压力容器焊接中混合气体保护焊的运用

净晓波

【摘要】常见的焊接气体难以满足日益复杂的焊接要求，因此出现了混合气体保护焊的应用。它能够很好的完成各种不同尺寸和材料之间的焊接工作，特别是对于压力容器的焊接有着极大的安全性，出色地完成了压力容器的保护和维修工作。本文通过分析混合气体保护焊在压力容器的焊接及运用，为其进一步推广奠定基础。

【关键词】压力容器焊接；混合气体保护焊

实芯焊丝气保焊是以往工艺中常用的一种产品，该技术也一度得到广泛的推广和运用。但其也存在着很大的弊端，尤其是当相应的高压容器的载荷已达到高强度的负荷状态后，运用实芯焊丝气保焊就有很大的难度。此外，在焊接过程中，会存在强度不等的焊道外凸、焊接飞溅的现象，而实芯焊丝气保焊对于此类现象的出现，尚未进行有效的改善。混合气体保护焊对于电弧燃烧的稳定性有了显著的改善和提高，从而有利于加强焊接的熔合度，减少一定程度的焊接缺陷以及焊接飞溅现象。而对于焊接后的外在成形，焊接后的接头结合度的高低都有着较大的提高。

1. 焊接工艺的研究

1.1保护气体的选择

为了避免纯二氧化碳保护焊存在的各项弊端，混合气体保护焊中添加Ar气体。有了此种气体，在压力容器焊接过程中的电弧燃烧能够更加稳定，而焊接飞溅的现象也得到很大程度的减少，焊接后的制品在外观上效果更佳，此外还能起到有效的抗氧化性效果。

1.2焊丝的选择

对于焊丝的选择，首先要注意的是合金在燃烧是否会存在烧损现象，焊缝的塑性和韧性是否加强，是否能到达元素气体的充分脱氧。经过一系列的比较，我们选择ER50 -3B焊丝，该焊丝对于Si、Mn 元素的比例情况作出了改变，从而对于上述现象的避免或是加强都有显著效应。

2. 混合气体保护焊的主要特点

混合气体保护焊作为焊接链上的新种类， 吸取了纯二氧化碳和纯Ar这两种混合气体保护焊的优势，还避免了其不足所在。因其技术的进步是建立二氧化碳焊的基础上，因而其电弧具有更深的穿透性能，而其焊缝可到深度也较以往更强，从而达到焊接层数变少的目的。此外，由于焊接所产生的热范围小，氢所占比重较低，对于焊接后牢固性的加强发挥很大作用。混合气体保护焊的缺点在于易产生较多的焊接气孔，并造成大量焊接飞溅。由于含有二氧化碳的成分，在电弧的效用后易形成CO气孔，此外，空气中本身所有的氮在焊接过程中也会产生相应的氮气孔。

3. 混合气体保护焊在压力容器焊接中的应用

3.1混合气体保护焊用于压力容器的优势

与传统意义上的保护焊相比，气体保护焊在焊接过程中能够更好的避免热量散失，焊口凹陷等，从而使焊口具有更高的融合性， 并且大大提高了焊接效率，是对当前焊接制作的一个很好的完善和发展。将此种焊接技术的运用范围扩大，可以在很大程度上提高焊接的生产效率，减少工人的劳动成本，减少焊接时长，从而获得更多的生产利益。

3.2焊接规范的确定

熔滴过渡在富氢混合气体保护焊方法的使用中，有脉冲过渡、短路过渡、喷射过渡三种过渡形式。而选择使用短路过渡形式能更符合压力容器的使用材料以及结构特点。选择的焊接电压的高低是至关重要的，因为焊丝的直径范围大小决定着电流调节范围的，所以在一定的焊丝直径和焊接电流下，焊接电压决定了电弧的电弧长度及其熔滴的过渡形式。当出现电压过高的情况时，短路过渡将会变成上扰排斥过渡，其飞溅也大，可见电流的选择必须合适，并能与电压相适配，只有这样短路过渡才能获得成功。

3.3混合气体保护焊用于压力容器焊接

当使用小电流、低电压规范，其保护气体构成为80%Ar-20%二氧化碳，熔滴过渡的形式与二氧化碳焊的熔滴形式相同，都为短路过渡形式。我们使用示波器来观察焊接电流、电弧电压波形，可以明显地观察到比二氧化碳焊更均匀、稳定，并且熔滴与熔池均较稳定，断弧及冲击现象较少，规律更明显，周期稳定基本基本不变，波动幅度也小。采用收集法来测定飞溅量的实验，得出气体的配比不仅对熔滴过渡有影响，也对飞溅的影响很大。气体配比对飞溅率的影响：Ar气含量加大，飞溅率降低，而且75%-85%Ar气含量范围内下降达到最快，Ar气的含量再次提高则飞溅率会平缓地下降。当小规范的短路过渡混合气体保护焊气体配比Ar：二氧化碳为80：20的时候，从焊缝成形和焊缝质量角度来看达到最好效果，这个时候不但使气体带氧化性，克服了表面张力大、电弧飘移等问题，而且电弧也有电弧轴向力大、飞溅小、电弧燃烧稳定等明显的Ar弧性质，金属流动性好，熔深呈现弧形，从而使得焊缝更加的致密。二氧化碳焊缝有很强的熔深度，焊接后的焊面成形效果好，产生的瑕疵少，具有很高的焊接质量。过去的生产中经常使用H08Mn2SiA及H08Mn2Si这两个钢号，但在这两个钢号中规定了对 Mn的限量，由于Mn的比重较大，导致焊接工艺中存在焊缝韧度低的问题，从而影响了焊缝整体的质量。此外，由于Mn/Si的含量比重高，所以部分人认为二氧化碳焊不能适用于锅炉、受压容器的焊接。为了满足工艺制造中对焊缝韧性度的要求，在焊接过程中始终遵循一个原则，对于Mn含量高的焊丝用来焊接二氧化碳；对于Mn含量低的焊丝用来焊接富氩，根据其不同的Mn含量对号入座选择焊接对象，从而最大程度的保证工艺产品质量。

4.总结

将混合气体保护焊运用在压力容器的焊接中，可在生产制造中取得很好的效益，从焊工培训项目、焊接制作的测评到工艺产品的制作培训都有很好的成效及相关的技术进步。此外，因为混合气体保护焊与传统意义上的保护焊相比有着不一样的制作手法，并且电工在操作上也会采取相应的焊接手段，因而运用此种焊接技术的焊工必须在严格的训练取证之后才可以上岗就职，而大量使用此种焊接手段的前提是焊丝匹配必须到位，此外要使用配比完善的气体。

5.参考文献

[1] 陈忠明 压力容器焊接中混合气体保护焊的运用 2014，（1）

[2] 王天宁 富氩混合气体保护焊在压力容器受压焊缝中应用的工艺研究 2002，（1）