CO2气保焊在承压设备制造中的应用

王建才

摘要：在进行承压设备制造过程中，需要采用先进的保护焊技术，才能避免承压设备出现裂纹，而一旦承压设备出现裂纹，致使承压设备的密封性以及塑性等性能降低，影响到承压设备正常使用。为提升承压设备的综合性能，本文围绕CO气体保护焊在承压设备制造中的应用效果展开讨论，同时借助RT+UT检测技术对焊接位置出现的裂纹进行检测，以此为承压设备应用CO气体保护焊技术提供参考依据。

关键词：气保焊;弯曲试验;裂纹;焊接缺陷

前言

根据《承压设备用焊接材料订货技术条件》NB/T47018-2011标准，在承压设备焊接过程中，尽管经常采用实心气保护焊丝技术，但是该技术由于力学性能以及弯曲性能，致使承压设备焊接时容易出现裂纹等质量问题。目前，CO气体保护焊技术成为承压设备焊接操作广泛应用的技术，可有效避免焊接时出现的裂纹的等缺陷问题。

1焊接试验方案

1.1试验设备、母材及焊材

进入到焊接试验的准备阶段，使用某公司型号为NBC-500的焊机，焊丝型号为ER50-6，该型号焊丝直径为1.2mm。此外，选用的母材为低合金钢，型号为Q345R，按照试验要求使用三种厚度材料，分为6mm、14mm以及28mm，在焊接过程中选用CO保护气体，其中CO含量占20%，Ar含量占80%。

1.2焊接试件编排方案

进入到焊接试件的编排方案环节，根据编排方案要求，挑选焊接操作熟练的工人进行焊接。使用V型底层焊道技术，需要将主要焊道的焊接速度控制在每分钟30公分，同时电压为24V、电流为180A。其它焊道焊接速度相同，但是电压为30V、电流为250A。

2焊接试验结果和分析

2.1焊缝外观

使用CO气体保护焊技术对承压设备进行焊接操作，在CO气体与Ar气体混合过程中，将CO气体原有的物理性质进行转变，此时在焊接过程中会出现较小的飞溅情况，同时还能有效控制焊接形状。采用RT检测技术对焊接外观进行检测，得出焊接效果和质量符合RT-Ⅲ级标准。

2.2拉伸及冲击试验

对承压设备焊接位置进行拉伸和冲击试验时，根据抗拉强度标准，在检测时发现焊缝存在的断裂问题，通常是由少数的母材引发的。在焊接过程中将CO气体与Ar气体混合，形成的新的焊接环境，可有效提升焊接位置的抗拉强度，并符合抗拉强度数值，同时型号为Q345R母材的抗拉强度，均符合抗拉标准。在混合气体内，Ar气体的物理性质，可有效将焊接时产生的冲击能量进行吸附，以此提升CO气体的保护焊效果。根据试验得到的数据可知，产生的冲击能量最小值为85J，低于标准中34J。

2.3弯曲试验

对承压设备的焊接位置进行弯曲试验时，由于焊接过程产生的高温，导致焊接位置出现弯曲裂纹情况。在对弯曲位置出现的裂纹进行分析发现，主要集中在V型坡口单面以及熔合线两处位置。在对V型坡口单面裂纹进行弯曲试验时，使用5倍放大镜，对裂纹的起始位置以及受弯部位出现的缺陷进行分析，通常在弯曲位置的表面出现较多小型剪切唇，在中部会出现粗糙的裂纹扩展区，直至最内侧出现断裂情况。

对焊接位置出现的弯曲情况，通过RT技术进行检测时，由于检测符合RT-Ⅲ级标准，但是焊接位置仍存在较为明显的圓形缺陷情况，而对熔合线位置焊接情况进行检测时，借助RT技术无法检测到缺陷，随后对检测过程进行分析可知，由于RT技术使用的投照角度以及林敏度等因素影响，未能在RT底片上检测出缺陷。在对两组弯曲试验进行对比可知，V型断口出现典型的韧性开裂情况，证明该焊接位置存在大量的气孔，但是表面较为光滑。而在熔合线位置，由于杂质较多，受到焊接位置不同物质组成密度发生变化的影响，导致焊接位置出现气孔。

2.4避免气保焊产生缺陷的措施

在进行承压设备焊接时，使用CO气体保护焊技术，不仅需要对焊接位置出现的弯曲情况进行检测，以便避免在焊接时出现缺陷，还应要求焊接人员严格的操作，保证焊接任务顺利完成。工作人员在焊接过程中，应根据基础操作要求，防止由于操作失误导致焊接位置存在缺陷。工作人员应对以下两方面操作进行严格的控制：一，应保证焊接时焊缝的熔深、焊道等性质，根据焊接质量要求，以及焊缝工艺参数，将焊接电流、电压以及焊接速度等，控制在有效的范围内。此外，工作人员应根据承压设备性能，将焊接工艺参数确定在最佳状态，并在焊接时保证焊接质量和强度符合检测标准;二，在CO气体保护焊技术中，使用规格较细的焊丝，此时会产生较大的电流密度，同时焊接时焊条和设备材料较快的进入到融化状态，导致焊接位置极易出现未熔合等情况，并且在地层焊道位置，还会出现烧穿等问题。为保证获得良好的焊接效果，工作人员应采用左、右焊接操作方法，将焊接过程中摆动幅度控制在合理的范围内，通常情况下将摆动幅度与喷嘴内径保持在1.5倍的关系。在完成焊接操作后，工作人员应对焊接位置进行弯曲试验，待符合试验标准后，才能承压设备投入使用。

结论

综上所述，在承压设备制造过程中，采用CO气体保护焊技术，可有效提升焊接强度等质量性能的同时，避免焊接位置存质量缺陷。此外，根据CO气体保护焊技术操作要求，工作人员应做好焊接准备工作，选用合适的母材、焊丝等材料，并根据检测要求，使用RT检测技术，对焊接位置可能存在的缺陷进行有效的检测，以此提升承压设备焊接位置的抗压性能。

参考文献：

[1] 刘兴梅.CO2气体保护焊在框架结构生产中的应用[J].冶金设备管理与维修（2）：16-17.

[2] 李隆骏，古朋赞，洪君华.CO2气保焊在承压设备制造中的应用[J].电焊机（7）.

（作者单位：中油管道机械制造有限责任公司焊接技术研究所）