CO2半自動焊改進技術研究

桑梓心

CO2半自動焊改進技術研究

桑梓心

通過對CO2半自動焊在10×104m3儲罐底板焊接過程中發現的一些問題進行改進和研究，在確保焊接質量的前提下提高焊接效率，并降低了勞動強度，解決了CO2半自動焊焊接效率低下，勞動強度高的難題。并成功的應用于后期的10×104m3儲罐底板的焊接，為大容量儲罐底板的焊接積累了相關經驗。

近年來，隨著全球原油價格的不斷走低，為加大原油儲備量，多地陸續建設了多處10×104m3原油儲備罐區。10×104m3原油儲罐具有焊接量大，質量要求高等特點。

本文依托中石油國際儲備庫項目，對CO2半自動焊在儲罐底板焊接上出現的一系列問題進行了改進和研究，通過一系列對比試驗確定了改進后的實際操作方法，取得了良好的焊接質量，提高了勞動效率。

1. 母材焊接性

焊接工藝評定用母材為Q235B，其化學成分與力學性能如表1和表2所示。

Q235B屬于碳鋼類母材，焊接性良好。適用于碳鋼的焊接方法很多，如焊條電弧焊、實芯和藥芯焊絲埋弧焊、 實芯和藥芯焊絲CO2氣體保護焊、富氬混合氣體（Ar+少量CO2氣體）保護焊等，幾乎所有焊接方法，都可以焊接碳鋼。

2. 焊接工藝評定

（1）焊接方法及焊接材料的選用 針對現場儲罐底板焊接和安裝的要求，為了提高焊接效率，儲罐底板打底層焊縫最終選用了實芯焊絲CO2氣體保護焊。焊接材料焊絲選用ER50—6，主要化學成分如表3所示。

（2）坡口類形及焊接層次 焊評用試板坡口形式如圖1所示， 焊接層數和道數如圖2所示。

表1 Q235B的化學成分

表2 Q235B的力學性能

表3 焊接材料主要化學成分（質量分數） （%）

圖1 坡口形式

圖2 焊接層數和道數

（3）焊接準備及參數 進行焊評試驗的試件規格為200mm×300mm×12mm，坡口為單V形，焊接位置為3G，焊接方向為向上焊，焊接參數如表4所示。

（4）焊后檢測及試驗 試板焊接完成后按照NB/T47014—2011《承壓設備焊接工藝評定》的相關要求進行了外觀檢查、無損檢測和力學性能試驗。

經檢查發現試板焊縫成形美

觀，無咬邊、氣孔、表面夾渣和裂紋等缺陷；經射線檢測，依據JB4730.2—2005《承壓設備無損檢測 射線檢測》標準評定，達到Ⅰ級標準，評定合格。

經測試，試板焊接接頭的抗拉強度和彎曲性能均符合相關標準要求。

表4 焊接參數

3. 實踐與應用

（1）問題發現 在油罐底板（中輻板）的焊接過程中發現，采用傳統的CO2半自動焊焊接時（見圖3），不僅焊接效率低，而且焊接質量受環境影響很大。

（2）改進措施 改進前我們使用焊工手握焊槍的傳統操作方法進行焊接。所使用的焊接設備為IGBT逆變CO2/MAG半自動焊機NB—500Ⅲ，焊絲為CHW50—C6、φ1.2mm，焊接部位為10×104m3油罐底板中幅板打底層焊接。

改進后在原有設備基礎上增加一臺半自動火焰切割機、半自動火焰切割機導軌（導軌規格根據現場實際確定）及一個擋風框，改進后的CO2半自動焊焊接以及焊接設備如圖4所示。

擋風框固定在行走小車上。另外，為減少因刮風對焊接的影響，在擋風框下部與罐底板接觸的部位可增加一環摩擦力較小的橡膠皮，以減小焊槍附近的空氣流動。主要改進設備和工具型號如下：半自動火焰切割機型號為CG1—30，擋風框尺寸為480mm×200mm×180mm。在采用行走小車焊接時，焊機長焊、短焊檔開關撥至長焊檔進行連續焊接。

（3）改進前后效果對比 經過兩個罐區的試驗對比，我們發現改進前由于焊工用手握焊槍，隨著時間的影響，焊槍行走的高度以及行走的速度會出現層次不齊的現象，由于人為原因，還會出現很多接頭，從而影響到焊縫的成形以及焊道的質量。

改進后由于焊槍固定，行走速度被小車控制，只要開始調整好焊接參數，在以后焊接中焊道成形會很均勻，并且減少了焊接接頭，使焊縫成形非常美觀。具體對比效果如表5所示。

通過表5中的對比數據不難發現，改進后的施工工藝不僅在焊接速度上有了很大的提高，在焊接接頭數量、焊接成形、焊接成本、勞動強度、環境對焊接的影響以及焊接質量等方面都有了很大提高。

因此，通過兩個罐區的對比試驗，我們決定在后續罐區儲罐底板焊接時均采用了上述改進后的方法，取得了良好的效果，節約了施工成本約100萬元。

4. 結語

通過本次焊接施工工藝的優化改進，我們在施工質量和施工成本等方面均取得了較好的效果。

改進后的焊接施工工序應用于我單位承接的原油儲備罐區，焊接質量全部達到了設計的要求。該裝置于2010年10月交付使用，截止目前儲罐的焊接質量均未發現任何問題，得到了用戶的一致好評。

圖3 改進前的CO2半自動焊焊接

圖4 改進后的CO2半自動焊焊接

表5 改進前后效果對比（以焊接一條長30m焊縫為例）

桑梓心，中國石油天然氣第六建設公司。