CO2气体保护焊对接半圆运丝法

张沛魏栓

张沛魏栓

中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266000

摘要：CO2气体保护焊（简称CO2焊）是一种高效率的焊接方法，与焊条电弧焊相比可大大提高生产效率，降低焊工劳动强度，是目前企业生产中使用最多的焊接方法。本文主要对CO2气体保护对接焊半圆运丝法的操作要点进行了分析。针对操作手法不当导致的焊接缺陷，分析各自的产生因素，优选半圆运丝法，从打底焊、填充焊、盖面焊三大步骤为基础，严格操作规范，提出了控制缺陷相关措施。经检测，根部焊透且未烧穿，外形成型良好，致密性符合要求，焊缝质量达到了GB/T3323-2005的评定标准。

关键词：CO2气体保护；对接焊；半圆运丝法

引言

随着工业现代化的高速发展，新工艺、新技术不断更新换代。在船舶、锅炉、化工设备等制造及维修工作中，CO2气体保护焊逐步代替了手工电弧焊，其中半圆运丝法技术进行了分析，以供参考。

1焊前准备

试件材质为Q235钢板，规格为300mm×125mm×10mm，用铣床铣削坡口，单边坡口角度为32°，试件平整无变形。焊接设备选用山东奥太电气有限公司生产的NBC-350型CO2气体保护焊焊机。焊丝选用直径为准1.2mm的ER50-6焊丝。保护气体选用纯度不低于99.5%的CO2气体，使用之前应对气体进行提纯干燥处理。

2打底层焊接

（1）运条方式选择。打底层焊接时，常用的运条方式有锯齿形横向摆动和月牙形横向摆动。经过长期焊接训练和焊缝检测，发现若采用锯齿形运条方式，一旦横向摆动幅度或焊接速度没控制好，就容易在焊缝下边缘出现“死角”，从而非常容易造成焊缝在X光射线检验时发现有内部未熔合缺陷。根据国家以及机械部相关标准，一旦焊缝有内部未熔合缺陷，则焊缝内部质量评分为0分。同时发现，采用月牙形横向摆动运条方式，则不容易出现“死角”现象。（2）焊接要领。调试好打底层焊道的焊接参数后，按要求调整焊枪角度，使焊枪与焊接方向的角度为85°～90°，焊枪与试件高度方向的角度为70°～90°，从右向左焊打底层焊道。在试板右端定位焊缝上引燃电弧，以小幅度月牙形摆动，当预焊点左侧形成熔孔后，保持熔孔边缘超过坡口棱边0.5～1mm较合适。焊接过程中要仔细观察熔池和熔孔，根据间隙调整焊接速度及焊枪摆幅，尽可能地维持熔孔直径不变，直至焊至试件终端收弧。如果在焊打底层焊道过程中因各种情况使电弧中断，则应按下述步骤处理：首先将电弧中断处接头焊道打磨成斜坡状。然后在斜坡的最高处引弧，并以小幅月牙形摆动，当接头区前端形成熔孔后，继续焊完打底层焊道。焊完打底层焊道后，除净飞溅物和打底层焊道表面的焊渣。

3填充层焊接

对于大管来说，要进行填充焊。大直径管一般壁厚较大，通常需要焊接多层才能填满坡口。和小管一样，大管的第一层焊道，即单面焊双面成型焊道，也可分为前后两个半圈进行焊接。每个半圈的焊接过程中，接头技术和焊条角度等都与小管焊接时相同，只是前半圈起焊位置需距“6”点稍远些，焊接过程中应控制熔孔均匀，仰焊位和平焊位每分钟电弧燃灭次数约35次，立焊位的焊接节奏稍快，约为40次。焊接时，由于填充层的焊波较宽，一般采用月牙形或锯齿形运条，焊接时，运条到坡口两倒要稍作停顿，以保证焊道与母材良好熔合，又不咬边。填充层的最后一层，不能高出管子外壁表面，又要留出破口边缘，以便于表面层的焊接。填充层的焊接相对比较容易，但工艺参数选择不当也会出现气孔、夹渣、层间未焊透等缺陷。填充层的焊接虽然相对比较容易，但工艺参数选择不当也会出现气孔、夹渣、层间未焊透等缺陷。中间层焊波较宽，一般采用月牙形或锯齿形运条进行连续焊接，在坡口两侧应稍作停留，焊角角度也要相应有所变化。

