窄间隙气电保护焊技术

摘要：本文针对窄间隙气电保护焊焊接炉壳和罐体的立缝，重点论述了焊接材料、坡口形式、焊接参数的确定、焊接操作规程、焊接气体、气流量、行走速度、操作机组成等几个方面。

关键词：气电立焊滑块刚性轨道焊枪 行走速度

1. 前言

随着钢结构市场的迅速发展，好的焊接方法越来越受到人们的关注。高炉炉壳、各种罐壁的立缝焊接成了人们关注的重点。气电立焊是一种高效率、高质量的焊接方法。它采用药芯焊丝，外加CO2气体保护，焊接垂直和接近于垂直位置的焊接接头。气电立焊采用强制成形，焊缝正面用滑块，焊缝背面用挡块，焊接小车携带焊枪和滑块在刚性轨道上运行，随焊缝熔池的上升而同步上升，焊缝水冷强制一次成形，气电立焊可获得美观的焊缝成形和优质的焊缝质量。二十二冶在宁波2500立高炉炉壳、热风炉炉壳焊接中首次采用了这项技术，为了在钢结构行业推广这项技术，我对气电立焊作了以下阐述。

2. 操作机的组成

2.1 操作车

2.2 焊接小车及轨道

2.3 送丝系统

2.4 控制系统

2.5 循环冷却水系统

2.6 保护气供气系统

2.7 焊接电源

3. 主要技术性能参数

3.1 可焊接板厚单面焊：8~35mm

双面焊：26~55mm

3.2 可焊板宽：1200~3300mm

3.3 焊接位置：立 缝

3.4 焊接成形方式：水冷强制成形

3.5 轨道参数 每根长度：3500mm

轨道高度：110mm

轨道面宽度：105mm

轨道支座的宽度：220mm

轨道安装位置：轨道离坡口右边缘距离200mm

3.6 焊枪调整自由度：5个

3.7 可焊罐径：>10m

3.8焊枪摆动：独立调节参数4个：前、后停留时间，摆幅，摆速。

3.9操作车行走速度：2000mm/min

3.10 操作车外形尺寸：2180X2000X4300mm（长X宽X高）

3.11 操作车重量：1000Kg

4. 气电立焊操作规程

4.1 一般操作

4.1.1 焊接小车安装：

焊接小车走行机构由8轮构成，调节小车左边两组滚轮于最外位置，从轨道任意处把小车套在轨道上，再调节左边两个滚轮至合适位置固定，应使小车在轨道上行走最为轻松为宜。

焊接小车带有离合器，离合器带自动复位。离合器手柄向外搬时，离合器脱离，小车可以手动行走（注意：此时要用手托住小车，避免脱落）；离合器手柄复位时，离合器咬合，为自动行车状态。为防止小车意外，离合器手柄带有锁紧装置。

4.1.2 焊枪摆动器安装

摆动器是独立附件，用时安装，不用时可拆卸下来。摆动器用5芯电缆和小车连接。

4.1.3 安装焊丝，焊丝盘安装要可靠，导电咀磨损过量时，必须及时换用新的，否则导电不可靠，造成焊接电弧不稳定。

送丝轮压紧程度要合适，避免过松造成焊丝打滑或过紧造成焊丝压痕过大。校直轮压紧力要适中，避免压力过大造成焊丝弯曲严重。

4.1.4 安装和接线

二次焊接电缆线截面不小于90mm2。

焊接电源可放于大型贮油罐外，也可放于罐内的中央位置，焊接地线必须连接在罐壁上，用螺栓固定好，要求导电一定要好。

进入操作车的焊接电缆、控制线和电源线，其焊机一端要固定在焊机上，大车一端要固定在大车车顶上，以免损坏电缆。

4.1.5 控制箱接线：

检查控制箱接线是否正确，检查控制箱、操作盒各开关是否处于正确位置，确认无误后，打开电源开关，电源指示灯亮。

4.2 焊前准备

4.2.1 检查焊机开关是否正确，置开关为自动焊接位置。

4.2.2 清理坡口。用角砂轮清理坡口，坡口面两侧各20mm要清去毛刺，飞溅，要求光滑平整，以免影响滑块上行。

4.2.3 轨道安装：

轨道放在待焊坡口右边，使轨道平行坡口后，先固定轨道最上边的一组永磁铁，用直角尺测量、校准轨道上部距离坡口边缘在200mm左右，再用直角尺测量，校准轨道下部距离坡口同样的距离，校准后，扳动轨道后面的开关，通电，电磁铁吸合，固定轨道。

轨道的下端要比焊道起弧点低200mm，轨道的上端要比焊道收弧点高300mm。便于小车焊满全焊缝。

轨道拆卸，首先电磁铁断电，再将永磁铁脱离钢板。

4.2.4 安装循环冷却系统、检查水箱水路：

安装焊缝背面水冷挡排。连接好水冷管件。检查水路系统：打开水箱上的开关置“ON”，观察水箱上的回水指示是否正常。调整合适的水流量。

4.2.5 搬动操作盒上的“上行/下行”开关，使小车行走到所要焊接位置的引弧处以下一段距离；再搬动控制盒上的“上行/下行”开关，使小车向上行走一定距离，保证滑块滑动时顺畅，不偏不倚。

