CO2气体保护焊在定位筋焊接工作上的应用

【摘要】本文详细介绍了CO2气体保护焊在定位筋焊接工作上的应用，分析比较了CO2气体保护焊与手把焊的优缺点，阐述了气体保护焊的焊接性能。

【关键字】二氧化碳气体保护焊：工艺：参数

前言

丹江电厂为了配合南水北调大型工程安全顺利进行，需要将一批老化重要设备进行改造，发电机定子改造是其中一项，定位筋焊接组装是一项重要且关键的一个部件。焊接质量要求较高，技术难度较大。原采用焊条电弧焊， 焊接变形大且难以控制，生产率低。

通过对CO2 气保焊、富氩气保焊及焊条电弧焊进行对比工艺试验及评定， 决定采用CO2气保焊。生产实践证明， 这样既保证了焊接质量， 又提高了劳动生产率， 降低了成本， 取得了较好的经济效益。我们在应用时先了解一下气保焊的相关知识。？

1、气体保护焊相关介绍

1.1气体保护焊的特点

1）采用明弧焊接，熔池可见度好，操作方便，适宜于全位置焊接。并且有利于焊接过程中的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。

2）电弧在保护气体的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池小，热影响区窄，焊件焊后的变形小，抗裂性能好，尤其适合薄板焊接。

3）用氩、氦等惰性气体焊接化学性质较活泼的金属和合金时，具有较好的焊接质量。

4）在室外作业时，必须设挡风装置才能施焊，电弧的光辐射较强，焊接设备比较复杂。

1.2 CO？气体保护焊工艺特点

（1）焊接成本低 CO？气体是酿造厂和化工厂的副产品，来源广，价格低，其综合成本大概是手工电弧焊的1/2。

（2）生产效率高 CO？气体保护焊使用较大的电流密度（200A/mm2左右），比手工电弧焊（10-20A/mm2左右）高得多，因此熔深比手弧焊高2.2-3.8倍，对10mm以下的钢板可以不开坡口，对于厚板可以减少坡口加大钝边进行焊接，同时具有焊丝熔化快，不用清理熔渣等特点，效率可比手弧焊提高2.5-4倍。

（3）抗锈能力强 CO2气体保护和埋弧焊相比，具有较高的抗锈能力，所以焊前对焊件表面的清洁工作要求不高，可以节省生产中大量的辅助时间。缺点：由于CO2气体本身具有较强的氧化性，因此在焊接过程中会引起合金元素烧损，产生气孔和引起较强的飞溅，特别是飞溅问题，虽然从焊接电源、焊丝材料和焊接工艺上采取了一定的措施，但至今未能完全消除，这是CO2焊的明显不足之处。

1.3 CO？气体保护焊的分类

CO2气体保护焊按操作方法，可分为自动焊及半自动焊两种。对于较长的直线焊缝和规则的曲线焊缝，可采用自动焊；对于不规则的或较短的焊缝，则采用半自动焊，目前生产上应用最多的是半自动焊。CO2气体保护焊按照焊丝直径可分为细丝焊和粗丝焊两种。细丝焊采用直径小于1.6mm，工艺上比较成熟，适宜于薄板焊接；粗丝焊采用的直径大于或等于1.6mm，适用于中厚板的焊接。

1.4 CO？气体保护焊的熔滴过渡

在常用的焊接工艺参数内，CO2气体保护焊的熔滴过渡形式有两种，即细颗粒过渡和短路过渡。

（1）细颗粒状过渡 CO2气体保护焊采用大电流，高电压进行焊接时，熔滴呈颗粒状过渡。当颗粒尺寸增加时，会使焊缝成型恶化，飞溅加大，并使电弧不稳定。因此常用的是细颗粒状过渡，此时熔滴直径约比焊丝直径小2-3倍。特点，电流大、直流反接。

（2）短路过渡 CO2气体保护焊采用小电流，低电压焊接时，熔滴呈短路过渡。短路过渡时，熔滴细小而过渡频率高（一般在250-300l/s），此时焊缝成形美观，适宜于焊接薄件。

