護焊陶瓷襯墊單面焊雙面成型工藝在生產(chǎn)中廣泛應用。在實際造船和鋼結構生產(chǎn)中，存在大量開坡口板與板的對接焊以及開坡口的管板全熔透角焊縫，傳統(tǒng)的做法是打底焊，填充焊，蓋面焊，然后背面碳弧氣刨清根，并采用角向磨光機打磨光亮，去除飛濺、毛刺等雜質后，再進行背面焊接。采用CO2氣體保護焊陶瓷襯墊單面焊雙面成型，可以一次成形，省去了碳弧氣刨的環(huán)節(jié)、打磨的工作，特別是一些背面沒辦法焊接的地方，生產(chǎn)效率大大提高，在工程實踐中得到廣泛的應用。

Abstract： In recent years， with the construction of large ships and large steel structure on-site installation of welding needs， CO2 gas shielded welding ceramic liner single-sided welding double-sided forming process has been widely used in production. In actual shipbuilding and steel structure production， there are a lot of open groove plate and plate butt welding and open groove tube plate full penetration fillet weld， it may be traditional for the backing welding， filling welding， cosmetic welding， and then on the back of the carbon arc air gouging root， and uses the angle grinder grinding light， after the removal of impurities such as splash， burr， then take welding on the back. The use of CO2 gas shielded welding ceramic liner single-sided welding double-sided forming， can be formed at a time， save the carbon arc air planning， polishing work， special is some back can not be welded， the production efficiency is greatly improved， in engineering practice has been widely used.

關鍵詞：CO2氣體保護焊;陶瓷襯墊;單面焊雙面成型

Key words： CO2 gas welding;ceramic liner;single-sided welding double-sided forming

0? 引言

CO2氣體保護焊（簡稱CO2焊）是一種高效的焊接方法，在大型船舶分段建造上得到了廣泛的應用。提高了整個造船焊接的生產(chǎn)率和降低了勞動生產(chǎn)成本。CO2氣保護焊的勞動生產(chǎn)率比手工電弧焊高，尤其是大厚板焊時幾乎是手工電弧焊的3倍以上。但是對于平角焊縫，CO2焊與鐵粉焊條手工焊效率幾乎相同，有時候陶瓷襯墊CO2焊單面焊比雙面手工電弧焊效率高不了多少，因此有人認為CO2焊只有在特定的條件下才有明顯效果。而在某些場合下高的效率被它較大的勞動強度所抵消。其實不然，人們忽視了一個十分重要的問題，即焊接變形。在任何情況下，采用CO2焊，整個結構的變形量是最小的。而手工電弧焊，不僅局部變形大（如焊縫角變形）而且整個結構變形量也大，甚至結構走樣，需投入大量的火工進行矯正，這在施工現(xiàn)場是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。

1? CO2氣體保護焊的特性

任何一種焊接方法，由于其工藝特點，焊縫的成型也各具一格，如埋弧自動焊的焊縫是美觀的，如果要求手工焊的焊縫也須如此，顯然是不現(xiàn)實的。

實芯焊絲的CO2焊由于焊絲熔化速度快，母材接受的電弧熱量比較小，所以焊縫凸出，形狀見圖1，增強量“e”相對大些。

此外，實芯CO2焊弱點是“怕風”。CO2氣體純度不高（含水量超標），或供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，焊縫中就可能有氣孔產(chǎn)生。在一般結構上有若干氣孔問題不大，若氣孔在水密部位上，密性試驗時就會“原形畢露”給“捉漏”增添了不少麻煩，所以曾有“水密”部位CO2焊不能用的規(guī)定。

在實芯焊絲幾乎被藥性焊絲所代替的今日，藥芯焊絲CO2焊由于氣、渣混合保護的良好的效果，一般情況下，不存在成型和氣孔問題，船體結構上，水密部位的焊接工作量還是大量的。

2? 陶瓷襯墊的介紹

陶瓷襯墊是CO2氣體保護焊中確保雙面成型的關鍵材料。襯墊在保護和使用前都保證干燥，否則影響焊接質量，最好在60度的干燥房內保管，使用時應隨取隨用。特別是在潮濕季節(jié)，室外露天隔夜襯墊作報廢處理。襯墊在貼敷時，要保證襯墊與板材的緊密度，不允許焊縫區(qū)域存有油污和水漬。為此，在貼敷襯墊時，接頭兩側各50mm范圍內，應進行清理和干燥處理，更不要有焊瘤、碼腳等凸突部分，否則，應磨平后方能貼敷襯墊。一般襯墊中間都會有一條紅色的對準線（不包括圓柱那種），貼的時候對應板縫中間。還有一點很正要，貼襯墊的時候一定要把鐵板表面的灰塵清理干凈，要不會貼不緊，焊接的時候容易脫落。陶瓷襯墊的結構形式如圖2所示。陶瓷襯墊的單段圖片和整條圖片分別如圖3、圖4所示。

