CO2氣體保護焊在鋼結構焊接中的應用

摘 要：本文主要闡述了CO2氣體保護焊在鋼結構焊接中的實際應用，有效地解決了鋼結構件因采用手工電弧焊不足的問題，提高了焊接生產效率。

關鍵詞：CO2氣體保護焊；原理；特點

據相關資料介紹，CO2氣體保護焊是一種高效率的焊接方法，焊接成本低，只有手工電弧焊的40%～50%。焊接質量好，焊縫抗裂性能高。焊縫低氫且含氮量也較少，鋼結構焊接變形小，生產效率較高。其生產率是手工電弧焊的1～4倍。角變形為千分之五，不平度只有千分之三。操作簡單、易于控制、節能效果明顯，在工業發達國家被廣泛使用，占所有焊接方法的60%～70%。我國目前也在許多行業推廣使用，逐漸積累一些經驗，并且有很大的進步。蘭州石化化肥廠在2014年4月建造3臺500m3灰儲罐，鋼結構安裝是其中的一部分內容。鋼結構約為96噸，施工工期1個月，時間緊，任務重，為了提高焊接效率，我們在焊接中引進了CO2氣體保護焊，通過實踐，達到了預期目的，起到了很好的作用，大大減少了手工電弧焊的勞動強度，為整個工程按期完成奠定了基礎。

一、鋼結構概況

鋼框架是承載整個灰儲罐的結構支撐件，主要有12根φ600*8500卷管和H800*400、H700*350型鋼等組成。特別在H型鋼中加載了許多筋板，其焊接量相當大。鋼結構焊接我們仍然以手工電弧焊為主，但由于手工電弧焊在水平焊某些筋板易產生的結構變形不易控制，其結構變形令人頭疼，消耗許多人里、物力和財力，還占用一線工人大量時間和車間場地、設備等，對變形的結構件進行矯正，周期長，成本高，不利于質量的保證。CO2氣體保護焊焊接時線能量小，變形小，焊接質量良好，決定采用CO2氣體保護焊。

二、CO2氣體保護焊原理

CO2氣體保護焊的原理以焊絲和焊件作為兩個電極，產生電弧，用電弧的熱量來熔化金屬，以CO2氣體作為保護氣體，保護電弧和熔池，從而獲得良好的焊接接頭，這種焊接方法稱為二氧化碳氣體保護焊。

三、CO2氣保焊技術的主要特點

CO2焊具有其它焊接方法所沒有的優點，無論是氣保焊實心焊絲還是藥芯焊絲，它們有一些共同的特點，如熱量集中、高效，所以氣保焊應成為焊接碳鋼和低合金高強鋼的主要工藝方法。CO2氣保焊技術的主要特點概述為以下幾點。

（一）生產效率高

CO2氣保焊能夠實現較大的焊接電流采用Φ1.2mm實心焊絲，焊接電流可達到350A，Φ2.4mm藥芯焊絲的焊接電流可達到500A，電流密度通常為100～300A/mm2，電弧熱量集中、焊絲熔化速度快、熔敷系數高，而且保持連續焊接，從而提高焊接生產效率，CO2氣保焊可比焊條電弧焊提高工作效率1～5倍。

（二）焊接質量好

CO2氣保焊的自動化程度高，電弧自身調節作用強，焊接時電弧穩定性好，人為干擾因素少。電弧可持續燃燒，整條接頭少，金屬組織致密，焊接質量穩定。同時CO2氣保焊電弧氣氛氧化性強，對焊件表面油污、鐵銹敏感性低，焊縫金屬擴散氫含量低，大大提高了焊接接頭力學性能和抗裂性能。

（三）CO2氣保焊技術改變了焊接接頭和坡口形式

CO2氣保焊的焊接熔深較大，在T形接頭形式設計時，當熔深增大時。在保證焊縫金屬承載面積保持不變時，焊腳尺寸可以減少。在對接接頭設計時，CO2氣保焊與焊條電弧焊相比，焊接坡口角度一般可以減少5～10°，當采用單邊V形坡口對接焊時，坡口角度為45°，采用錐形噴嘴，就可以使根部焊透，并使焊縫熔合很好，從而有效地減少填充金屬量，減少焊接作業時間和焊接材料消耗。

（四）能源利用率高

CO2氣保焊的電弧密度高，電弧能量大多有效地用于焊接材料熔化及母材金屬的熔合獲得每千克熔敷金屬的耗電量較低。因此，CO2氣保焊推廣應用有利于節省能源，可比焊條電弧焊節電50%～60%，從而減少了能源浪費。

（五）焊接工藝參數調節范圍大

CO2氣保焊同一規格尺寸的焊絲可采用焊接工藝參數凋節范圍較大，如Φ1.2mm實心焊絲，其電流調節范圍為80～350A，而使CO2焊接設備、材料具備較好的適應金屬結構產品的變化能力，減少了儲備焊接材料規格和重量，有利于焊接質量控制和管理。

四、CO2氣體保護焊的焊接質量

焊后經外觀檢驗后發現，焊縫的外觀較之手工電弧焊的焊道外觀比預想的要好，基本一次成型，免去了手工電弧焊的清渣等多余工作，減少了焊接人員的勞動強度。有一些焊縫我們通過超聲波檢測，合格率達到了100%。

五、結束語

化肥廠灰庫建設項目通過引進CO2氣體保護焊，向我們展示了一個非常好的結果，擴大了我們的視野，緩解了我單位因采用手工電弧焊不足的局面，在共同努力下，工程項目如期交工，焊接質量得到了建設單位的認可。采用新設備、新技術前期投入可能比較多，風險大，不過從長遠來看利大于弊，隨著產品的規模化，效益會越來越顯著。