試論焊接工藝中二氧化碳保護焊的應用

毛曉軍

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

1 焊接工藝參數的選擇

1.1 焊接電流參數的選擇

焊接作業的開展中，焊接電流是需要關注的一個重點性指標，焊接電流過大或者過小，都不利于焊接質量目標的實現。在很多的焊接任務實施中，為增加熔深，加快焊接效率，就需要有較大的焊接電流，但如果在焊接時的焊接電流過大，易引起咬邊、熔池脫落等方面的問題。根據焊接作業的經驗，焊接作業中如果選用的焊接電流過小，也不利于焊接質量目標的實現，比如，如果焊接作業過小，電弧燃燒的穩定性難以保障，焊接熔合效果不佳且會出現未焊透的情況。因此，在各個焊接作業的開展中，都需要根據焊接的工藝標準，選擇一個最為恰當的焊接電流區間。

1.2 焊接電壓的選擇

二氧化碳保護焊的應用中，對焊接電壓的選擇和控制也尤為重要，事實上，從焊接作業來看，焊接電壓大小反映的也是弧長的大小，在焊接作業的開展中，作業人員要注重弧長的控制，最好將焊接弧長保持在正常范圍內，經由焊接弧長的控制，可達到穩定的短路過渡，減少飛濺現象。一旦在焊接作業中的焊接電壓過小，勢必會減小電弧長度，最終導致焊絲與熔池之間的距離變小，而如果這一距離過小，焊接作業人員在焊接作業的過程中，很難實時觀察到熔池焊接情況，可能會出現熔池金屬被污染而無法及時發現的問題。根據二氧化碳保護焊的應用，焊接電壓有臨界值限制，在這一參數的控制中，需根據焊接要求，綜合電流大小，保障焊接電壓處于正常標準內。

1.3 焊接的速度

焊接作業的開展中，焊接速度也是需要關注的一個方面，焊接速度控制是否科學，將直接影響的是焊接的正反面外觀、焊接質量。根據焊接經驗，在電壓電流都合適的情況下，一旦焊接速度過快，將使得焊道呈凸形，但如果在此基礎上繼續加快焊接速度，焊道將表現為駝峰形。但如果在焊接作業的開展時，焊接速度過小，焊接溶化的金屬會流到電弧前方，在這一情況下，電弧的燃燒地點相對特殊，主要是在溶化的液態金屬上燃燒的，正是因為這種燃燒特點，使得焊縫熔合很難達到最佳的效果。為使得在焊接作業的開展中焊槍可保持均勻移動的狀態，一般要將焊槍直接與焊接線對準，焊接作業開展中，焊槍最好保持40cm/min的移動速率。

1.4 焊絲的伸出長度

焊絲伸出長度也是焊接作業中不可忽略的一個方面，根據焊接經驗，焊絲伸出長度具體為焊槍噴嘴與焊件的距離，這一參數的設置是否得當，同樣會影響到最終的焊接質量。根據焊接經驗，當焊絲的伸出長度越大時，焊絲的熔化速度將顯著增大，焊接速率較快，但因為焊接作業的實施中存在電阻燃的作用，電弧穩定性很難保障，易在焊接作業的開展中出現較多的飛濺物，如果噴嘴距離焊件的距離偏遠，氣體保護的損失巨大，焊接缺陷很難避免。

1.5 保護氣體的流量

在利用二氧化碳保護焊開展焊接作業的過程中，焊接的技術原理利用的是二氧化碳氣體的屏蔽作用，焊接作業開展中，保護作用深受諸多因素的影響，如氣體流量、焊槍與焊件的距離、現場風速，不同因素對焊接保護的影響程度有所不同，為達到最佳的焊接施工效果，參與焊接作業的人員，要詳細了解各個因素對保護效果的影響，采取有針對性的控制措施。通常情況下，氣體流量與焊接電流呈正比，如果焊接作業中采用的是較大的電流，也需適當增加氣體流量。細絲焊時，二氧化碳氣體流量的使用范圍為8～25L/min,通常采用10～15L/min。

2 二氧化碳氣體保護焊操作技術

2.1 焊前清理與裝配定位

在利用二氧化碳保護焊開展焊接作業時，為保障良好的焊接效果，在正式的焊接作業開展之前，需由專業人員來完成焊前清理，并做好裝配定位。針對CO2半自動焊接作業，在焊接施工中對于焊件、焊絲清潔度的要求較高，就需要焊接作業開展時，做好對焊接部位油污等各種雜物的清理。焊接作業的開展中，應根據焊接厚度、結構長度，來開展間隔焊接作業。

2.2 引弧與熄弧

CO2氣體保護焊電弧中，更多地采用的是短路電弧，具體的焊接作業實施中，焊接作業人員要先將電弧焊接到全部的焊絲上，在焊接與母材相接觸時，電源就可給焊接作業提供較大的短路電流支持。引弧過程中，應加強焊絲與焊接件的距離控制，這一距離一般維持在2～3mm之間，具體的操作時，及時將球頭切斷。（如果不剪掉會影響引弧的質量，而且還會引起少量的飛濺。）收弧熄滅后，尤其要保障弧坑被完全填滿，粗絲大電流焊接作業的實施中，熔池沒有完全凍結前，嚴禁直接收起焊槍。

