試論焊接工藝中二氧化碳保護(hù)焊的應(yīng)用

毛曉軍

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

1 焊接工藝參數(shù)的選擇

1.1 焊接電流參數(shù)的選擇

焊接作業(yè)的開展中，焊接電流是需要關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)性指標(biāo)，焊接電流過大或者過小，都不利于焊接質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在很多的焊接任務(wù)實(shí)施中，為增加熔深，加快焊接效率，就需要有較大的焊接電流，但如果在焊接時(shí)的焊接電流過大，易引起咬邊、熔池脫落等方面的問題。根據(jù)焊接作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，焊接作業(yè)中如果選用的焊接電流過小，也不利于焊接質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，比如，如果焊接作業(yè)過小，電弧燃燒的穩(wěn)定性難以保障，焊接熔合效果不佳且會(huì)出現(xiàn)未焊透的情況。因此，在各個(gè)焊接作業(yè)的開展中，都需要根據(jù)焊接的工藝標(biāo)準(zhǔn)，選擇一個(gè)最為恰當(dāng)?shù)暮附与娏鲄^(qū)間。

1.2 焊接電壓的選擇

二氧化碳保護(hù)焊的應(yīng)用中，對(duì)焊接電壓的選擇和控制也尤為重要，事實(shí)上，從焊接作業(yè)來看，焊接電壓大小反映的也是弧長(zhǎng)的大小，在焊接作業(yè)的開展中，作業(yè)人員要注重弧長(zhǎng)的控制，最好將焊接弧長(zhǎng)保持在正常范圍內(nèi)，經(jīng)由焊接弧長(zhǎng)的控制，可達(dá)到穩(wěn)定的短路過渡，減少飛濺現(xiàn)象。一旦在焊接作業(yè)中的焊接電壓過小，勢(shì)必會(huì)減小電弧長(zhǎng)度，最終導(dǎo)致焊絲與熔池之間的距離變小，而如果這一距離過小，焊接作業(yè)人員在焊接作業(yè)的過程中，很難實(shí)時(shí)觀察到熔池焊接情況，可能會(huì)出現(xiàn)熔池金屬被污染而無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題。根據(jù)二氧化碳保護(hù)焊的應(yīng)用，焊接電壓有臨界值限制，在這一參數(shù)的控制中，需根據(jù)焊接要求，綜合電流大小，保障焊接電壓處于正常標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

1.3 焊接的速度

焊接作業(yè)的開展中，焊接速度也是需要關(guān)注的一個(gè)方面，焊接速度控制是否科學(xué)，將直接影響的是焊接的正反面外觀、焊接質(zhì)量。根據(jù)焊接經(jīng)驗(yàn)，在電壓電流都合適的情況下，一旦焊接速度過快，將使得焊道呈凸形，但如果在此基礎(chǔ)上繼續(xù)加快焊接速度，焊道將表現(xiàn)為駝峰形。但如果在焊接作業(yè)的開展時(shí)，焊接速度過小，焊接溶化的金屬會(huì)流到電弧前方，在這一情況下，電弧的燃燒地點(diǎn)相對(duì)特殊，主要是在溶化的液態(tài)金屬上燃燒的，正是因?yàn)檫@種燃燒特點(diǎn)，使得焊縫熔合很難達(dá)到最佳的效果。為使得在焊接作業(yè)的開展中焊槍可保持均勻移動(dòng)的狀態(tài)，一般要將焊槍直接與焊接線對(duì)準(zhǔn)，焊接作業(yè)開展中，焊槍最好保持40cm/min的移動(dòng)速率。

1.4 焊絲的伸出長(zhǎng)度

焊絲伸出長(zhǎng)度也是焊接作業(yè)中不可忽略的一個(gè)方面，根據(jù)焊接經(jīng)驗(yàn)，焊絲伸出長(zhǎng)度具體為焊槍噴嘴與焊件的距離，這一參數(shù)的設(shè)置是否得當(dāng)，同樣會(huì)影響到最終的焊接質(zhì)量。根據(jù)焊接經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)焊絲的伸出長(zhǎng)度越大時(shí)，焊絲的熔化速度將顯著增大，焊接速率較快，但因?yàn)楹附幼鳂I(yè)的實(shí)施中存在電阻燃的作用，電弧穩(wěn)定性很難保障，易在焊接作業(yè)的開展中出現(xiàn)較多的飛濺物，如果噴嘴距離焊件的距離偏遠(yuǎn)，氣體保護(hù)的損失巨大，焊接缺陷很難避免。

