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本文介紹了CO₂氣保焊焊接操作技術(shù)及需注意的一些問(wèn)題, 對(duì)CO₂氣保焊焊接工藝設(shè)計(jì)及其應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)作用。

這些部件均為焊接件, 焊接工作量大, 焊接質(zhì)量要求較高, 技術(shù)難度較大。原采用焊條電弧焊,焊接變形大且難以控制,生產(chǎn)率低。通過(guò)對(duì)CO₂氣保焊、富氬氣保焊及焊條電弧焊進(jìn)行對(duì)比工藝試驗(yàn)及評(píng)定, 決定除對(duì)個(gè)別有外觀要求的焊縫采用富氬氣體保護(hù)焊外, 其余均采用CO₂氣保焊。生產(chǎn)實(shí)踐證明, 這樣既保證了焊接質(zhì)量, 又提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低了成本, 取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

 

1 焊接接頭情況及焊縫技術(shù)要求

1) 焊接接頭形式有對(duì)接接頭、角接接頭、T形接頭及搭接接頭, 其中絕大部分是T形接頭。

2) 焊縫形式有對(duì)接焊縫及角焊縫, 大部分為角焊縫, 由于板厚不同, 焊腳分別為6mm , 8 mm , 10mm , 12 mm , 15 mm 不等。

3) 母材主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼板Q2352A , 規(guī)格有6 mm , 8 mm , 10 mm , 12 mm , 20 mm , 25 mm等幾種。

4) 焊縫外觀要求　焊縫及熱影響區(qū)表面不得有裂紋、氣孔、夾渣、未熔合等缺陷。焊縫形狀尺寸符合圖樣要求,焊縫與母材平滑過(guò)渡。部分焊縫要求超聲波探傷合格。

 

2　焊接試驗(yàn)

　　參照JB4708- 2000《壓力容器焊接工藝評(píng)定》,進(jìn)行CO₂氣保焊、富氬氣保焊、焊條電弧焊對(duì)接接頭力學(xué)性能試驗(yàn), T形接頭角焊縫試驗(yàn)及CO₂氣保焊、富氬氣保焊飛濺成形工藝性能, 進(jìn)行對(duì)比分析。

 

2.1　對(duì)接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)

  1) 試驗(yàn)材料　Q235-A , 300 mm×125 mm×10mm , 2塊; 焊條電弧焊開(kāi)60V 形坡口, CO₂氣保焊、富氬氣保焊開(kāi)45V 形坡口, 單面焊雙面成形。

  2) 焊接方法及焊接材料　焊條電弧焊, E4303,φ3.2 mm ,φ4 mm; CO₂氣保焊、富氬氣保焊焊絲鑫宇GHS-50（ER50-6）,φ1.2; 富氬氣: 80%A r+ 20%CO₂。

  3) 檢驗(yàn)內(nèi)容　外觀檢查, RT檢驗(yàn), 力學(xué)性能試驗(yàn)(拉力試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn))。

 

2.2  T形接頭角焊縫試驗(yàn)

  1) 材料　Q235-A , 300 mm×125 mm×10mm , 2塊, 不開(kāi)坡口, 單道焊。

  2) 焊接方法及焊接材料　焊條電弧焊, 焊條E4303, φ3.2 mm; CO₂氣保焊、富氬氣保焊, 焊絲鑫宇GHS-50（ER50-6）, φ1.2 mm; 富氬氣: 80%A r+ 20%CO₂。

  3) 檢驗(yàn)內(nèi)容　外觀檢查, 切取5個(gè)截面進(jìn)行金相宏觀檢查。要求斷面無(wú)裂紋, 無(wú)未焊透, 無(wú)未熔合缺陷。

 

2. 3  T形接頭角焊縫成形、飛濺試驗(yàn)試驗(yàn)條件同2.2, 通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)對(duì)CO₂氣保焊、富氬氣保焊進(jìn)行外觀成形及飛濺大小進(jìn)行評(píng)定。

 