4.2.6 夹持好滑块，从滑块上面塞入石棉绳或碎纸，填满坡口，放入碎焊丝，其厚度约为10mm。并在气孔下边缘6mm左右，调整焊枪使导电咀距离滑块上边缘约5mm，距离引弧处45mm左右。即焊丝杆伸长在45mm左右。

4.2.7 点动控制盒上的“送丝”按钮，断续送出焊丝，使焊丝端头离引弧处约5mm，调整焊枪角度，焊丝夹角在80°左右，调整焊丝枪位置使焊丝端头在坡口重心（形心）位置。

4.2.8 打开气体瓶，并按操作盒上的“检气”开关，调节气体流量30L/min。接通气表加热器。

4.3 焊接

4.3.1 选择焊接电流，电弧电压，焊丝杆伸长3个旋钮的刻度。再察看水、电、气、线，无误后，按下控制盒上“焊接”按钮，即焊接开始。

4.3.2 气电立焊焊接电流大，起弧时铁水容易下漏。可采取2次起弧法，即起弧3秒后，停弧，待熔池冷却几秒后再起弧焊接。

4.3.3 为了保证顺利进入自动焊接，开始时，先手动控制行车，按操作顺序进行：

首先保证杆长度40mm左右，电流小，调杆增大；电流大，调杆减小，获得需要的焊接电流值；

此时，再观察小车自动行走情况，不间断快形，不停；调电流逐渐旋大，直到进入自动；车不动，电流旋小，直到进入自动；观察焊接参数是否稳定，待调节正常后，再将行车开关恢复在中间位置，小车自动行走，焊接过程进入自动控制。

4.3.4 观察焊丝在熔池中的位置，可适当调整焊枪位置，确保焊丝在坡口重心。

4.3.5 随时观察焊接过程，适当进行人为干预。

焊接过程中，干扰因素很多。例如：网络电压波动，周围大设备启动；滑块受阻；送丝受阻，导电咀阻塞，铁水漏出，天气冷热变化大，等等。都有可能会造成小车自动失灵，所以，焊接过程中要密切观察小车的行走情况。及时人工调节。

当一条焊缝焊完后，即按下“停止”按钮，结束焊接。

4.4 焊接结束操作

4.4.1 把“焊接”按钮盖盖上，以免误碰上，发生事故。

4.4.2 将焊枪退后，卸下焊枪，清除焊嘴表面渣滓，待用。

4.4.3 将滑块退后，卸下滑块，清除表面渣滓，待用。

4.4.4 关闭气体；关闭循环冷却水箱水路；

4.4.5 将焊接小车停放在轨道中下部。

4.4.6 将轨道去磁，从被焊钢板脱开，移到后面，固定，避免轨道滑动，损坏焊接小车。

切记：气电立焊中间断弧再起弧处，必须刨开修补。

5.焊接工艺规范

气电立焊所焊焊缝位置垂直或接近于垂直方向，电弧轴线方向和焊缝熔深方向成直角，其焊接特点与平焊不一样。焊接规范参数和焊接坡口同普通手工焊差别很大。

5.1 气电立焊坡口

5.1.1 中薄板采用V型坡口：最大可焊厚度35mm，坡口在外，在外面焊接。不管钢板厚度多大，坡口正面都为：17+1mm，背面都为：5+1mm。见下图。

5.1.2中厚板采用X型坡口：最大可焊厚度55mm。不管钢板厚度多大，外面坡口都为：17+1mm，间隙为：6+1mm。大于55mm板，外面放铜排，先在内面用手工电弧焊打底至55mm坡口，再自动焊接，

5.2 气电立焊坡口参数和普通手把焊不同，其特点：

5.2.1 气电立焊坡口尺寸不随钢板厚度而改变；

5.2.2 组对间隙为5mm，不要钝边；

5.2.3 坡口宽度为：17mm，双面焊和单面焊坡口尺寸相同。

5.2.4在平板上开坡口时，钢板厚度不同，坡口角度也不同。尤其要注意按高炉直径压弯后角度有变化。所以压弯后必须保证上图组对坡口尺寸。

5.3 焊接规范

气电立焊焊接工艺规范主要包括焊接电流、电弧电压、焊丝杆伸长，保护气流量等。焊接板厚变化时，焊接电流，电弧电压变化很小，焊丝杆伸出长度是一个重要参数，焊丝杆伸出长度设备出厂设置为40mm，CO2保护气为：30L/min

规范参数变化范围为：

I=350~420A

U=37~43V

L=35~45mm

Q=25~30L/min

不同板厚的焊接规范见表1：

6、气电立焊的推广

宁波高炉 、热风炉炉壳施工过程中，焊接范围是板厚在 20mm≤d≤80mm、焊缝与地面的角度在45°≤T≤130°、壳体直径15m≥D≥6m的所有焊缝,通过调节合理的焊接工艺和正确的焊接方法、宁波工程炉壳焊接是成功的。根据气电立焊焊机的性能和实践证明:气电立焊焊接大的罐体、锥体、炉壳等是可行的.

7、结束语

通过采取合理的焊接工艺和正确的焊接方法是保证焊接质量的的关键。通过宁波工程的验证：坡口尺寸、二氧化碳气体纯度同样是影响气电立焊焊接质量的关键因素。气电立焊在宁波工程的成功为我们以后涉足罐体、锥体的钢结构领域奠定了基础。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。