CO2/MAG焊接技術(shù)在壓力管道中的應用進展

摘要：本文針對CO2/MAG焊接技術(shù)在壓力管道中的應用進展和操作重點進行綜合分析，并論述幾種不同類型的焊接組合工藝方法，分別闡述CO2/MAG焊接技術(shù)、TIG/CO2焊接技術(shù)、藥芯焊絲CO2氣保焊接技術(shù)等等在壓力管道中的應用實際案例。

關(guān)鍵詞：CO2/MAG焊接技術(shù);壓力管道;應用進展

現(xiàn)階段我國壓力管道現(xiàn)場安裝焊接工藝主要應用的焊接技術(shù)為焊條電弧焊，焊縫工藝則采用鎢極氬弧焊打底或是焊條電弧焊填充的蓋面焊技術(shù)。在西氣東輸?shù)墓こ探ㄔO中，許多工藝環(huán)節(jié)采用的都是纖維焊條打底或是藥芯自保護焊絲填充蓋面焊的工藝技術(shù)，目前，CO2氣體保護焊接方法在我國壓力管道焊接方面還沒有實現(xiàn)廣泛地應用。

一、CO2氣體焊接技術(shù)在壓力管道中的應用現(xiàn)狀

目前CO2氣體保護焊接方法在我國壓力管道焊接方面還沒有實現(xiàn)廣泛地應用，通過實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)主要原因在于：第一，CO2氣體在焊接的過程中容易產(chǎn)生液體飛濺的現(xiàn)象，焊接的接頭質(zhì)量要比焊條電弧焊低很多，CO2氣體保護焊防風的能力較差一般不適合應用在壓力管道現(xiàn)場安裝焊接工程中;第二，電弧氣氛具有非常明顯的氧化性特點，焊縫金屬的含氧量比較高，焊接接頭的抗沖擊韌度值比較低;第三，想要實現(xiàn)應用CO2氣體將壓力管道全方位焊接的工藝操作，焊接難度非常大，并且焊縫很難快速成形，焊縫還會產(chǎn)生咬邊或是不能完全融合等缺陷。以上是CO2氣體焊接技術(shù)現(xiàn)階段無法在壓力管道建設中得到廣泛應用的主要原因，CO2焊接技術(shù)的應用缺點包含飛濺大、成形困難、韌度差等等，這些缺點在未來的研究中都能夠得到解決和提升[1]。

二、CO2焊接技術(shù)的改進與提高

CO2氣體保護技術(shù)具有明弧、無渣、節(jié)能、生產(chǎn)率高、成本消耗低、變形小、抗銹能力強、焊縫含氫量低、抗裂性好、能夠進行全方位焊接的操作、實施自動化操作的特點和優(yōu)勢，因此這種焊接方法應當?shù)玫礁蠓秶钠占啊８鶕?jù)實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，某行業(yè)應用CO2焊接技術(shù)，熔覆金屬量從8%增長到15%，取得了5億多的經(jīng)濟效益。上述提到的CO2焊接接頭不穩(wěn)定，缺乏韌度，主要是因為傳統(tǒng)的CO2焊絲標準沿用的是原蘇聯(lián)的舊標準，焊絲中富含大量的錳元素，錳和鋅元素的比值較高，焊縫的強度與之升高，因此導致焊絲的韌性降低[2]。近些年來，有關(guān)部門將工作重點放在提升焊絲質(zhì)量方面，并積極引進歐美先進的焊絲標準，比如ER50-6、唐山神鋼MG-51T等等，錳和鋅的比值適當，在根本上提高了焊絲的韌性，因此在焊接工程中可以放心地使用。在開展焊接工程的現(xiàn)場環(huán)境風力值大于等于兩米每秒時，為了能夠強化氣體保護功能，避免氣流出現(xiàn)紊亂的現(xiàn)象，防止氣孔與焊縫的成形受到不利影響，需要在焊接的位置做好局部遮擋工作，從而更好地保障焊接質(zhì)量。除了工藝技術(shù)會影響到焊縫外觀成形，施工人員的操作技能也是影響焊縫成形的重要因素之一，管道全方位焊接具有三種運槍方法，其中應用最為廣泛的是反月牙形運槍方法，焊絲在焊縫的兩端稍微停留，中間過渡的速度要快，焊縫余高低，這樣的操作方法能夠形成美觀的焊接縫，并且不會出現(xiàn)咬邊的現(xiàn)象。

