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1.前言

CO₂氣體保護(hù)焊由于其具有優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉、高效等優(yōu)點(diǎn)，目前已被大量應(yīng)用于工業(yè)與民用鋼結(jié)構(gòu)施工中，其中實(shí)芯焊絲CO₂：氣體保護(hù)焊應(yīng)用最為廣泛。工業(yè)管道焊接施工中尤其是現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接經(jīng)常遇到全位置焊接，實(shí)芯焊絲CO₂氣體保護(hù)焊由于自身特點(diǎn)，較難適應(yīng)全位置焊接，因而大量的現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接不得不仍采用傳統(tǒng)的手工電弧焊或價(jià)格高的藥芯焊絲進(jìn)行焊接。這樣大大增加施工成本和施工周期。為了解決這一問(wèn)題，就實(shí)芯焊絲CO₂氣體保護(hù)焊在全位置焊接時(shí)的焊接坡口形式、工藝參數(shù)、操作要點(diǎn)進(jìn)行了大量的研究。

 

2.試驗(yàn)用材料的性能

2.1 鋼管的規(guī)格與性能：試驗(yàn)選用了規(guī)格為Φ402X9mm的20號(hào)鋼管，其化學(xué)成分和機(jī)械性能見(jiàn)表1。

 

 

2.2焊接材料的牌號(hào)與性能：試驗(yàn)選用了鑫宇GHS-50(ER70S-6)Φ1.2mm焊絲，該焊絲采用美國(guó)AWS標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，材質(zhì)相當(dāng)于我國(guó)ER50-6焊絲，其化學(xué)成分與機(jī)械性能見(jiàn)表2。

 

2.3保護(hù)氣體的要求、選定：CO₂氣體保護(hù)焊保護(hù)氣體的純度尤其是含水量對(duì)焊接質(zhì)量的好壞有重要影響，美國(guó)和日本等國(guó)家有專門的焊接氣體質(zhì)量要求，其中含水量要求不大于0.005％。我國(guó)焊接用CO₂：過(guò)去基本上采用化工廠或釀酒廠的副產(chǎn)品，因而含水量大大高于上述水平。按我國(guó)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，焊接用CO₂的純度≥99.5％，含水量≤0.05％，實(shí)際試驗(yàn)用氣體的純度見(jiàn)表3。 

 

 

3．焊接坡口形式

試驗(yàn)焊接位置為鋼管水平固定全位置焊接，用機(jī)械加工制備。試件的尺寸及坡口形式詳見(jiàn)圖1，坡口采用機(jī)械加工制備。

 

 

4．試件的焊接

前面已經(jīng)提到，對(duì)實(shí)芯焊絲CO₂氣體保護(hù)焊工藝而言，水平固定的全位置焊接是難度最大的焊接位置，因而，選擇合適的焊接工藝參數(shù)并采用正確的操作手法非常重要。

 

4.1焊接工藝參數(shù)：經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確定焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表4。

 

 

4.2焊接試件的檢驗(yàn)：采用圖1給出的坡口尺寸和表4所示的焊接工藝參數(shù)進(jìn)行了三組試件的焊接。焊縫的外觀檢驗(yàn)按《工業(yè)管道施工及驗(yàn)收規(guī)程》(GB50236)中的要求進(jìn)行評(píng)定，其質(zhì)量均達(dá)到了I級(jí)要求。焊接接頭內(nèi)在質(zhì)量按GB3323標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行X射線探傷，II級(jí)合格。三組試件中I級(jí)一件，II級(jí)兩件，全部為合格。

 

4.3焊接接頭機(jī)械性能檢驗(yàn)：按《工業(yè)管道施工及驗(yàn)收規(guī)程》(GB50236)的要求，取兩組焊接焊接試件(無(wú)損探傷I級(jí)、II級(jí)各一件)，每組試件分別取兩個(gè)拉伸試件、兩個(gè)面彎、兩個(gè)背彎試件進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。  

 

上述檢驗(yàn)結(jié)果證明，采用CO₂氣體保護(hù)焊所焊的三組試件接頭質(zhì)量均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
 