3　焊接試驗(yàn)結(jié)果分析

1) 從對(duì)接接頭焊縫力學(xué)性能試驗(yàn)可知, 3種焊接方法的焊接接頭外觀檢查符合要求, RT 檢驗(yàn)均高于E級(jí)合格, 焊接接頭的抗拉強(qiáng)度以富氬氣保焊最高, CO₂ 氣保焊次之, 焊條電弧焊最低, 這是因?yàn)楦粴鍤獗：秆趸�性較少, 合金元素?zé)龘p較少所致, 但它們均高于母材規(guī)定的最小值。按規(guī)定的彎曲角, 每個(gè)試件面彎、背彎各2個(gè), 彎曲試驗(yàn)合格。這說(shuō)明3種焊接方法及焊接工藝的焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)合格。但富氬氣保焊、CO2 氣保焊坡口角度較少, 鈍邊較大, 比焊條電弧焊生產(chǎn)率高, 節(jié)省材料, 成本低, 焊接變形少。這是因?yàn)闅怏w保護(hù)焊焊絲較細(xì), 電流密度大, 熔深大, 電弧穿透力強(qiáng), 易焊透所致。

2) 從T 形接頭角焊縫試驗(yàn)可知, 3種焊接方法的熔深大小分別為: 富氬氣保焊熔深略大于CO₂氣保焊, 大于焊條電弧焊, 每個(gè)試件的5個(gè)斷面根部均未出現(xiàn)裂紋、未熔合、未焊透缺陷, 宏觀金相檢驗(yàn)合格。

3) 從T形接頭角焊縫飛濺、成形試驗(yàn)可知, 富氬氣保焊的飛濺較小, 最大飛濺顆粒直徑大小為φ1. 5 mm～φ2 mm, CO₂氣保焊飛濺稍大, 最大飛濺顆粒直徑為φ3 mm～φ4 mm; 富氬氣保焊焊縫表面較CO2焊波紋細(xì)密, 成形美觀。

綜上所述: 3 種焊接方法及焊接工藝均能滿(mǎn)足力學(xué)性能要求及宏觀金相要求。但CO₂氣保焊、富氬氣保焊, 焊絲較細(xì), 電流密度大, 熱量集中, 電弧穿透力強(qiáng), 熔深大, 可以減少坡口角度, 增加鈍邊厚度,節(jié)省材料, 提高勞動(dòng)生率, 降低焊接應(yīng)力與變形。富氬氣保焊較CO₂氣保焊成形美觀, 飛濺小, 但成本較高。所以除了對(duì)極小數(shù)外觀要求較高的焊縫采用富氬氣保焊外, 其余均采用CO₂氣保焊。

 

4　焊接工藝

4. 1　焊前準(zhǔn)備

1) 清除待焊部位及兩側(cè)10～ 20 mm 范圍內(nèi)的油污、銹跡等污物, 并在焊件表面涂上一層飛濺防粘劑, 在噴嘴上涂一層噴嘴防堵劑。

2) 將CO2 氣瓶倒置1～2h, 使水分下沉, 每隔0.5h 放水1次, 放2～3次。

3) 根據(jù)焊接工藝試驗(yàn)編制焊接工藝。焊絲ER 5026, φ1. 0 mm , φ1.2 mm , 焊機(jī)KRII350。

4) 采用左焊法。

 

4. 2　焊接操作工藝

4. 2. 1　對(duì)接焊縫操作工藝

1) 由于CO ₂氣保焊熔深大, 在板厚小于12mm時(shí)均可用工形坡口(不開(kāi)坡口) 雙面單道焊接。對(duì)于開(kāi)坡口的對(duì)接接頭, 若坡口較窄, 可多層單道焊; 若坡口較寬, 可采用多層多道焊。

2) 焊接過(guò)程中, 焊槍橫向擺動(dòng)時(shí), 要保證兩側(cè)坡口有一定熔深, 使焊道平整, 有一定下凹, 避免中間凸起, 這樣會(huì)使焊縫兩側(cè)與坡口面之間形成夾角,產(chǎn)生未焊透、夾渣等缺陷。

3) 要控制每層焊道厚度, 使蓋面焊道的前一層焊道低于母材1. 5～2. 5 mm , 并一定不能熔化坡口兩側(cè)棱邊, 這樣蓋面時(shí)可看清坡口, 為蓋面創(chuàng)造良好條件。

4) 蓋面焊焊接時(shí), 焊前應(yīng)將前一層凸起不平的地方磨平, 焊槍擺動(dòng)的幅度比填充層要大一些, 擺動(dòng)時(shí)幅度應(yīng)一致, 速度要均勻, 要特別注意坡口兩側(cè)熔化情況, 保證熔池邊緣超過(guò)坡口兩側(cè)棱邊, 并不大于2 mm , 以避免咬邊。

5) 若每層用多道焊時(shí), 焊絲應(yīng)指向焊道與坡口、焊道與焊道的角平分線位置, 并且焊道彼此重疊不小于焊道寬度的1/3。

 