三、壓力管道的焊接流程

在開展壓力管道焊接施工前，需要結(jié)合設計方案中的技術(shù)應用標準和焊接工藝評定報告等文件，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，選擇合適的焊接方法、焊接材料、接頭形式等等。施工人員需要根據(jù)焊接作業(yè)指導書進行專業(yè)化的技術(shù)交底工作，并根據(jù)交底工作做好記錄。針對高溫、高壓、易燃的特殊壓力管道，在開始焊接之前需要先畫出焊口的位置示意圖，方便在施工過程中更好地監(jiān)督和控制焊接質(zhì)量。開展壓力管道焊接施工，材料的選擇是重中之重，被焊管件必須具有質(zhì)量保障書，材料的選擇需要滿足國家的行業(yè)標準，進口材料要具備國家標準審核通過證書。焊接材料包含焊條、焊絲、鎢棒、氬氣、二氧化碳氣、氧氣、乙炔氣等等，其中鎢棒適合應用鈰鎢棒，氬氣的純度不能低于99.95%，二氧化碳氣體的純度不能低于99.5%，含水量需要控制在0.005%以內(nèi)。壓力管道焊接工程的施工現(xiàn)場需要設置專門的材料儲存室，并設置專人負責材料的采買，儲存和發(fā)放，并做好文字記錄。焊接設備一般需要應用到交流焊機、直流焊機、氬弧焊機、高溫烘干箱、恒溫箱、二氧化碳氣體保護焊機、焊條保溫筒、內(nèi)磨機、電動磨光機等等。這些機器設備必須提前安裝好電流表、電壓表，并根據(jù)實際要求定期進行檢查和修理。開展焊接工作還需要合適的工作環(huán)境，在焊接的過程中風速不能超過規(guī)范的標準，超過規(guī)范標準后需要及時安裝防風設施。在雨雪等特殊氣候下開展焊接工作時需要搭設好嚴密的防護棚，焊件的表面出現(xiàn)潮濕時，需要及時對無預熱要求的管件進行烘烤處理，為管件去除濕氣。接下來是壓力管道的焊接工藝，壓力管道的焊接方法的選擇需要符合規(guī)范要求，當設計方案中無特殊規(guī)定時，可以根據(jù)管道的壁厚選擇合適的焊接方法。

四、CO2/MAG焊接技術(shù)在壓力管道中的應用

壓力管道單面焊接雙面成形工藝擁有幾種不同類型的組合方式，可以結(jié)合不同的工藝條件，制定專業(yè)化的焊接工藝方案，并構(gòu)建起模擬的焊接試件，開展虛擬化的實驗操作，待試驗合格后，完善標準化的施工工藝方案指導焊接作業(yè)。

（一）實芯焊絲與混合氣體保護焊接工藝

需要利用ER50-6、ER50-3焊絲，選擇直徑為1毫米的焊絲。保護氣體為ψAr80%+ψCO220%（MAG），流量為每分鐘15～20升。當焊縫的要求為高韌度時，需要選擇利用ER50-3，含有錳元素和鋅元素較低的焊絲;焊縫要求較高時，則需要選擇ER50-6，含錳元素和鋅元素較高的焊絲，并通過焊接工藝標準的評測后確定。電焊機選用唐山松下350EA1或是350KR2 CO2/MAG焊機。在焊接的過程中控制好對接坡口為50°～55°，對口的縫隙為2毫米～2.5毫米，鈍邊為1.5毫米～2毫米。保持全方位向上焊接的角度，在焊縫的接頭位置進行打磨，逐漸出現(xiàn)緩坡型的狀態(tài)，為接頭的無缺陷操作提供便捷。焊接電流控制在110～120A，電弧定壓為18～19A，焊接速度保持在每分鐘20～30厘米。這項工藝適合應用在ψ219mm×5mm以上的管道多層多道焊接作業(yè)中。

（二）鎢極氬弧焊打底配合CO2/MAG氣體保護焊填充蓋面焊接工藝

選擇鎢極氬弧焊打底ψ2.4mm焊絲，電流為80～100A，對接坡口控制在55°～60°，對口縫隙為2.5～3毫米，鈍邊為1～1.5毫米。選擇應用YD-400AT2HGG焊機或是315TX1HGE直流脈沖鎢極氬弧焊機。保護氣體流量需要控制在每分鐘7～8升，填充蓋面焊接工藝需要應用CO2/MAG工藝技術(shù)，選用ER50-6，ψ1.0mm的焊絲，該工藝技術(shù)適合應用在ψ159mm×4mm以上的管道多層多道焊接作業(yè)中。

（三）陶瓷襯墊配合藥芯焊絲CO2焊接工藝技術(shù)

選用國產(chǎn)YJ502-1的藥芯焊絲，焊絲直徑為1.2毫米。保護氣體為二氧化碳，氣體流量需要控制在每分鐘15～20升，對接坡口保持在40°～45°，對口縫隙為6～8毫米，無鈍邊。焊縫額背面需要緊貼陶瓷襯墊，保持全方位向上焊接的角度。焊接電流控制在160～200A，電弧電壓為24～26V，焊接速度控制在每分鐘20～30厘米。在焊接的過程中操作人員需要利用鋸齒形或是反月牙形的運槍手法。該工藝技術(shù)適合應用在ψ600mm×8mm以上的管道多層多道焊接作業(yè)中。

結(jié)束語：

在壓力管道的焊接施工過程中需要采取正確合理的方式選擇焊接材料與焊接工藝技術(shù)，完善防風保護措施，保證CO2/MAG氣體保護焊的應用符合壓力管道的施工質(zhì)量要求，為企業(yè)創(chuàng)造更加良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]謝江. 壓力管道工程焊接技術(shù)與質(zhì)量控制[J]. 科學大眾：科技創(chuàng)新， 2021（7）：2-2

[2]王建新. 壓力管道施工焊接質(zhì)量控制[J]. 工程技術(shù)（文摘版）， 2021（2017-1）：126-126.

作者簡介：武曉麗 （1989年4月24日），性別：女，民族：漢族，籍貫：云南省楚雄彝族自治州。職稱：工程師，學歷：大學本科，單位（中冶賽迪裝備有限公司，重慶市江津區(qū)，402284），研究方向：機械制造。