 

5．施工應(yīng)用

工程建設(shè)工程中，有大量直徑在300~600mm之間的工業(yè)管道施工焊接，通過(guò)充分試驗(yàn)，總結(jié)出了適合現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)芯焊絲CO₂氣體保護(hù)焊焊接工藝參數(shù)和實(shí)際操作要領(lǐng)，并將之應(yīng)用到了實(shí)踐中。

 

5.1焊接操作要領(lǐng)：實(shí)芯焊絲CO₂氣體保護(hù)焊的操作與一般手工電弧焊有所不同，其中打底焊道的操作尤其需要注意。通過(guò)試驗(yàn)，該方法焊接操作要點(diǎn)如下：

(1)進(jìn)行打底焊道焊接時(shí)，焊工可以觀察到熔池的前面有一個(gè)小孔，該小孔的的直徑維持在2mm左右。當(dāng)小孔直徑變小時(shí)，說(shuō)明焊接速度偏快，容易產(chǎn)生未焊透，這時(shí)需要降低焊接速度：當(dāng)小孔直徑變大時(shí)，說(shuō)明焊接速度偏慢，存在燒穿的可能性，故應(yīng)適當(dāng)提高焊接速度。適合的焊接速度下，熔池前面的小孔基本上維持固定的尺寸。

(2)焊絲伸出長(zhǎng)度直接影響電弧燃燒的穩(wěn)定性和氣體的保護(hù)效果，過(guò)長(zhǎng)影響氣體保護(hù)效果，過(guò)短則容易導(dǎo)致飛濺損壞噴嘴，且焊工不易觀察熔池。焊接時(shí)焊絲伸出長(zhǎng)度最大不得超過(guò)焊絲直徑的10倍。

(3) CO₂氣體保護(hù)焊的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)范圍窄，尤其是在進(jìn)行管道全位置焊接時(shí)。必須嚴(yán)格按規(guī)定的數(shù)值設(shè)定焊接工藝參數(shù)，特別是焊接電壓，調(diào)整幅度僅為1~2V。’

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5.2 CO₂氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)：大量的工程應(yīng)用表明，實(shí)芯焊絲CO₂氣體保護(hù)焊有下述特點(diǎn):

(1)大幅度提高焊接效率，縮短施工周期。CO₂氣體保護(hù)焊電弧穿透力強(qiáng)，熔深大且熔敷效率高，其生產(chǎn)效率可比手工電弧焊提高2~3倍。

(2)焊接施工質(zhì)量穩(wěn)定。由于CO₂氣體保護(hù)焊焊縫金屬含氫量低，具有優(yōu)良的抗裂性能；焊接過(guò)程中無(wú)渣．便于觀察控制焊接質(zhì)量，減少焊接缺陷；焊接時(shí)電弧穿透力強(qiáng)，接頭反面成型好。焊工經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)后，很容易掌握操作要領(lǐng)，尤其是在仰焊位置，比手工電弧焊更容易施焊。

(3)降低工程成本。工業(yè)管道現(xiàn)場(chǎng)安裝施工中，焊接是最重要的施工工序。實(shí)芯焊絲CO₂氣體保護(hù)焊由于采用了價(jià)格相對(duì)低廉的實(shí)芯焊絲和CO₂氣體，焊接耗電量比手工電弧焊可降低l／3左右，加上高的焊接效率和穩(wěn)定的焊接質(zhì)量，因而該方法用于實(shí)際施工中具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

 

6．小結(jié)

試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用表明，實(shí)芯焊絲CO₂氣體保護(hù)焊應(yīng)用于工業(yè)管道施工焊接中是可行的，這一方法在工程施工中的應(yīng)用成功，標(biāo)志著我國(guó)對(duì)CO₂氣體保護(hù)焊工藝的應(yīng)用已日益廣泛。大量推廣應(yīng)用這一高效、先進(jìn)的焊接工藝，必然會(huì)給企業(yè)和國(guó)家創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)效益。

 

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