试论焊接工艺中二氧化碳保护焊的应用

毛晓军

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

1 焊接工艺参数的选择

1.1 焊接电流参数的选择

焊接作业的开展中，焊接电流是需要关注的一个重点性指标，焊接电流过大或者过小，都不利于焊接质量目标的实现。在很多的焊接任务实施中，为增加熔深，加快焊接效率，就需要有较大的焊接电流，但如果在焊接时的焊接电流过大，易引起咬边、熔池脱落等方面的问题。根据焊接作业的经验，焊接作业中如果选用的焊接电流过小，也不利于焊接质量目标的实现，比如，如果焊接作业过小，电弧燃烧的稳定性难以保障，焊接熔合效果不佳且会出现未焊透的情况。因此，在各个焊接作业的开展中，都需要根据焊接的工艺标准，选择一个最为恰当的焊接电流区间。

1.2 焊接电压的选择

二氧化碳保护焊的应用中，对焊接电压的选择和控制也尤为重要，事实上，从焊接作业来看，焊接电压大小反映的也是弧长的大小，在焊接作业的开展中，作业人员要注重弧长的控制，最好将焊接弧长保持在正常范围内，经由焊接弧长的控制，可达到稳定的短路过渡，减少飞溅现象。一旦在焊接作业中的焊接电压过小，势必会减小电弧长度，最终导致焊丝与熔池之间的距离变小，而如果这一距离过小，焊接作业人员在焊接作业的过程中，很难实时观察到熔池焊接情况，可能会出现熔池金属被污染而无法及时发现的问题。根据二氧化碳保护焊的应用，焊接电压有临界值限制，在这一参数的控制中，需根据焊接要求，综合电流大小，保障焊接电压处于正常标准内。

1.3 焊接的速度

焊接作业的开展中，焊接速度也是需要关注的一个方面，焊接速度控制是否科学，将直接影响的是焊接的正反面外观、焊接质量。根据焊接经验，在电压电流都合适的情况下，一旦焊接速度过快，将使得焊道呈凸形，但如果在此基础上继续加快焊接速度，焊道将表现为驼峰形。但如果在焊接作业的开展时，焊接速度过小，焊接溶化的金属会流到电弧前方，在这一情况下，电弧的燃烧地点相对特殊，主要是在溶化的液态金属上燃烧的，正是因为这种燃烧特点，使得焊缝熔合很难达到最佳的效果。为使得在焊接作业的开展中焊枪可保持均匀移动的状态，一般要将焊枪直接与焊接线对准，焊接作业开展中，焊枪最好保持40cm/min的移动速率。

1.4 焊丝的伸出长度

焊丝伸出长度也是焊接作业中不可忽略的一个方面，根据焊接经验，焊丝伸出长度具体为焊枪喷嘴与焊件的距离，这一参数的设置是否得当，同样会影响到最终的焊接质量。根据焊接经验，当焊丝的伸出长度越大时，焊丝的熔化速度将显著增大，焊接速率较快，但因为焊接作业的实施中存在电阻燃的作用，电弧稳定性很难保障，易在焊接作业的开展中出现较多的飞溅物，如果喷嘴距离焊件的距离偏远，气体保护的损失巨大，焊接缺陷很难避免。

1.5 保护气体的流量

在利用二氧化碳保护焊开展焊接作业的过程中，焊接的技术原理利用的是二氧化碳气体的屏蔽作用，焊接作业开展中，保护作用深受诸多因素的影响，如气体流量、焊枪与焊件的距离、现场风速，不同因素对焊接保护的影响程度有所不同，为达到最佳的焊接施工效果，参与焊接作业的人员，要详细了解各个因素对保护效果的影响，采取有针对性的控制措施。通常情况下，气体流量与焊接电流呈正比，如果焊接作业中采用的是较大的电流，也需适当增加气体流量。细丝焊时，二氧化碳气体流量的使用范围为8～25L/min,通常采用10～15L/min。

