浅谈压力容器持证焊工考试气体保护焊板板立焊焊接工艺

赵治波 王刚 朱益民 李圣东

摘  要： 锅炉、压力容器等属于特种设备，根据《特种设备安全监察条例》规定，从事其焊接工作的操作人员需要持证上岗，且持证项目要与所从事焊接的项目对应。各持证项都要进行实践操作考试，考试合格方可从事相应的工作。现以特种设备焊接操作人员考核项目GMAW-FeⅡ-3G-14-FefS-11/15为例，讲述板对板立焊位置焊接工艺参数、操作手法及注意事项，特别是在打底焊时采用了向下立焊法，焊接效果更好。

关键词：压力容器、GMAW-FeⅡ-3G-14-FefS-11/15、板对板、立焊、焊接工艺

引言

特种设备焊接操作人员需要进行相应项目考试，TSG Z6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》的要求中明確规定了考试各事项。GMAW-FeⅡ-3G-Fsfs-11/15 就是一种持证焊工持证项目。其考核项目含义为表示焊接方法为手工CO2气体保护焊，钢板厚度为14mm的Q345R（或Q345）对接焊缝立焊试件，单面焊双面成型，背面无保护气体，采用喷射弧施焊，试件全焊透，填充金属为实芯焊丝。

1 焊接质量要求

根据TSG Z6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》的要求，试件检验为外观检查、射线检测和弯曲试验

（1）外观检查

焊缝表面：不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔、焊瘤和未焊透，咬边深度≤0.5mm、两侧咬边总长度不得超过焊缝总长的10%，背面凹坑深度不大于2mm、总长度不超过焊缝长度的10%。

焊缝外形尺寸：焊缝余高0-4mm，焊缝余高差≤3，焊缝宽度比坡口每侧增宽0.5-2.5mm、宽度差≤3mm，焊缝边缘直线度≤2mm，背面余高≤3mm。

试件外形尺寸：焊后变形角度≤3°，错边量≤1.4mm。

（2）射线检测

试件的射线检测按照NB/T47013.2《承压设备无损检测》标准进行，射线检测技术不低于AB级，焊缝质量等级不低于Ⅱ级 （焊接接头内不允许存在裂纹、未熔合，双面焊以及加垫板单面焊中的未焊透）。

（3）弯曲试验

弯曲试验参照GB/T2653《焊接接头弯曲实验方法》进行2件试样侧弯，拉伸面上的焊缝和热影响区内，沿任何方向不得有单条长度大于3mm的开口缺陷。

2 焊前准备

（1）焊接试件材料、规格

试件材质 Q345（Q345R）δ14mm钢板剪板机剪切下料（2件），尺寸300mm×100mm，试件校直后机加工加工单边V形破口，如下图

（2）磨光机修磨钝边，其尺寸为0.5-1mm ，可自己调整，无毛刺。

（3）试件焊接前需要清理破口及其两侧20mm范围内的油污、铁锈，直至露出金属光泽。

（4）试件点装装配焊接开始端间隙为3.2mm，最终端为4.0mm，错变量≤1.2mm。

（5）定位焊采用与焊接件相同的焊材，在试件反面距两端20mm之内进行，焊缝长度为10-15mm，并将试件固定在焊接支架上。

（6）试件要预置反变形量为3°-4°。

（7）准备錾子、钢丝刷等工具。

3 焊接工艺及操作

（1）焊接设备选择

焊机型号NBC-500型（最大焊接电流500A），直流反接（工件接焊机负极，焊枪接焊机正极）。

（2）焊接材料选择

焊材要根据焊接工件材质选择，其选择原则同时要符合以下条件：CO2气体保护焊所用材料包括母材、焊丝和保护气体。母材的力学性能和化学成分应符合国家标准的有关规定，并有质量合格证明书，方准使用。焊接材料根据试件材质选择焊丝型号为ER50-6（H08Mn2SiA），直径1.2mm。

CO2气体保护焊所用保护气体的纯度应不低于99.5%（体积分数），其含水量不得超过0.005（质量分数）。CO2气体保护焊应有足够的流量，应及时清除附着在导电嘴和喷嘴上的飞溅物，确保良好的保护效果。单纯CO2气体保护飞溅较大，严重影响焊缝外观质量。目前大多数厂家采用混合气体保护，一般采用氩气和二氧化碳混合气体，气体流量一般为12-18L/min。我们选择参数是：混合气体保护（80%Ar+20%CO2），气体流量15L/min。

（3）焊接工艺参数、操作

焊接层次 焊丝直径（mm） 焊接电流（A） 电弧电压（V） 焊接速度（m/h） 气体流量L/min

打底焊 1.2 100-110 22 20-22 15-20

填充焊 1.2 130-150 22 20-22 15-20

盖面焊 1.2 130-140 22-24 20-22 15-20

打底焊  V形坡口立焊打底，采用小规范、短弧焊接，采用向下立焊法，如下图，焊枪向下倾斜一定角度，利用CO2气体承托熔化金属。采用直线运丝法，自上而下匀速移动，控制电弧在熔敷金属的前方，不使熔敷金属下坠，保证背面有良好的成形。

向下立焊焊枪角度

填充焊  为保证焊缝有一定熔深，采用向上立焊。如下图，操作时，焊枪倾斜一定角度，焊丝与焊接方向保持在90±10°。焊丝采用横向摆动运丝法，在均匀摆动前提下，快速向前移动。如果要求较大熔宽时，采用月牙摆动。摆动时，中间快速移动，焊道两侧稍作停顿，以防咬边。填充焊最后一层焊接时，使焊道低于母材1.5-2 mm ，不允许熔化破口的棱边。

盖面焊  施焊盖面层焊缝时，应适当调整焊接电流和焊接速度，采用向上弯曲月牙形运丝法。运丝时中间快，两侧稍停留片刻，并保持熔化坡口边缘0.5-2.5mm，避免产生咬边和焊缝余高过大。

向上立焊时焊枪横向摆动运丝法

a）小幅摆动b） 月牙形摆动c）不推荐的月牙形下弯摆动

4 注意事项

（1）采用与v形坡口对接平焊相同的试件及试件装配要求进行定位焊，预置反变形量3°-4°，然后按立焊位固定在焊接架上，距离地面800-900 mm高度。

（2）采用向下立焊法焊接第一层（打底层），焊丝采用直线运丝法;第二层以后采用向上立焊﹑月牙形摆动运丝法。施焊盖面焊缝时，要避免出现咬边和焊缝余高过大。

（3）焊接各层之间要清理焊渣、飞溅，漏出金属光泽。

5 结论

本焊接工艺中打底焊采用向下立焊是比较理想的焊接工艺，利于背面成型，较传统向上立焊法大大减少了焊接缺陷。焊接操作人员只要按照上述内容，精心制作试板，严格执行焊接工艺参数，注意焊接过程注意事项，就能焊出合格的试件。故而此工艺方法可以推广使用。

参考文献：

[1]李亚江、王娟《气体保护焊工艺及应用》 [M]化学工业出版社2009.9。

[2]全国锅炉压力容器标准化技术委员会《承压设备焊接工程师培训教材》[M]云南科技出版社2004.8。

[3]高忠民《熔化极气体保护焊》[M]金盾出版社2013.02.01。

[4]沈言锦《焊接技术基础》[M]机械工业出版社2018.11.01。

[5]劳动和社会保障部教材办公室组织编写《焊工》[M]中国劳动社会保障出版社2003.12。

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