1.5 保護(hù)氣體的流量

在利用二氧化碳保護(hù)焊開展焊接作業(yè)的過程中，焊接的技術(shù)原理利用的是二氧化碳?xì)怏w的屏蔽作用，焊接作業(yè)開展中，保護(hù)作用深受諸多因素的影響，如氣體流量、焊槍與焊件的距離、現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速，不同因素對(duì)焊接保護(hù)的影響程度有所不同，為達(dá)到最佳的焊接施工效果，參與焊接作業(yè)的人員，要詳細(xì)了解各個(gè)因素對(duì)保護(hù)效果的影響，采取有針對(duì)性的控制措施。通常情況下，氣體流量與焊接電流呈正比，如果焊接作業(yè)中采用的是較大的電流，也需適當(dāng)增加氣體流量。細(xì)絲焊時(shí)，二氧化碳?xì)怏w流量的使用范圍為8～25L/min,通常采用10～15L/min。

2 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊操作技術(shù)

2.1 焊前清理與裝配定位

在利用二氧化碳保護(hù)焊開展焊接作業(yè)時(shí)，為保障良好的焊接效果，在正式的焊接作業(yè)開展之前，需由專業(yè)人員來完成焊前清理，并做好裝配定位。針對(duì)CO2半自動(dòng)焊接作業(yè)，在焊接施工中對(duì)于焊件、焊絲清潔度的要求較高，就需要焊接作業(yè)開展時(shí)，做好對(duì)焊接部位油污等各種雜物的清理。焊接作業(yè)的開展中，應(yīng)根據(jù)焊接厚度、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，來開展間隔焊接作業(yè)。

2.2 引弧與熄弧

CO2氣體保護(hù)焊電弧中，更多地采用的是短路電弧，具體的焊接作業(yè)實(shí)施中，焊接作業(yè)人員要先將電弧焊接到全部的焊絲上，在焊接與母材相接觸時(shí)，電源就可給焊接作業(yè)提供較大的短路電流支持。引弧過程中，應(yīng)加強(qiáng)焊絲與焊接件的距離控制，這一距離一般維持在2～3mm之間，具體的操作時(shí)，及時(shí)將球頭切斷。（如果不剪掉會(huì)影響引弧的質(zhì)量，而且還會(huì)引起少量的飛濺。）收弧熄滅后，尤其要保障弧坑被完全填滿，粗絲大電流焊接作業(yè)的實(shí)施中，熔池沒有完全凍結(jié)前，嚴(yán)禁直接收起焊槍。

2.3 左焊法和右焊法

根據(jù)焊絲的運(yùn)動(dòng)方向，還存在著左焊與右焊的區(qū)別，兩種焊接方法相比較，如果采用的是左焊法，對(duì)電弧的預(yù)熱效果相對(duì)理想，且在該焊接工藝下的熔深大，焊縫更為美觀，焊接作業(yè)人員在整個(gè)的焊接工藝應(yīng)用中，可根據(jù)焊接要求有效進(jìn)行焊縫方向的把握，在CO2氣焊中，左焊法非常適用。在右焊法下，熔池氣體的保護(hù)效果較為理想，柞絲的電弧打擊力可逐步將熔池的熔化進(jìn)入推向后方，但右焊法的應(yīng)用中，焊道方向的控制困難。

