进入21世纪以来,螺旋焊管成为油气输送管道的主力管型。预精焊工艺(二步法生产螺旋焊管)是螺旋焊管最先进的生产工艺。由于我国预精焊生产工艺发展较晚,这项技术研究报道较少。在螺旋焊管预精焊工艺生产过程中,钢带成型后用粗丝C02气体保护焊(简称C02焊)的方法定位,这称之为预焊。目前,在预焊的粗丝高速C02焊工艺方面的问题,主要包括以下几个方面：采用传统的C02焊枪喷嘴粘附飞溅物严重,造成保护气体流通不畅,导致焊接区域保护效果不好而产生缺陷；清理焊枪粘附的飞溅物比较困难,耗费时间较长,严重影响生产效率；粗丝高速CO2焊容易产生有害飞溅物和焊接缺陷,既影响质量也严重制约生产效率,成为预精焊生产工艺水平提高的瓶颈。本文设计了基于数字化焊接电源的焊接系统,首先分析了传统气体保护焊枪在使用过程中出现以上问题的原因,并对焊枪喷嘴材质进行优选匹配,解决了焊枪容易粘附飞溅物的问题。接着对焊枪水冷方法和气体分流器进行了合理设计,解决了焊枪清理困难的问题。最终得到了符合工艺要求的自动焊焊枪。新型焊枪已经成功申报国家实用新型专利。其次,本文利用电弧形态图像和熔池金属流动形态图像,分析了电弧形态、熔滴过渡形式,阐明了飞溅物产生和驼峰焊道形成的过程。然后,利用实验的方法,研究了相关工艺参数对飞溅物产生和焊缝成形的影响规律,认为大电流、低电压、保护气体的氧化性、合适的坡口形状和焊接位置都能促进粗丝高速C02焊获得稳定的焊接过程。同时,通过焊接实验得到了超高焊速下无有害飞溅物和焊缝成形良好的工艺参数,对指导实际生产有重要意义。