2.3 左焊法和右焊法

根據焊絲的運動方向，還存在著左焊與右焊的區別，兩種焊接方法相比較，如果采用的是左焊法，對電弧的預熱效果相對理想，且在該焊接工藝下的熔深大，焊縫更為美觀，焊接作業人員在整個的焊接工藝應用中，可根據焊接要求有效進行焊縫方向的把握，在CO2氣焊中，左焊法非常適用。在右焊法下，熔池氣體的保護效果較為理想，柞絲的電弧打擊力可逐步將熔池的熔化進入推向后方，但右焊法的應用中，焊道方向的控制困難。

2.4 對接焊縫操作工藝

二氧化碳保護焊的焊接作業實施中，對接焊縫操作也極為重要，在開展這一焊接作業的過程中，需注意以下幾個要點：（1）CO2氣保焊的熔深較大，當板厚不超12mm的情況下，在工形坡口雙面單道焊接中非常有效。當面臨的是開坡口對接接頭焊接時，在坡口較窄的情況下，可采用多層單道焊的方式，但如果坡口較寬，則可采用多層多道焊。（2）焊接作業開展中，當焊槍呈現橫向擺動的狀態下，兩側坡口的熔深要符合要求，以保障焊道的平整度，表現出一定的下凹，盡可能避免中間凸起的問題，只有這樣，才可避免焊縫兩側可與坡口面成一定夾角，減少焊接質量問題的出現。（3）焊接作業的開展中，需加強對每層焊道厚度的有效控制，一般要確保蓋面焊道前一層焊道比母材厚度小一些，避免引起坡口兩側棱邊的熔化，這種情況下，焊接作業的開展中，蓋面可看清坡口的具體情況，使得蓋面工作可順利實施。（4）蓋面焊接作業的實施中，為保障良好的焊接效果，正式的焊接作業實施之前，需將一些不平整的地方充分磨平，且需確保此處焊槍的擺動幅度略微大于填充層，焊槍擺動時的幅度最好保持一致性、速度均勻。

2.5 角焊縫操作工藝

角焊縫的焊接工藝開展中，如果焊接施工不當，也易引起各種的焊接缺陷，為減少各類焊接缺陷的出現，需注意從以下方面來加以焊接管理：（1）加強對焊絲長度的控制，當涉及等厚度焊接作業時，保持焊絲與水平板之間40～50°的夾角，當為不等厚板焊接任務時，焊絲傾角應能使電弧偏向厚板，且板厚越大的情況下，焊絲與板厚之間應保持更大的夾角。（2）針對焊腳為6～8mm的角焊縫，為保障最佳的焊接效果，應采用單層單道焊，焊槍與根部應保持特定的距離；如果為6mm的焊腳焊縫，焊接作業開展中更適宜采用直線移動法；焊腳為8mm的角焊縫，焊接作業中需保持焊槍的橫向擺動。

2.6 二氧化碳保護焊特點

（1）成本低，所需成本為埋弧焊和焊條電弧焊的40%。（2）質量好，由于電弧加熱集中，焊接速度快，所以焊縫的熱影響區和焊件變形小。同時產生裂紋的傾向較小，因此特別適合薄板附件和底座焊接。（3）生產效率高，由于焊絲給送實行了自動化，焊接時電流密度大，而且溶敷系數高，因此提高了生產率。另外焊后沒有焊渣或很少的焊渣，特別是在進行多層焊時，節省了清渣時間。（4）抗銹能力強，二氧化碳氣體保護焊時，采用高硅高錳型焊絲，具有較強的還原和抗銹能力，因此焊縫不易產生氣孔。所以適用于低碳鋼、低合金高強度鋼以及其他合金鋼的焊接。（5）操作性能好，因為是明弧焊，所以能清楚的看到焊接過程的情況，可以隨時發現問題。同時它具有焊條電弧焊的靈活性。特別是在半自動焊時，適宜進行全位置焊接。（6）二氧化碳氣體流量，氣體流量太大時，對焊接熔池的吹力增大，冷卻作用加強，并且會形成氣體紊流，破壞氣體的保護作用，使焊縫易產生氣孔。二氧化碳氣體流量太小時，則氣體層流挺度不強，對熔池的保護作用減弱，因而容易產生氣孔等缺陷。細絲焊時，二氧化碳氣體流量的使用范圍為8～25L/min,通常采用10～15L/min。

3 結語

現階段的焊接作業中，二氧化碳保護焊得到了有效的應用及推廣，這一焊接工藝的發展和應用都相對成熟，但為保障最佳的焊接效果，在焊接作業中需加強焊接的技術管理和質量控制，提高焊接規范性，使二氧化碳焊接工藝的效率得到大的提升。