论文部分内容阅读
摘 要：着重介绍了CO2 气体保护焊在现代管道施工中的优势，在管道焊接中的焊接工艺、焊接规范、施焊要点以及经济效益等，所编制的焊接工艺切实可行，为今后类似的管道焊接提供了参考依据。
关键词：CO2 气体保护焊 焊接工艺 单面焊双面成形
CO2气体保护焊自50年代诞生以来，作为一种高效率的焊接方法，在我国工业经济的各个领域获得了广泛的运用。尤其是近几年，中国成为“世界工厂”后，大量的外贸金属加工、钢结构行业大力发展，CO2气体保护焊以其高生产率（比手工焊高1～3倍）、焊接变形小和高性价比的特点，得到了前所未有的普及，成为最优先选择的焊接方法之一。
一、焊前准备
1.气体的选择
管道的现场施工中，由于小直径的管道，无法实现在管道内部进行焊接，因此在尽可能避免使用X型坡口的条件下，保证能够实现单面焊双面成型，便于现场焊接操作。
选用100% CO2，成本低，熔深大，便于单面焊双面成形。
为保证焊接效果，在焊后减少出现气孔的可能性，在使用之前将CO2气瓶倒置1～2h， 使水分下沉， 每隔0.5h 放水1 次， 放2～3 次。同时选用的CO2气体的纯度要大于99.5%。目前在储罐焊接中应用的CO2气体的纯度可以达到99.99%。
2.焊接材料的选择
由于CO2气体保护焊在焊接过程中反应生成CO气孔，为了减少这种气孔的产生，在焊接材料的选择上经常会选择一些与氧的结合能力优于碳的合金元素，进行脱氧。常采用硅锰联合脱氧的方法。因此焊接低碳钢时常采用H08MnSiA焊丝，焊接低合金钢时常采用H08Mn2SiA焊丝。
3.坡口的选择
坡口角度是关系到电弧是否能深入到焊缝的根部，使根部焊透，进而获得较好的焊缝成形和焊接质量。但是为了减少熔宽，减少焊接变形和减少填充金属的目的。在保证电弧能够深入到焊缝根部的前提下，应尽量减小坡口角度。
同时在坡口的形势选择上，我们要结合实际管道的直径，在大直径厚板时，可以采用双面X型坡口或双U型坡口；在小直径时，采用单V型坡口，板厚时可以考虑采用单U型坡口，（从工艺角度考虑）为了防止厚板采用U型坡口填充金属量过多，可以板厚的中部进一步减少坡口角度。
钝边的大小可以直接影响根部的熔透深度，钝边越大，越不容易焊透。钝边小或无钝边时容易焊透，但装配间隙大时，容易烧穿。
装配间隙是背面焊缝成形的关键参数，间隙过大，容易烧穿，间隙过小，很难焊透。
由于CO2气保焊熔深大， 在板厚小于12mm时均可用I形坡口（不开坡口的情况）焊接。钝边1～2mm，装配间隙2～4mm，坡口角度60°±5°。
4.焊前清理
由于CO2气体保护焊对于油污，水，锈不敏感，因此焊前不需要做大量的清理工作，只需对于坡口及其两侧表面的大量的油污、漆层、氧化皮以及铁金属等杂物进行清理。
5.保护措施
CO2气体保护焊采用的是COmm气体对焊接过程进行保护，因此很容易受外来风的影响。在野外施工的过程中一定要注意天气，采取必要的防风措施。
二、工艺参数的选择
1.焊接电流
焊接电流的大小是决定焊缝熔化效果的重要因素，为了能够提高焊接效率，增加熔深，往往希望采用大的焊接电流，但是过大的焊接电流会产生一些焊接缺陷，如熔池脱落、咬边等。因此对焊接电流值有个限定的范围，不能使用过大的电解电流。
而选取的焊接电流值过小时，不能够保证电弧稳定燃烧，影响焊缝成型，同时容易出现未熔合，未焊透等焊接缺陷。焊接电流的选取要与焊接电压相配合，这样不仅能够减少焊接缺陷，而且能够更好的发挥焊接参数的调节作用。
2.焊接电压
要实现稳定的短路过度减少焊接飞溅，一个重要的因素就是保持较短的弧长，即较小的电弧电压。焊接过程中电弧电压过低时，焊丝与熔池距离缩短，不利于焊接过程中观察熔池情况，熔池金属易污染，同时焊接飞溅易堵塞喷嘴；电压过大时，电弧长度增加，容易形成气体紊流，保护效果不好。
