CO2氣保焊在承壓設備制造中的應用

王建才

摘要：在進行承壓設備制造過程中，需要采用先進的保護焊技術，才能避免承壓設備出現裂紋，而一旦承壓設備出現裂紋，致使承壓設備的密封性以及塑性等性能降低，影響到承壓設備正常使用。為提升承壓設備的綜合性能，本文圍繞CO氣體保護焊在承壓設備制造中的應用效果展開討論，同時借助RT+UT檢測技術對焊接位置出現的裂紋進行檢測，以此為承壓設備應用CO氣體保護焊技術提供參考依據。

關鍵詞：氣保焊;彎曲試驗;裂紋;焊接缺陷

前言

根據《承壓設備用焊接材料訂貨技術條件》NB/T47018-2011標準，在承壓設備焊接過程中，盡管經常采用實心氣保護焊絲技術，但是該技術由于力學性能以及彎曲性能，致使承壓設備焊接時容易出現裂紋等質量問題。目前，CO氣體保護焊技術成為承壓設備焊接操作廣泛應用的技術，可有效避免焊接時出現的裂紋的等缺陷問題。

1焊接試驗方案

1.1試驗設備、母材及焊材

進入到焊接試驗的準備階段，使用某公司型號為NBC-500的焊機，焊絲型號為ER50-6，該型號焊絲直徑為1.2mm。此外，選用的母材為低合金鋼，型號為Q345R，按照試驗要求使用三種厚度材料，分為6mm、14mm以及28mm，在焊接過程中選用CO保護氣體，其中CO含量占20%，Ar含量占80%。

1.2焊接試件編排方案

進入到焊接試件的編排方案環節，根據編排方案要求，挑選焊接操作熟練的工人進行焊接。使用V型底層焊道技術，需要將主要焊道的焊接速度控制在每分鐘30公分，同時電壓為24V、電流為180A。其它焊道焊接速度相同，但是電壓為30V、電流為250A。

2焊接試驗結果和分析

2.1焊縫外觀

使用CO氣體保護焊技術對承壓設備進行焊接操作，在CO氣體與Ar氣體混合過程中，將CO氣體原有的物理性質進行轉變，此時在焊接過程中會出現較小的飛濺情況，同時還能有效控制焊接形狀。采用RT檢測技術對焊接外觀進行檢測，得出焊接效果和質量符合RT-Ⅲ級標準。

2.2拉伸及沖擊試驗

對承壓設備焊接位置進行拉伸和沖擊試驗時，根據抗拉強度標準，在檢測時發現焊縫存在的斷裂問題，通常是由少數的母材引發的。在焊接過程中將CO氣體與Ar氣體混合，形成的新的焊接環境，可有效提升焊接位置的抗拉強度，并符合抗拉強度數值，同時型號為Q345R母材的抗拉強度，均符合抗拉標準。在混合氣體內，Ar氣體的物理性質，可有效將焊接時產生的沖擊能量進行吸附，以此提升CO氣體的保護焊效果。根據試驗得到的數據可知，產生的沖擊能量最小值為85J，低于標準中34J。

2.3彎曲試驗

對承壓設備的焊接位置進行彎曲試驗時，由于焊接過程產生的高溫，導致焊接位置出現彎曲裂紋情況。在對彎曲位置出現的裂紋進行分析發現，主要集中在V型坡口單面以及熔合線兩處位置。在對V型坡口單面裂紋進行彎曲試驗時，使用5倍放大鏡，對裂紋的起始位置以及受彎部位出現的缺陷進行分析，通常在彎曲位置的表面出現較多小型剪切唇，在中部會出現粗糙的裂紋擴展區，直至最內側出現斷裂情況。

對焊接位置出現的彎曲情況，通過RT技術進行檢測時，由于檢測符合RT-Ⅲ級標準，但是焊接位置仍存在較為明顯的圓形缺陷情況，而對熔合線位置焊接情況進行檢測時，借助RT技術無法檢測到缺陷，隨后對檢測過程進行分析可知，由于RT技術使用的投照角度以及林敏度等因素影響，未能在RT底片上檢測出缺陷。在對兩組彎曲試驗進行對比可知，V型斷口出現典型的韌性開裂情況，證明該焊接位置存在大量的氣孔，但是表面較為光滑。而在熔合線位置，由于雜質較多，受到焊接位置不同物質組成密度發生變化的影響，導致焊接位置出現氣孔。

2.4避免氣保焊產生缺陷的措施

在進行承壓設備焊接時，使用CO氣體保護焊技術，不僅需要對焊接位置出現的彎曲情況進行檢測，以便避免在焊接時出現缺陷，還應要求焊接人員嚴格的操作，保證焊接任務順利完成。工作人員在焊接過程中，應根據基礎操作要求，防止由于操作失誤導致焊接位置存在缺陷。工作人員應對以下兩方面操作進行嚴格的控制：一，應保證焊接時焊縫的熔深、焊道等性質，根據焊接質量要求，以及焊縫工藝參數，將焊接電流、電壓以及焊接速度等，控制在有效的范圍內。此外，工作人員應根據承壓設備性能，將焊接工藝參數確定在最佳狀態，并在焊接時保證焊接質量和強度符合檢測標準;二，在CO氣體保護焊技術中，使用規格較細的焊絲，此時會產生較大的電流密度，同時焊接時焊條和設備材料較快的進入到融化狀態，導致焊接位置極易出現未熔合等情況，并且在地層焊道位置，還會出現燒穿等問題。為保證獲得良好的焊接效果，工作人員應采用左、右焊接操作方法，將焊接過程中擺動幅度控制在合理的范圍內，通常情況下將擺動幅度與噴嘴內徑保持在1.5倍的關系。在完成焊接操作后，工作人員應對焊接位置進行彎曲試驗，待符合試驗標準后，才能承壓設備投入使用。

結論

綜上所述，在承壓設備制造過程中，采用CO氣體保護焊技術，可有效提升焊接強度等質量性能的同時，避免焊接位置存質量缺陷。此外，根據CO氣體保護焊技術操作要求，工作人員應做好焊接準備工作，選用合適的母材、焊絲等材料，并根據檢測要求，使用RT檢測技術，對焊接位置可能存在的缺陷進行有效的檢測，以此提升承壓設備焊接位置的抗壓性能。

參考文獻：

[1] 劉興梅.CO2氣體保護焊在框架結構生產中的應用[J].冶金設備管理與維修（2）：16-17.

[2] 李隆駿，古朋贊，洪君華.CO2氣保焊在承壓設備制造中的應用[J].電焊機（7）.

（作者單位：中油管道機械制造有限責任公司焊接技術研究所）