4表面层的焊接

表面层焊缝应根据设计要求，焊一定的焊缝增高量，焊缝外表应均匀美观，沿圆周基本一致。为使表面焊缝中间稍凸起一些并与母材圆滑过渡，运条叮采用月牙形法，焊条摆动稍慢而平稳，坡口两侧要有足够的停留时间，当坡口较宽时，可以采用多道焊，应先焊坡口两侧，后焊中间，运条至两侧要稍作停顿，防止咬边，要严格控制弧长，尽量保持焊缝宽窄一致，波纹均匀。

5盖面层焊接

调试好盖面层焊道的参数后，焊枪角度及电弧对中位置焊接盖面层焊道4、5、6。在焊道4和5的焊接过程中，采用直线形运条，注意保证焊道4与坡口下棱边熔合良好，焊道5覆盖住焊道4的1/2～2/3。在焊道6的焊接过程中，采用小幅横向摆动月牙形运条，注意保证焊道6与坡口上棱边熔合良好，焊道6覆盖住焊道5的1/2～2/3。

6现场焊接操作要点

6.1焊接变形的控制

（1）加装工艺撑。补芯套由于板材规格较厚，为防止焊接过程中变形，采取加装工艺撑及对称焊方法，待去应力后再行去除工艺撑。（2）采用对称焊[1]。采用对称焊接方式减少焊接变形，具体操作为：工件内部施焊2~3层后，背面进行气刨清根，施焊3~4层，内外焊缝交替进行，保证焊缝质量。（3（4）对接焊过程中，区分打底层、填充层与盖面层的焊接参数，降低盖面层的焊接热输入量。接头最后几层焊接时，采用低热输入量焊接，减少焊道宽度，增加排道数量，以减少应力集中，减轻焊接热影响区过热区的晶粒粗大，焊接电流采用500~550A。最终焊道采用退火焊道排道方法，以减少试件焊接完成后因未能及时进行中间热处理或者最终热处理而导致在焊脚处出现裂纹的几率。盖面层焊完后，立即修磨两侧与母材搭接的焊脚区域，去除成形不良处，抛磨平滑过渡。

6.2CO2气体保护焊注意事项

（1）焊前清理。CO2气体保护焊对油污和水锈极为敏感，焊前对坡口及其周围30mm内焊道进行清洁，用钢丝刷清理锈迹及杂物后，进行预热处理，消除表面水分，保证焊缝质量。（2）焊接缺陷的预防。焊接过程中，由于打底焊及填充焊施焊厚度较厚，需要增大焊接规范以消除未融合，同时增大气流量防止气孔的产生；盖面阶段适当减少焊接规范及气流量，同时采取摆动焊方法，获得良好的外部成型。

结束语

总而言之，使用CO2保护对接焊半圆运丝法，经X射线探伤，焊缝内部质量达到了GB/T3323-2005细化评定的标准，表明这一方法能够有效改善在实际操作的过程中，背面成形质量及正面焊接产生夹沟等现象，但焊工在实际操作的过程中要善于总结经验，操作手法要熟练，要了解焊接工艺，在具体操作的过程中需由心底把控熔池整体变化以及应变能力，同时需要利用科学的焊接手段以及控制策略，最大限度的降低以及消除焊接缺陷。若加强焊接经验的积累，学会分析焊接缺陷及产生的因素，才能保证焊接质量的不断提高。

参考文献：

[1]陈菲,渐春光,张洪逵,孟宪伟,刘杰,周龙早.轨道车辆用2mm厚X2CrNiN18-7不锈钢薄板等离子填丝对接焊工艺研究[J].热加工工艺,2017,46(23):54-57+61.

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