为了实现稳定的短路过度焊接，减少焊接飞溅的产生，因此，要选择较低的焊接电压，同时与焊接电流相配合。
3.焊接速度
焊接速度对焊缝的成型有很大的影响。焊接速度低时，熔深、余高及熔宽都相应的增加，但是同时容易形成烧穿，熔池脱落等焊接缺陷。在焊接过程中，为了提高生产率，往往希望采取大电流高速焊，但是实际过程中发现，大电流高速焊接容易形成咬边及异常焊缝等缺陷。
三、焊接操作
CO2气体保护焊是明弧操作，熔池的可见性好，容易掌握熔池的变化情况，可以直观的看到熔池熔化情况，能够很好的进行操作控制熔深及熔宽的大小，比手工电弧焊更容易控制熔池，得到理想的焊缝形状。
同时由于CO2气体保护焊采用连续送丝，减少了焊接接头的出现，不易产生接头部位的缺陷，但是CO2气体保护焊在操作不当时更易出现一些缺陷，因此，我们更应该注意操作过程。
1.打底焊方法
对于CO2气体保护焊焊接管道的过程中，打底焊是十分重要的，为了保证焊接质量，同时实现单面焊双面成型。如果所焊接的管道质量要求高，在第一层焊接时，可以采用TIG焊进行打底。
TIG焊打底可以得到高质量的背面成型，但是焊接效率低。采取熔化极氩弧焊进行打底可以提高打底焊的效率，并且设备简单，成本较TIG焊低，但是质量不如TIG焊好。也可以选用CO2气体保护焊进行打底焊接操作，但是要注意电流、电压及焊速的选择，打底效果不如前两种方法。
2.打底焊操作
打底焊避免焊接缺陷的产生，要注意焊接参数的选择。焊接电流应依据坡口角度的大小作适当的调整，坡口角度大时散热面积小，电流应调小一些，否则容易造成塌陷和反面咬边等缺陷。同时焊接电流的大小要保证能够背面熔透，避免未焊透等缺陷。
打底焊时选用短齿形摆动，保证能量的合理分配，避免产生熔池脱落的现象产生。保证打底焊的顺利进行和打底焊的内部质量。
停弧或打底焊结束时，焊枪不要马上离开弧坑，以防止产生缩孔及气孔。
四、结束语
气体保护焊接不但减少能量消耗、降低成本，而且提高焊接效率，缩短生产周期。我们还将进一步探索，改善CO2气体保护焊的焊接工艺，进一步扩大使用范围。
关键词：CO2 气体保护焊 焊接工艺 单面焊双面成形
CO2气体保护焊自50年代诞生以来，作为一种高效率的焊接方法，在我国工业经济的各个领域获得了广泛的运用。尤其是近几年，中国成为“世界工厂”后，大量的外贸金属加工、钢结构行业大力发展，CO2气体保护焊以其高生产率（比手工焊高1～3倍）、焊接变形小和高性价比的特点，得到了前所未有的普及，成为最优先选择的焊接方法之一。
一、焊前准备
1.气体的选择
管道的现场施工中，由于小直径的管道，无法实现在管道内部进行焊接，因此在尽可能避免使用X型坡口的条件下，保证能够实现单面焊双面成型，便于现场焊接操作。
选用100% CO2，成本低，熔深大，便于单面焊双面成形。
为保证焊接效果，在焊后减少出现气孔的可能性，在使用之前将CO2气瓶倒置1～2h， 使水分下沉， 每隔0.5h 放水1 次， 放2～3 次。同时选用的CO2气体的纯度要大于99.5%。目前在储罐焊接中应用的CO2气体的纯度可以达到99.99%。
2.焊接材料的选择
由于CO2气体保护焊在焊接过程中反应生成CO气孔，为了减少这种气孔的产生，在焊接材料的选择上经常会选择一些与氧的结合能力优于碳的合金元素，进行脱氧。常采用硅锰联合脱氧的方法。因此焊接低碳钢时常采用H08MnSiA焊丝，焊接低合金钢时常采用H08Mn2SiA焊丝。
3.坡口的选择
坡口角度是关系到电弧是否能深入到焊缝的根部，使根部焊透，进而获得较好的焊缝成形和焊接质量。但是为了减少熔宽，减少焊接变形和减少填充金属的目的。在保证电弧能够深入到焊缝根部的前提下，应尽量减小坡口角度。
同时在坡口的形势选择上，我们要结合实际管道的直径，在大直径厚板时，可以采用双面X型坡口或双U型坡口；在小直径时，采用单V型坡口，板厚时可以考虑采用单U型坡口，（从工艺角度考虑）为了防止厚板采用U型坡口填充金属量过多，可以板厚的中部进一步减少坡口角度。
