CO₂氣體保護焊在四大管道工廠化配管制造中的應用

摘 要：文章主要介紹CO2氣體保護焊在四大管道工廠化配管制造中冷段系統進行焊接的工藝試驗和工藝評定，并對CO2氣體保護焊在冷段系統的應用進行了探討。

關鍵詞：四大管道；冷段系統；CO2氣體保護焊；工藝評定

前言

石家莊良村熱電廠2×300MW機組四大管道配管項目工程有2個機組，單機組有127個配管組段，2個機組總計254個組段。四大系統包括主蒸汽系統，再熱熱段系統，再熱冷段系統，高壓給水管道系統。其中冷段系統材質為A672B70CL32。冷段系統管道對接的傳統焊接工藝是：焊接部位氬弧焊打底，手工電弧焊填充、蓋面。而2#機組生產時，采用了氬弧焊打底，CO2氣體保護焊填充，蓋面。而現行的相關標準的規定，DL/T869-2004《火力發電廠焊接技術規程》P10規定：再熱蒸汽冷段、熱段及其旁路、根部焊接可采用Ws 其他焊道可采用Ds（注：Ws 表示鎢極氬弧焊，Ds手弧焊）[1]，未提及二氧化碳氣保焊。

混合氣體保護焊與焊條電弧焊對比

CO2氣體保護焊是在50年代初出現的一種熔化焊方法，現已被迅速的推廣應用，已經成為一種重要的熔化焊方法。其主要特點有以下幾個方面：

（1）CO2氣體保護焊是一種高效節能的焊接方法，例如：水平對接焊10mm厚的低碳鋼板時，CO2氣體保護焊的耗電量比手工電弧焊低2/3左右，就是與埋弧自動焊相比也略低些。同時考慮到高生產率和材料價格低廉等特點，CO2氣體保護焊的經濟性是很高的。

（2）用粗絲（焊絲直徑>Φ1.6mm）焊接時可以使用較大的電流，實現射滴過渡，電流密度可達到100-300A/mm2，所以焊絲的熔化系數大，可達15-26g/（Ah）.ojf，焊件的熔深也很大，可以不開或開小坡口。另外，該法基本上沒有熔渣，焊后不需要清渣，節省了許多工時，因此可以較大地提高焊接生產率。用細絲（焊絲直徑≤Φ1.6mm）焊接時可以使用較小的電流，實現短路過渡方式。這時電弧對焊件是間斷加熱，電弧穩定，熱量集中，焊接熱量小，適合于焊接薄板。同時變形也很小，甚至不需要校正工序，還可以用于全位置焊接，適用性很高。

（3）CO2氣體保護焊是一種低氫型焊接方法，抗銹能力較強，焊縫的含氫量極低，所以焊接低合金鋼時，不易產生冷裂紋，同時也不易產生氫氣孔。

（4）CO2氣體保護焊采用CO2氣體保護，或是混和氣體。所使用的氣體和焊絲價格便宜，來源廣泛，是大氣中所含有的氣體，它的排放不會對大氣造成污染，對于人體無害，CO2氣體保護焊焊材利用率高，20kg一盤的焊絲基本上都可以得到利用，而焊條電弧焊每根焊條都要丟掉50mm左右的電焊條頭，可見CO2氣體保護焊是一種經濟環保的焊接方法；焊接設備在國內已定型生產，為該法的推廣應用創造了十分有利的條件。CO2氣體保護焊都配有一套自動勻速送絲系統，連續而穩定的送絲保證了焊接生產的連貫，幾米長的一條焊縫可以一次焊完，沒有熔渣，不需要進行敲渣這一工序，這樣大大提高了焊接速度，而且CO2氣體保護焊熔深較大僅次于埋弧焊和各種高能焊，在厚板焊接中可以減少焊縫層數，降低坡口角度，可見， CO2氣體保護焊是一種高效的焊接方法。

（5）CO2氣體保護焊是一種明弧焊接法，這樣，就便于監視和控制電弧和熔池，有利于實現焊接過程的機械化和自動化。用半自動焊來焊接曲線焊縫和空間位置焊縫十分便利。

（6）CO2氣體保護焊和手工電弧焊相比，也存在一些不足之處：①焊接過程金屬飛濺較多，焊縫外形較為粗糙，特別是當焊接參數規范匹配不當時，飛濺就更嚴重；②不能焊接易氧化的金屬材料，且不適于在有風的地方施焊；③焊接過程弧光較強，尤其是采用大電流焊接時，電弧的輻射較強，故要特別重視對操作人員的勞動保護；④設備比較復雜，需要有專業隊伍負責維修。

1 焊接工藝評定

1.1 制造廠根據實際的產品要求實施了相關的焊接工藝評定。評定用基本金屬母材和產品一樣的A672B70CL32管材，其化學成分見下表。

該試樣經過力學性能試驗，結果為抗拉強度為495MPa，超過最低要求485MPa。導向彎曲試驗的結果為合格。

試樣焊縫所用焊材分別是從上海電力修造總廠有限公司和保定立普特焊業有限公司購入。打底焊所用焊絲為TIG-J50，直徑ф2.5mm；填充焊所用焊絲為ER50-6，直徑ф1.2mm.化學成分和力學性能見下表。

1.2 評定簡要工藝

試樣管材為直徑558.8mm，厚度16mm的從韓國進口的管材，預熱溫度為50℃，層間溫度為10-400℃，環境溫度為20℃.另外，試樣焊完后經無損探傷，未發現有缺陷。

2 結束語

從無損檢測、拉伸試驗、彎曲試驗和沖擊試驗以及外觀檢查結果可以看出：該CO2+Ar混和氣體保護焊工藝試驗結論為合格。該CO2+Ar混和氣體保護焊工藝在火電項目四大管道中冷段系統上的應用是可行的。DL/T869-2004 《火力發電廠焊接技術規程》 中關于承壓管道焊接方法的規定有待商榷。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家發展和改革委員會.DL/T869-2004火力發電廠焊接技術規程（2004-03-09）[2004-06-01]

作者簡介：韓榕（1971，5-），女，內蒙古呼和浩特市，職稱：助理工程師，學歷：大學，研究方向：焊接。