3? 陶瓷襯墊CO2單面焊的坡口型式

陶瓷襯墊應用在CO2單面焊，對保證焊接質量，改善焊工的勞動條件（尤其狹小艙室），減輕焊工的勞動強度起到了很好的作用。但在應用中如果忽視了坡口加工要求，就有可能導致焊縫反面成型不良，因此要應用單面焊的拼縫，必須用自動切割機來開坡口;其次切割時，關鍵是確保坡口間隙，因為反面成型的優(yōu)劣起碼一半取決于間隙的大小。理想的間隙是6mm左右，至于坡口角度，由于所處的位置不同，要求也不一樣，平對接坡口（見圖5），開的是對稱V型不留根坡口，坡口角度在±5°內變化，對反面成型幾乎無多大影響。

橫對接坡口情況則不同了， 雖然開的也是不留根V型坡口，但是坡口上下兩部分的角度卻不相同（見圖6）。當橫向拼縫的下端與水平線的夾角超過15°時，下端面就不開坡口（見圖7），只有這樣，才能避免因下端面坡口過大而可能造成熔池金屬向下流淌，操作困難的狀況，也可克服反面焊縫增強畸型現(xiàn)象。

4? 陶瓷襯墊CO2單面焊的操作要領

由于陶瓷襯墊是非金屬處坡口中心位置，坡口本身又有間隙，如果按習慣方法，直接在坡口中央引弧，顯然是錯誤的，極有可能損壞襯墊，而且不易引弧，正確的做法是在坡口斜邊上引弧（見圖8），電弧穩(wěn)定后焊絲移至坡口底部，待熔池在襯墊上形成后，焊絲沿坡口的兩邊緣作來回擺動，擺動的頻率與幅度，焊工可根據(jù)坡口的情況（主要是間隙大小）自行調整。

坡口上面按裝有定位“馬板”時，焊絲移動到“馬板”處須熄弧，如果直接在坡口中央熄弧容易產(chǎn)生弧坑裂縫（俗稱龜裂），因此熄弧前應將電弧往回移至已焊好的焊道上（往回移的長度約15mm以上）再熄弧，弧坑裂縫即可避免。重新引弧時如不將弧坑附近的熔渣去除，而直接在連接處引弧，反面焊縫就會產(chǎn)生一個脫節(jié)缺陷，所以重新引弧前，弧坑附近熔渣一定要認真去除。引弧地點應離開連接處一段距離，引弧后再移至熄弧處，那么連接處的脫節(jié)缺陷即可克服。

單面焊的“正面焊縫”與“反面焊縫”的看法：不管采用何種形式的單面焊，一般均開不留根的V型坡口，反面的同隙總是小于正面的坡口寬度，焊后正面焊縫寬度肯定大于反面焊縫寬度。從性能來看（機械性能）這兩部分并無明顯的差異，但是人們有一種著法，總要求焊縫的正面處于結構的外表面，反面處于內部。

在實際施工中，情況有時正好相反（如胎架上制造的旁板相鄰板間的拼縫）就通不過了，因此不得不將分段翻來覆去滿足這個要求，這就極大地限制了單面焊的應用范圍。

5? 結束語

CO2氣體保護焊陶瓷襯墊單面焊雙面成型，既可以保證背面焊縫的成型的質量，同時減少碳弧氣刨的環(huán)節(jié)，改善工人的勞動環(huán)境，提高生產(chǎn)效率。同時，陶瓷襯墊的供應商可提供不同大小，不同形狀的陶瓷襯墊，供大家選用。同時，CO2氣體保護焊陶瓷襯墊單面焊雙面成型焊接外形美觀，機械性能滿足規(guī)范的要求，在船舶行業(yè)和鋼結構企業(yè)得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1]沈根平.焊接基本技能實訓[M].北京：高等教育出版，2016.

[2]殷榮幸.薄板的CO2氣體保護焊單面焊雙面成形工藝[J].金屬加工，2008（18）：71-73.

[3]陳倩清.電焊工[M].北京：中國勞動出版社，2008.

[4]陳裕川.焊接工藝評定手冊[M].北京：中國機械工業(yè)出版社，2000.

[5]鄒敏.二氧化碳氣體保護焊在核島支架焊接中的推廣和應用[J].內燃機與配件，2017（16）：48-49.

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作者簡介：沈根平（1973-），焊接和管理雙學士，焊接高級技師， 高級講師，主要從事焊接理論與實習一體化教學、焊接質量控制的研究。