钝边的大小可以直接影响根部的熔透深度，钝边越大，越不容易焊透。钝边小或无钝边时容易焊透，但装配间隙大时，容易烧穿。
装配间隙是背面焊缝成形的关键参数，间隙过大，容易烧穿，间隙过小，很难焊透。
由于CO2气保焊熔深大， 在板厚小于12mm时均可用I形坡口（不开坡口的情况）焊接。钝边1～2mm，装配间隙2～4mm，坡口角度60°±5°。
4.焊前清理
由于CO2气体保护焊对于油污，水，锈不敏感，因此焊前不需要做大量的清理工作，只需对于坡口及其两侧表面的大量的油污、漆层、氧化皮以及铁金属等杂物进行清理。
5.保护措施
CO2气体保护焊采用的是COmm气体对焊接过程进行保护，因此很容易受外来风的影响。在野外施工的过程中一定要注意天气，采取必要的防风措施。
二、工艺参数的选择
1.焊接电流
焊接电流的大小是决定焊缝熔化效果的重要因素，为了能够提高焊接效率，增加熔深，往往希望采用大的焊接电流，但是过大的焊接电流会产生一些焊接缺陷，如熔池脱落、咬边等。因此对焊接电流值有个限定的范围，不能使用过大的电解电流。
而选取的焊接电流值过小时，不能够保证电弧稳定燃烧，影响焊缝成型，同时容易出现未熔合，未焊透等焊接缺陷。焊接电流的选取要与焊接电压相配合，这样不仅能够减少焊接缺陷，而且能够更好的发挥焊接参数的调节作用。
2.焊接电压
要实现稳定的短路过度减少焊接飞溅，一个重要的因素就是保持较短的弧长，即较小的电弧电压。焊接过程中电弧电压过低时，焊丝与熔池距离缩短，不利于焊接过程中观察熔池情况，熔池金属易污染，同时焊接飞溅易堵塞喷嘴；电压过大时，电弧长度增加，容易形成气体紊流，保护效果不好。
为了实现稳定的短路过度焊接，减少焊接飞溅的产生，因此，要选择较低的焊接电压，同时与焊接电流相配合。
3.焊接速度
焊接速度对焊缝的成型有很大的影响。焊接速度低时，熔深、余高及熔宽都相应的增加，但是同时容易形成烧穿，熔池脱落等焊接缺陷。在焊接过程中，为了提高生产率，往往希望采取大电流高速焊，但是实际过程中发现，大电流高速焊接容易形成咬边及异常焊缝等缺陷。
三、焊接操作
CO2气体保护焊是明弧操作，熔池的可见性好，容易掌握熔池的变化情况，可以直观的看到熔池熔化情况，能够很好的进行操作控制熔深及熔宽的大小，比手工电弧焊更容易控制熔池，得到理想的焊缝形状。
同时由于CO2气体保护焊采用连续送丝，减少了焊接接头的出现，不易产生接头部位的缺陷，但是CO2气体保护焊在操作不当时更易出现一些缺陷，因此，我们更应该注意操作过程。
1.打底焊方法
对于CO2气体保护焊焊接管道的过程中，打底焊是十分重要的，为了保证焊接质量，同时实现单面焊双面成型。如果所焊接的管道质量要求高，在第一层焊接时，可以采用TIG焊进行打底。
TIG焊打底可以得到高质量的背面成型，但是焊接效率低。采取熔化极氩弧焊进行打底可以提高打底焊的效率，并且设备简单，成本较TIG焊低，但是质量不如TIG焊好。也可以选用CO2气体保护焊进行打底焊接操作，但是要注意电流、电压及焊速的选择，打底效果不如前两种方法。
2.打底焊操作
打底焊避免焊接缺陷的产生，要注意焊接参数的选择。焊接电流应依据坡口角度的大小作适当的调整，坡口角度大时散热面积小，电流应调小一些，否则容易造成塌陷和反面咬边等缺陷。同时焊接电流的大小要保证能够背面熔透，避免未焊透等缺陷。
打底焊时选用短齿形摆动，保证能量的合理分配，避免产生熔池脱落的现象产生。保证打底焊的顺利进行和打底焊的内部质量。
停弧或打底焊结束时，焊枪不要马上离开弧坑，以防止产生缩孔及气孔。
四、结束语
气体保护焊接不但减少能量消耗、降低成本，而且提高焊接效率，缩短生产周期。我们还将进一步探索，改善CO2气体保护焊的焊接工艺，进一步扩大使用范围。