壓力容器焊接中混合氣體保護焊的運用

凈曉波

【摘要】常見的焊接氣體難以滿足日益復雜的焊接要求，因此出現了混合氣體保護焊的應用。它能夠很好的完成各種不同尺寸和材料之間的焊接工作，特別是對于壓力容器的焊接有著極大的安全性，出色地完成了壓力容器的保護和維修工作。本文通過分析混合氣體保護焊在壓力容器的焊接及運用，為其進一步推廣奠定基礎。

【關鍵詞】壓力容器焊接；混合氣體保護焊

實芯焊絲氣保焊是以往工藝中常用的一種產品，該技術也一度得到廣泛的推廣和運用。但其也存在著很大的弊端，尤其是當相應的高壓容器的載荷已達到高強度的負荷狀態后，運用實芯焊絲氣保焊就有很大的難度。此外，在焊接過程中，會存在強度不等的焊道外凸、焊接飛濺的現象，而實芯焊絲氣保焊對于此類現象的出現，尚未進行有效的改善?；旌蠚怏w保護焊對于電弧燃燒的穩定性有了顯著的改善和提高，從而有利于加強焊接的熔合度，減少一定程度的焊接缺陷以及焊接飛濺現象。而對于焊接后的外在成形，焊接后的接頭結合度的高低都有著較大的提高。

1. 焊接工藝的研究

1.1保護氣體的選擇

為了避免純二氧化碳保護焊存在的各項弊端，混合氣體保護焊中添加Ar氣體。有了此種氣體，在壓力容器焊接過程中的電弧燃燒能夠更加穩定，而焊接飛濺的現象也得到很大程度的減少，焊接后的制品在外觀上效果更佳，此外還能起到有效的抗氧化性效果。

1.2焊絲的選擇

對于焊絲的選擇，首先要注意的是合金在燃燒是否會存在燒損現象，焊縫的塑性和韌性是否加強，是否能到達元素氣體的充分脫氧。經過一系列的比較，我們選擇ER50 -3B焊絲，該焊絲對于Si、Mn 元素的比例情況作出了改變，從而對于上述現象的避免或是加強都有顯著效應。

2. 混合氣體保護焊的主要特點

混合氣體保護焊作為焊接鏈上的新種類， 吸取了純二氧化碳和純Ar這兩種混合氣體保護焊的優勢，還避免了其不足所在。因其技術的進步是建立二氧化碳焊的基礎上，因而其電弧具有更深的穿透性能，而其焊縫可到深度也較以往更強，從而達到焊接層數變少的目的。此外，由于焊接所產生的熱范圍小，氫所占比重較低，對于焊接后牢固性的加強發揮很大作用?；旌蠚怏w保護焊的缺點在于易產生較多的焊接氣孔，并造成大量焊接飛濺。由于含有二氧化碳的成分，在電弧的效用后易形成CO氣孔，此外，空氣中本身所有的氮在焊接過程中也會產生相應的氮氣孔。

3. 混合氣體保護焊在壓力容器焊接中的應用

3.1混合氣體保護焊用于壓力容器的優勢

與傳統意義上的保護焊相比，氣體保護焊在焊接過程中能夠更好的避免熱量散失，焊口凹陷等，從而使焊口具有更高的融合性， 并且大大提高了焊接效率，是對當前焊接制作的一個很好的完善和發展。將此種焊接技術的運用范圍擴大，可以在很大程度上提高焊接的生產效率，減少工人的勞動成本，減少焊接時長，從而獲得更多的生產利益。

3.2焊接規范的確定

熔滴過渡在富氫混合氣體保護焊方法的使用中，有脈沖過渡、短路過渡、噴射過渡三種過渡形式。而選擇使用短路過渡形式能更符合壓力容器的使用材料以及結構特點。選擇的焊接電壓的高低是至關重要的，因為焊絲的直徑范圍大小決定著電流調節范圍的，所以在一定的焊絲直徑和焊接電流下，焊接電壓決定了電弧的電弧長度及其熔滴的過渡形式。當出現電壓過高的情況時，短路過渡將會變成上擾排斥過渡，其飛濺也大，可見電流的選擇必須合適，并能與電壓相適配，只有這樣短路過渡才能獲得成功。

3.3混合氣體保護焊用于壓力容器焊接

當使用小電流、低電壓規范，其保護氣體構成為80%Ar-20%二氧化碳，熔滴過渡的形式與二氧化碳焊的熔滴形式相同，都為短路過渡形式。我們使用示波器來觀察焊接電流、電弧電壓波形，可以明顯地觀察到比二氧化碳焊更均勻、穩定，并且熔滴與熔池均較穩定，斷弧及沖擊現象較少，規律更明顯，周期穩定基本基本不變，波動幅度也小。采用收集法來測定飛濺量的實驗，得出氣體的配比不僅對熔滴過渡有影響，也對飛濺的影響很大。氣體配比對飛濺率的影響：Ar氣含量加大，飛濺率降低，而且75%-85%Ar氣含量范圍內下降達到最快，Ar氣的含量再次提高則飛濺率會平緩地下降。當小規范的短路過渡混合氣體保護焊氣體配比Ar：二氧化碳為80：20的時候，從焊縫成形和焊縫質量角度來看達到最好效果，這個時候不但使氣體帶氧化性，克服了表面張力大、電弧飄移等問題，而且電弧也有電弧軸向力大、飛濺小、電弧燃燒穩定等明顯的Ar弧性質，金屬流動性好，熔深呈現弧形，從而使得焊縫更加的致密。二氧化碳焊縫有很強的熔深度，焊接后的焊面成形效果好，產生的瑕疵少，具有很高的焊接質量。過去的生產中經常使用H08Mn2SiA及H08Mn2Si這兩個鋼號，但在這兩個鋼號中規定了對 Mn的限量，由于Mn的比重較大，導致焊接工藝中存在焊縫韌度低的問題，從而影響了焊縫整體的質量。此外，由于Mn/Si的含量比重高，所以部分人認為二氧化碳焊不能適用于鍋爐、受壓容器的焊接。為了滿足工藝制造中對焊縫韌性度的要求，在焊接過程中始終遵循一個原則，對于Mn含量高的焊絲用來焊接二氧化碳；對于Mn含量低的焊絲用來焊接富氬，根據其不同的Mn含量對號入座選擇焊接對象，從而最大程度的保證工藝產品質量。

4.總結

將混合氣體保護焊運用在壓力容器的焊接中，可在生產制造中取得很好的效益，從焊工培訓項目、焊接制作的測評到工藝產品的制作培訓都有很好的成效及相關的技術進步。此外，因為混合氣體保護焊與傳統意義上的保護焊相比有著不一樣的制作手法，并且電工在操作上也會采取相應的焊接手段，因而運用此種焊接技術的焊工必須在嚴格的訓練取證之后才可以上崗就職，而大量使用此種焊接手段的前提是焊絲匹配必須到位，此外要使用配比完善的氣體。

5.參考文獻

[1] 陳忠明 壓力容器焊接中混合氣體保護焊的運用 2014，（1）

[2] 王天寧 富氬混合氣體保護焊在壓力容器受壓焊縫中應用的工藝研究 2002，（1）