管对接45°固定半自动CO2气体保护焊

【摘 要】通过对20#无缝钢管φ133mm×10mm对接45°固定半自动CO2气体保护焊焊接工艺和焊接操作方法的阐述，说明了如何进行半自动CO2气体保护焊焊工技能培训鉴定指导。

【关键词】半自动CO2气体保护焊；焊接工艺；焊接操作方法

0 前言

CO2气体保护焊是一种高效节能的焊接方法，所以在发达国家比较普及，约占所有焊接方法的60%～70%。十几年来半自动CO2气体保护焊在我国的工程机械、石油化工、建筑工业、电力设备及压力容器压力管道制造安装行业逐渐大量推广使用。如汽车制造车身焊接；建筑工业中的钢屋架焊接以及桥梁制造钢构焊接等等，均采用半自动CO2气体保护焊。近几年由于各项工程都需要焊接技术，焊工非常紧缺，因此外界企业不断地输送员工来我院进行CO2气体保护焊培训鉴定指导。为了提高焊工培训鉴定质量，必须查找有关资料认真研究和分析，经过多次模拟焊接，编制出一套比较完善的半自动CO2气体保护焊技能培训指导教案，针对他们在焊接操作中存在的一些问题，采取一定的解决方案。

1 CO2气体保护焊特点

CO2气体保护焊是利用从喷嘴中喷出的CO2气体隔绝空气，保护熔池的一种先进的熔焊方法。它具有生产效率高，对油锈不敏感，焊接变形小，冷裂倾向小，操作简单，成本较低，采用明弧焊，热量集中等优点。但与其它焊接方法对比，它具有飞溅大，弧光强，抗风力弱，操作时不够灵活等缺点。为了确保焊缝成形好，半自动CO2气体保护焊一般都采用直流反接和短路过渡形式焊接。

2 焊接工艺

2.1 焊接方法

采用半自动CO2气体保护焊，管对接，45°固定焊，立向上焊接，材质为20#无缝钢管，管试件规格为φ133mm×10mm。

2.2 焊接设备选择

CO2气体保护焊设备选用北京时代NB-350/A160-350电焊机。因为该焊机的焊接电源为平特性，短路电流大，容易引弧，不易粘丝，不易烧坏焊丝嘴，焊接工艺参数比较稳定。

2.3 坡口形式选择

由于管试件壁厚较大采用多层焊。为保证根部焊透，坡口形式采用V型坡口。因为CO2气体保护焊使用的电流密度大，熔深较深，所以在坡口角度较小，钝边较大的情况下也能焊透。一般可以采用比手工电弧焊略小的坡口角度，以减少填充材料，提高焊接效率。

2.4 焊前准备及清理

1）将试件φ133mm×10mm采用机械方法加工坡口。并将坡口上、下两侧20mm内的水、油污、铁锈等清理干净。

2）检查电、气路是否畅通，送丝机构是否正常，喷嘴、导电嘴是否堵塞。

2.5 焊接工艺参数的选择

合理选择焊接工艺参数是保证焊缝质量，提高焊接效率的重要条件。

3 半自动CO2气体保护焊操作中常见焊接缺陷产生的原因

3.1 气孔

产生气孔主要原因有CO2气体纯度较低；气路有泄漏或没有保护气；施焊的周围风较大，保护不良；气体流量不合适；喷嘴被飞溅堵塞；焊枪倾角太大，容易吸入空气；伸出长度太长或喷嘴位置太高；弹簧软管内孔堵塞等。

3.2 未焊透

产生未焊透原因有坡口加工或装配不当，即坡口太小、钝边太大，间隙太小，错边量太大等；接头不好，未修磨或引弧不当；焊接工艺参数不合适；电弧位置不对，未对准坡口中心或偏向坡口的一侧等。

3.3 未熔合

产生未熔合原因有打底焊道凸起太高，影响下一道焊接；焊接电流太小，焊枪角度不正确；焊丝横向摆动到坡口边缘时，未作必要的停留等。

4 焊接操作方法

因为管对接45°固定焊在空间位置上介于垂直固定和水平固定之间，是属于操作技术难度较大的一种焊接位置。所以焊工在施焊中需结合二者之焊接操作特点。并注意以下几点：选择正确的持枪姿势；保持焊枪与工件合适的相对位置；保持焊枪匀速向前移动；保持摆幅一致的横向摆动。