1.5 CO2气体保护焊的冶金特点

（1）CO2气体的氧化性CO2气体是氧化性气体，在电弧高温作用下会发生分解：CO2=CO+0 在电弧区中，约有40-60%的CO2气体被分解，分解出来的原子态氧具有强烈的氧化性。使碳和其它合金元素如Mn、Si被大量氧化，结果使焊缝金属的机械性能大大下降。CO2焊常用的脱氧措施是在焊丝中加入脱氧剂，常用的脱氧剂是Al、Ti、Si、Mn，而其中尤以Si、Mn用得最多。在上述脱氧剂中单独使用任一种脱氧剂效果均不理想，所以通常采用Si、Mn联合脱氧。

（2）气孔 CO2气体保护焊时，如果使用化学成份不合要求的焊丝、纯度不合要求的CO2气体及不正确的焊接工艺，由于CO2气流有一定的冷却作用，熔池凝固较快，很容易在焊缝中产生气孔。……实践表明，在CO2气体保护焊中，采用ER50-6（原为H08Mn2SiA）等含有脱氧剂的焊丝焊接低碳钢、低合金钢时，如果焊前对焊丝和钢板表面的油污、铁锈作了适当的清理，CO2气体中的水分也比较少的情况下，焊缝金属中产生的气孔主要是氮气孔。而氮来自空气的侵入，因此在焊接过程中保护气层稳定可靠是防止焊缝中产生氮气孔的关键。

2、定位筋托板焊接工艺要求：

2.1 全部压指完成后，再次检查定位筋各项尺寸，不合适的进行调整，全部定位筋调整合格后进行定位筋托板的点焊工作，在点焊时须时刻检查定位筋各部尺寸，如发现尺寸不符合要求，须刨除焊缝重新电焊。

2.2定位筋托板全部点完合格后，进行全面焊接工作，要求焊角为12，可采用二氧化碳气体保护焊，焊接电流不超过160A在施焊中应对称焊接，并且几名焊工的施焊速度保持基本一致，先焊经向，再焊周向，第一遍从内径向外径方向施焊，所有托板先焊左边后焊右边，或先右后左，但是需保持一致，采用间隔跳环焊接工艺。

2.3托板焊接过程中，必须不时检查相应数据如有起标立即处理，全部焊完后，要求半径偏差≤±0.35mm向心偏差≤0.05mm，弦距偏差≤±0.3mm测量数据合格并记录，经厂部供货厂家验收合格后撤去工装夹具，至此安装定位筋的工作全部完成。

2.4通过记录表明焊接完全合格选用CO2气保焊是合适的，我们将这种新技术继续应用的下一台机组改造当中去。

2.5焊接工艺中需注意的问题 在生产中我们发现有不少人， 不仅是焊工、检验员， 甚至还有焊接技术员混淆了焊脚与焊脚尺寸及焊缝厚度3者之间的关系。焊工把焊脚误认为焊脚尺寸， 检验员把焊缝厚度当焊脚来测量检验， 使得实际焊脚超过设计要求的尺寸， 在质量记录中又把其当成焊脚尺寸加以记录。还有的技术人员在焊接工艺文件中要求焊脚尺寸为多少等，这些都是错误的。

实际上， 焊脚是指角焊缝的横截面中， 从一个直角面上的焊趾到另一个直角面表面的最小距离， 焊脚尺寸为在角焊缝横截面中画出的最大等腰直角三角形中直角边的长度， 而焊缝厚度则是在焊缝横截面中，从焊缝正面到焊缝背面的距离。因此， 工艺文件上、焊缝符号中要求的角焊缝外形尺寸是焊脚而不是焊脚尺寸， 更不是焊缝厚度。？

结语 ？

3.1 经过试验及生产实践证明， CO2 气保焊焊接头的力学性能、宏观金相检验均符合要求， 而且CO2气保焊较焊条电弧焊坡口角度较小， 钝边较大， 焊接热影响区较窄， 节省了材料和能源， 提高了劳动生产率， 提高了焊接质量， 应大力推广使用。 ？

3.2 富氩混合气体保护焊较CO2 气保焊焊波细密， 焊道平滑， 成形美观， 飞溅小， 熔深较大， 但成本相对较高， 故适宜用于焊缝外观要求较高的焊缝。富氩气保焊操作工艺与CO2 气保焊操作工艺相似。

3.3分清焊脚、焊脚尺寸及焊缝厚度之间的关系， 且应注意工艺文件上要求的和焊缝符号中标注的是焊脚而非焊脚尺寸、焊缝厚度。

参考文献：

[1] 张洪流（电焊工工艺学（第二版）

[2] 陈欲川（焊接工艺手册）机械工艺出版社