2.4 對(duì)接焊縫操作工藝

二氧化碳保護(hù)焊的焊接作業(yè)實(shí)施中，對(duì)接焊縫操作也極為重要，在開展這一焊接作業(yè)的過程中，需注意以下幾個(gè)要點(diǎn)：（1）CO2氣保焊的熔深較大，當(dāng)板厚不超12mm的情況下，在工形坡口雙面單道焊接中非常有效。當(dāng)面臨的是開坡口對(duì)接接頭焊接時(shí)，在坡口較窄的情況下，可采用多層單道焊的方式，但如果坡口較寬，則可采用多層多道焊。（2）焊接作業(yè)開展中，當(dāng)焊槍呈現(xiàn)橫向擺動(dòng)的狀態(tài)下，兩側(cè)坡口的熔深要符合要求，以保障焊道的平整度，表現(xiàn)出一定的下凹，盡可能避免中間凸起的問題，只有這樣，才可避免焊縫兩側(cè)可與坡口面成一定夾角，減少焊接質(zhì)量問題的出現(xiàn)。（3）焊接作業(yè)的開展中，需加強(qiáng)對(duì)每層焊道厚度的有效控制，一般要確保蓋面焊道前一層焊道比母材厚度小一些，避免引起坡口兩側(cè)棱邊的熔化，這種情況下，焊接作業(yè)的開展中，蓋面可看清坡口的具體情況，使得蓋面工作可順利實(shí)施。（4）蓋面焊接作業(yè)的實(shí)施中，為保障良好的焊接效果，正式的焊接作業(yè)實(shí)施之前，需將一些不平整的地方充分磨平，且需確保此處焊槍的擺動(dòng)幅度略微大于填充層，焊槍擺動(dòng)時(shí)的幅度最好保持一致性、速度均勻。

2.5 角焊縫操作工藝

角焊縫的焊接工藝開展中，如果焊接施工不當(dāng)，也易引起各種的焊接缺陷，為減少各類焊接缺陷的出現(xiàn)，需注意從以下方面來加以焊接管理：（1）加強(qiáng)對(duì)焊絲長(zhǎng)度的控制，當(dāng)涉及等厚度焊接作業(yè)時(shí)，保持焊絲與水平板之間40～50°的夾角，當(dāng)為不等厚板焊接任務(wù)時(shí)，焊絲傾角應(yīng)能使電弧偏向厚板，且板厚越大的情況下，焊絲與板厚之間應(yīng)保持更大的夾角。（2）針對(duì)焊腳為6～8mm的角焊縫，為保障最佳的焊接效果，應(yīng)采用單層單道焊，焊槍與根部應(yīng)保持特定的距離；如果為6mm的焊腳焊縫，焊接作業(yè)開展中更適宜采用直線移動(dòng)法；焊腳為8mm的角焊縫，焊接作業(yè)中需保持焊槍的橫向擺動(dòng)。

2.6 二氧化碳保護(hù)焊特點(diǎn)

（1）成本低，所需成本為埋弧焊和焊條電弧焊的40%。（2）質(zhì)量好，由于電弧加熱集中，焊接速度快，所以焊縫的熱影響區(qū)和焊件變形小。同時(shí)產(chǎn)生裂紋的傾向較小，因此特別適合薄板附件和底座焊接。（3）生產(chǎn)效率高，由于焊絲給送實(shí)行了自動(dòng)化，焊接時(shí)電流密度大，而且溶敷系數(shù)高，因此提高了生產(chǎn)率。另外焊后沒有焊渣或很少的焊渣，特別是在進(jìn)行多層焊時(shí)，節(jié)省了清渣時(shí)間。（4）抗銹能力強(qiáng)，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊時(shí)，采用高硅高錳型焊絲，具有較強(qiáng)的還原和抗銹能力，因此焊縫不易產(chǎn)生氣孔。所以適用于低碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼以及其他合金鋼的焊接。（5）操作性能好，因?yàn)槭敲骰『?，所以能清楚的看到焊接過程的情況，可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。同時(shí)它具有焊條電弧焊的靈活性。特別是在半自動(dòng)焊時(shí)，適宜進(jìn)行全位置焊接。（6）二氧化碳?xì)怏w流量，氣體流量太大時(shí)，對(duì)焊接熔池的吹力增大，冷卻作用加強(qiáng)，并且會(huì)形成氣體紊流，破壞氣體的保護(hù)作用，使焊縫易產(chǎn)生氣孔。二氧化碳?xì)怏w流量太小時(shí)，則氣體層流挺度不強(qiáng)，對(duì)熔池的保護(hù)作用減弱，因而容易產(chǎn)生氣孔等缺陷。細(xì)絲焊時(shí)，二氧化碳?xì)怏w流量的使用范圍為8～25L/min,通常采用10～15L/min。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段的焊接作業(yè)中，二氧化碳保護(hù)焊得到了有效的應(yīng)用及推廣，這一焊接工藝的發(fā)展和應(yīng)用都相對(duì)成熟，但為保障最佳的焊接效果，在焊接作業(yè)中需加強(qiáng)焊接的技術(shù)管理和質(zhì)量控制，提高焊接規(guī)范性，使二氧化碳焊接工藝的效率得到大的提升。