4.1 装配和定位焊

装配定位焊，定位焊缝是正式焊缝的一部分，必须按工艺要求焊接定位焊缝。错边量应控制在≤1mm范围内，定位焊长度控制在10mm左右。为了保证焊透接头过渡良好，定位焊缝的两端应打磨成斜坡形。如果发现定位焊缝上有缺陷，应打磨从新焊接定位焊缝。

4.2 打底焊

4.2.1 引弧

引弧应在管子6点钟10mm处，采用碰撞引弧，焊枪不必抬起，防止焊枪抬起太高，电弧太长而熄灭。采用连续送丝法焊接，焊枪应与管两侧分别成90°，与焊接方向夹角为70°～80°。

4.2.2 前半圈的焊接

引弧后，焊枪暂停在引弧处不动，当坡口一侧形成熔池后，再将焊枪迅速移到坡口的另一侧，形成一个完整的背面成形。然后焊丝作小幅度锯齿形摆动，形成熔孔后转入正常焊接。焊接时坡口根部两边缘应稍作停顿，使熔敷金属与母材充分熔合，并控制好熔孔直径。在仰焊部位焊接较难掌握，会出现顶丝现象，因此焊接时手要稳动作准确，熔孔大小控制适当。焊接立焊位置时，采用锯齿形摆动，熔孔比仰焊时稍小些。焊接平焊位置时，为防止背面成形过高，应采用月牙形摆动，熔孔比立焊时稍小。

4.2.3 收弧

前半圈的收弧点应过管子12点钟10mm处。电弧在坡口边缘上收弧，防止产生裂纹、缩孔等。

4.2.4 后半圈的焊接

在焊接后半圈时，为保证焊缝接头质量，应将前半圈的起弧处和收弧处进行打磨成斜坡形。在斜坡后5～10mm处引弧，电弧向熔池前端移动，将电弧热量集中到坡口间隙处形成熔孔后正常焊接。操作方法与前半圈相同。

4.2.5 检查

焊完打底层，应认真检查焊缝有无裂纹、气孔、未焊透等缺陷，如有应将其磨掉从新再焊。

4.3 填充焊

1）焊前先清理打底焊道表面及坡口刹嗟娜墼和飞溅，清除喷嘴和导电嘴上的飞溅，控制层间温度。

2）送丝方法和焊枪角度与打底焊基本相同。

3）由于45°位置比较特殊，因此在焊接填充层时采用斜圆圈形运条。下坡口在前、上坡口在后，两侧稍作停留，中间运丝速度稍快。熔敷金属表面要低于母材表面1～1.5mm，同时要注意坡口边不要被电弧擦伤避免影响盖面层的焊接。

4）收弧和接头方法与打底焊基本相同，接头位置与打底层应错开。

4.4 盖面焊

施焊前先把填充层表面的熔渣和飞溅清理干净，控制层间温度。其操作方法与填充层基本相同，但电弧在坡口边应稍作停留，以保证熔池与坡口边更好地熔合避免产生咬边。缝表面成形美观整齐，余高以0.5～1.5mm为宜。

5 焊后检验

按照《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》进行焊后一系列的检验。

1）焊后焊缝外观检查，无气孔、裂纹、未熔合、未焊透、焊瘤等缺陷。焊缝外形尺寸均符合《考规》要求。

2）外观检查合格后，按JB4730《压力容器无损检测》进行射线探伤，焊缝质量等级Ⅱ级为合格。

3）根据GB/T232《金属材料弯曲试验方法》的规定进行弯曲试验。

6 结论

我院近两年来，采用以上CO2气体保护焊的焊接工艺和焊接操作方法对焊工进行技能培训指导，按《锅炉压力容器压力管道焊工培训和管理规则》进行考核，合格率达90%以上。实践证明在培训过程中只要我们对学员能够认真负责、耐心指导并结合技能培训教案，学员便能较快地掌握半自动CO2气体保护焊的焊接技术，并能熟练地运用到工程施工当中。

【参考文献】

[1]焊工取证上岗培训教材[M].2版.北京：机械工业出版社，2008，1.

[2]职业技能鉴定教材：焊工[M].中国劳动社会保障出版社，2014，3.

[3]锅炉压力容器压力管道焊工考式与管理规则[S].国家质量监督检验疫总局颁发.