4. 2. 2　角焊縫操作工藝

1) 角焊縫焊接時(shí), 易產(chǎn)生咬邊、未焊透、焊縫下垂等缺陷, 所以應(yīng)控制焊絲的角度。等厚板焊接時(shí),焊絲與水平板的夾角為40°～ 50°。不等厚板時(shí), 焊絲的傾角應(yīng)使電弧偏向厚板, 板厚越厚, 焊絲與其夾角越大。

2) 對(duì)于焊腳為6～8 mm的角焊縫, 采用單層單道焊, 焊槍指向(焊絲)距根部1～2 mm處。對(duì)于焊腳為6 mm的焊縫, 采用直線移動(dòng)法焊接, 對(duì)于焊腳為8 mm 的焊縫, 焊槍?xiě)?yīng)作橫向擺動(dòng), 可采用斜圓圈形運(yùn)絲法焊接。

3) 對(duì)于焊腳為10～12 mm的角焊縫, 由于焊腳較大, 應(yīng)采用多層焊, 焊2 層。焊接時(shí)第1層操作與單層焊相同, 焊槍與垂直板夾角減少并指向距根部2～ 3 mm 處, 這時(shí), 電流比平常時(shí)稍大, 目的是為了獲得不等焊腳的焊道; 焊接第2 層時(shí), 電流比第1層稍少, 焊槍?xiě)?yīng)指向第1 層焊道的凹陷處, 直至達(dá)到所需的焊腳。

4) 對(duì)于焊腳為15 mm的角焊縫應(yīng)采用多層多道焊, 即焊接3層。需要注意的是: 操作時(shí), 每道的焊腳大小應(yīng)控制在6～7 mm左右, 否則, 焊腳過(guò)大, 易使熔敷金屬下垂, 在水平板上產(chǎn)生焊瘤, 在立板上產(chǎn)生咬邊。焊槍角度及指向應(yīng)保證最后得到等腳和光滑均勻的焊縫。

 

5　焊接工藝中需注意的問(wèn)題

在生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)有不少人, 不僅是焊工、檢驗(yàn)員, 甚至還有焊接技術(shù)員混淆了焊腳與焊腳尺寸及焊縫厚度3者之間的關(guān)系。焊工把焊腳誤認(rèn)為焊腳尺寸, 檢驗(yàn)員把焊縫厚度當(dāng)焊腳來(lái)測(cè)量檢驗(yàn), 使得實(shí)際焊腳超過(guò)設(shè)計(jì)要求的尺寸,

在質(zhì)量記錄中又把其當(dāng)成焊腳尺寸加以記錄。還有的技術(shù)人員在焊接工藝文件中要求焊腳尺寸為多少等, 這些都是錯(cuò)誤的。

實(shí)際上, 焊腳是指角焊縫的橫截面中, 從一個(gè)直角面上的焊趾到另一個(gè)直角面表面的最小距離,焊腳尺寸為在角焊縫橫截面中畫(huà)出的最大等腰直角三角形中直角邊的長(zhǎng)度, 而焊縫厚度則是在焊縫橫截面中,從焊縫正面到焊縫背面的距離。因此, 工藝文件上、焊縫符號(hào)中要求的角焊縫外形尺寸是焊腳而不是焊腳尺寸, 更不是焊縫厚度。

 

6　結(jié)語(yǔ)

1) 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)及生產(chǎn)實(shí)踐證明, CO ₂氣保焊焊接頭的力學(xué)性能、宏觀金相檢驗(yàn)均符合要求, 而且CO₂氣保焊較焊條電弧焊坡口角度較小, 鈍邊較大, 焊接熱影響區(qū)較窄, 節(jié)省了材料和能源, 提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率, 提高了焊接質(zhì)量, 應(yīng)大力推廣使用。

2) 富氬混合氣體保護(hù)焊較CO₂氣保焊焊波細(xì)密, 焊道平滑, 成形美觀, 飛濺小, 熔深較大, 但成本相對(duì)較高, 故適宜用于焊縫外觀要求較高的焊縫。富氬氣保焊操作工藝與CO₂氣保焊操作工藝相似。

   3) 分清焊腳、焊腳尺寸及焊縫厚度之間的關(guān)系, 且應(yīng)注意工藝文件上要求的和焊縫符號(hào)中標(biāo)注的是焊腳而非焊腳尺寸、焊縫厚度。