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二氧化碳气体保护焊应用及缺陷防治 大连分公司张延斌 二○○四年十二月二十七日 我们公司在去年大连港30万吨矿石码头TI、T2钢结构，输油管线，今年大连西太平洋石油化工有限公司 常减压装置改造、检修和浙江绍兴PTA装置的不锈钢储罐-料仓，碳钢及不锈钢管道的焊接施工中，从外观到内在质量都达到了焊接技术要求，保证了工程的顺利完工。体现出半自动气体保护焊生产效率高、焊接质量好的特点，是我公司在以后施工生产中的一种重要的焊接设备。 下面讲的是它的一些特点，使用和常见的焊接质量问题及防治措施。 1二氧化碳气体保护焊的优特点 焊接生产率高：焊丝的电流密度大，熔化速度快，其生产率比普通的焊条电弧焊高2~5倍。 焊接成本低：气体来源广，价格低廉。成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的40%~50%。 焊接变形小：气体在电弧焊时有强烈的冷却作用，工件输入的线能量小，热影响区窄，焊接变形小，对薄板构件的焊接非常有利。 抗锈能力强 焊缝质量好：焊接过程中有强烈的冶金反应，对油污不敏感，焊缝含氢量低，抗裂性能好，不宜产生气孔等焊接缺陷。 便于实现自动化：如把焊枪固定到气焊自动小车上焊接10万立储罐地板的第一遍焊接。我们公司在去年30万吨矿石码头钢结构，输油管线管道的焊接，今年西太平洋检修和浙江绍兴PTA的不锈钢储罐、料仓，碳钢及不锈钢管道的焊接施工中，从外观到内在质量都达到了很高的焊接技术要求，保证了工程的顺利完工。 2二氧化碳气体保护焊的缺点 焊缝成型较粗糙、飞溅较大、劳动条件较差：二氧化碳焊弧光强度及紫外线强度分别为焊条电弧焊的2~3倍和20~40倍，而且操作环境中的二氧化碳含量较大，对工人的健康不利。 3二氧化碳气体保护焊常用的焊丝及气体 常用的焊丝有实芯焊丝和药芯焊丝。用实芯焊丝，纯二氧化碳焊接时飞溅较大、成型较粗糙，若用混合气体CO2+AR之后电弧燃烧稳定，飞溅小，焊缝成型也有所改善。CO2加入一定数量的O2气后，使焊丝熔化率进一步提高，熔池温度和熔深也相应增加，CO2+O2混合气体保护焊是一种高效率的焊接方法。见表一 。表一 焊接用CO2保护气体及使用范围 材料 保护气体 混合比 化学性质 焊接方法 简要说明 碳钢及低合金钢 Ar+O2+CO2 加O2为2%加CO2为5% 氧化性 MAG 用于射流电弧 脉冲电弧及短路电弧 Ar+CO2 加CO2为2.5% 氧化性 MAG 用于短路电弧.焊接不锈钢时加入CO2的体积分数最大量应小于5%,否则渗碳严重 Ar+O2 加O2为1%~5%或20% 氧化性 MAG 生产效率高,抗气孔性能优.用于射流电弧及对要求高的场合 Ar+CO2 Ar为70%~80%CO2为30%~20% 氧化性 MAG 有良好的熔深,可用于短路过渡及射流过渡电弧 Ar+O2+CO2 Ar为80%O2为15%CO2为5% 氧化性 MAG 有交佳的熔深, 用于射流电弧 脉冲电弧及短路电弧 CO2 氧化性 MAG 适于短路电弧,有一定飞溅 应根据被焊母材性质，接头质量要求及焊接工艺等因素选用保护气体。对于低碳钢，低合金高强钢，不锈钢和耐热钢等，焊接时可选用活性气体（如CO2，Ar+CO2或Ar+O2）保护，以细化过渡熔滴，克服电弧阴极斑点漂移及焊道边缘咬边等缺陷。有时也可采用惰性气体保护。但对于保护性强的气体，须匹配高锰高硅焊丝，而对于富Ar混合气体，则应匹配低硅焊丝。含较高锰和硅的CO2焊丝用于富氩条件时，由于合金元素的氧化烧损，合金过渡系数低，焊缝性能下降。焊接低碳钢或低合金钢时，在CO2气体中加入一定量的O2或在Ar中加入一定量的CO2或O2，可产生明显效果。采用混合气体保护，还可增大熔池，消除未焊透-裂纹及气孔等缺陷。见表一 药芯焊丝气体保护焊的优点： （1）由于药芯中加入了稳弧剂，因此电弧稳定，飞溅小，焊缝成型好。 （2）由于采用了渣气联合保护，可更有效地防止有害气体进入焊接区，提高了焊缝的抗气孔能力。 （3）焊接生产率高。平焊时，是焊条电弧焊的1.5倍，其他位置的焊接时，约为焊条电弧焊的3~5倍。我们在绍兴PTA做过实验，材质316L，1800*16cm，二氧化碳和焊条电弧焊同时焊接，二氧化碳焊完，焊条电弧焊还没打完底。 但也有它的缺点：药芯焊丝的设备制造复杂，成本较高。工艺技术要求高，焊丝表面易生锈，焊丝容易受潮，应对焊丝严加保管。 4焊接设备和焊丝的选择及保管 随科技的发展，现有很多品牌很多种型号。我们公司选择的焊接设备是：唐山松下EA1—500和日本的OTC CPV—500型。重量分别为70和85公斤，这两种型号都使用于实芯和药芯焊丝，都配有“一元化调整”功能，EA1—500型并具有焊接工艺参数储存功能