實芯焊絲CO2焊+埋弧焊混合焊工藝探討

王海東

目前大多數船廠20mm以下的板材采用等離子切割，垂直度不能保證，容易產生自然坡口；采用火焰切割薄板容易產生變形，裝配間隙難以控制。埋弧焊對板的裝配間隙有嚴格的要求，當間隙＞1mm時，直接采用埋弧焊就有可能焊穿，通常采用CO2藥芯焊絲氣體保護焊或焊條電弧焊打底焊，藥渣就會進入板縫間隙中，因渣系的不兼容，即使大電流大熔深，藥渣也不能完全析出，焊縫容易產生夾渣，為了避免產生夾渣，反面通常采用碳弧氣刨，浪費焊材和工時。鑒于此，采用混合焊工藝能夠解決上述問題。

1. 坡口設計

坡口設計直接影響焊縫質量和工作效率，坡口太大，浪費焊材和工時，坡口太小和留根太大將導致未焊透和未熔合。通常板厚＜13mm不需開坡口，板厚13~24mm開Y形坡口，板厚＞24mm開X形坡口，具體設計如表1所示。

2. 焊前準備

將坡口兩側20mm范圍內打磨見光澤（見圖1）。十字處50mm內禁止定位焊，距引弧板、引出板50mm內禁止定位焊。定位焊、打底焊質量與正式焊縫相同。定位焊的高度：I形坡口＜3mm，其他坡口＜4mm；定位焊的長度：普通鋼＞30mm，高強度鋼＞50mm；間距300~500mm，具體長度根據板厚確定。引弧板、引出板厚度與母材厚度一致，尺寸≥100mm×100mm，裝配要求如圖2所示。定位焊結束后，把拼板產生的碼腳磨除，定位焊位置打磨干凈。

3. 焊接

焊前檢查板縫間隙是否＞1mm，對＞1mm的位置采用CO2實芯焊絲打底焊，使用20%CO2+80%Ar混合氣體，增加焊縫的熔深，減少焊接飛濺。I形坡口間隙＞3mm時，定位焊后應在正面碳弧氣刨（即先定位焊，在其他位置碳弧氣刨，打磨后，再定位焊，刨除原定位焊點）。實芯焊絲焊接時，坡口兩側明顯停留，避免焊穿，收弧時應回焊10mm，填滿弧坑，避免產生裂紋。打底結束后，采用埋弧焊填充，填充比無間隙焊縫電流小10%~20%，避免焊穿。其他層焊接參數與正常焊接一致，反面無需碳弧氣刨，直接焊接。

表1 坡口設計

圖1 打磨范圍

圖2 裝配要求

采用該工藝對板厚13mm、間隙1.5mm，板厚18mm、間隙3mm高強度鋼（EH36）板進行了焊接，焊接參數如表2所示。焊接完畢后進行100%RT、MT無損檢測，結果符合CBT 3558—2011、 CBT 3958—2004要求，按照美國船級社《材料與焊接規范》2015進行力學性能試驗，結果符合規范要求，具體指標如表3所示。

4. 結語

實芯焊絲CO2焊+埋弧焊混合焊工藝通過了美國船級社（ABS）認可。該工藝解決了間隙大、精度達不到要求的問題，反面可直接焊接，大大減少了碳弧氣刨工作量，不僅節約了焊材，而且提高了焊接質量和工作效率，是比較理想的焊接方法之一。

表2 焊接參數

表3 力學性能指標

[1] 中國機械工程學會.焊接手冊[M].北京：機械工業出版社,1992.