2 二氧化碳气体保护焊操作技术

2.1 焊前清理与装配定位

在利用二氧化碳保护焊开展焊接作业时，为保障良好的焊接效果，在正式的焊接作业开展之前，需由专业人员来完成焊前清理，并做好装配定位。针对CO2半自动焊接作业，在焊接施工中对于焊件、焊丝清洁度的要求较高，就需要焊接作业开展时，做好对焊接部位油污等各种杂物的清理。焊接作业的开展中，应根据焊接厚度、结构长度，来开展间隔焊接作业。

2.2 引弧与熄弧

CO2气体保护焊电弧中，更多地采用的是短路电弧，具体的焊接作业实施中，焊接作业人员要先将电弧焊接到全部的焊丝上，在焊接与母材相接触时，电源就可给焊接作业提供较大的短路电流支持。引弧过程中，应加强焊丝与焊接件的距离控制，这一距离一般维持在2～3mm之间，具体的操作时，及时将球头切断。（如果不剪掉会影响引弧的质量，而且还会引起少量的飞溅。）收弧熄灭后，尤其要保障弧坑被完全填满，粗丝大电流焊接作业的实施中，熔池没有完全冻结前，严禁直接收起焊枪。

2.3 左焊法和右焊法

根据焊丝的运动方向，还存在着左焊与右焊的区别，两种焊接方法相比较，如果采用的是左焊法，对电弧的预热效果相对理想，且在该焊接工艺下的熔深大，焊缝更为美观，焊接作业人员在整个的焊接工艺应用中，可根据焊接要求有效进行焊缝方向的把握，在CO2气焊中，左焊法非常适用。在右焊法下，熔池气体的保护效果较为理想，柞丝的电弧打击力可逐步将熔池的熔化进入推向后方，但右焊法的应用中，焊道方向的控制困难。

2.4 对接焊缝操作工艺

二氧化碳保护焊的焊接作业实施中，对接焊缝操作也极为重要，在开展这一焊接作业的过程中，需注意以下几个要点：（1）CO2气保焊的熔深较大，当板厚不超12mm的情况下，在工形坡口双面单道焊接中非常有效。当面临的是开坡口对接接头焊接时，在坡口较窄的情况下，可采用多层单道焊的方式，但如果坡口较宽，则可采用多层多道焊。（2）焊接作业开展中，当焊枪呈现横向摆动的状态下，两侧坡口的熔深要符合要求，以保障焊道的平整度，表现出一定的下凹，尽可能避免中间凸起的问题，只有这样，才可避免焊缝两侧可与坡口面成一定夹角，减少焊接质量问题的出现。（3）焊接作业的开展中，需加强对每层焊道厚度的有效控制，一般要确保盖面焊道前一层焊道比母材厚度小一些，避免引起坡口两侧棱边的熔化，这种情况下，焊接作业的开展中，盖面可看清坡口的具体情况，使得盖面工作可顺利实施。（4）盖面焊接作业的实施中，为保障良好的焊接效果，正式的焊接作业实施之前，需将一些不平整的地方充分磨平，且需确保此处焊枪的摆动幅度略微大于填充层，焊枪摆动时的幅度最好保持一致性、速度均匀。

2.5 角焊缝操作工艺

角焊缝的焊接工艺开展中，如果焊接施工不当，也易引起各种的焊接缺陷，为减少各类焊接缺陷的出现，需注意从以下方面来加以焊接管理：（1）加强对焊丝长度的控制，当涉及等厚度焊接作业时，保持焊丝与水平板之间40～50°的夹角，当为不等厚板焊接任务时，焊丝倾角应能使电弧偏向厚板，且板厚越大的情况下，焊丝与板厚之间应保持更大的夹角。（2）针对焊脚为6～8mm的角焊缝，为保障最佳的焊接效果，应采用单层单道焊，焊枪与根部应保持特定的距离；如果为6mm的焊脚焊缝，焊接作业开展中更适宜采用直线移动法；焊脚为8mm的角焊缝，焊接作业中需保持焊枪的横向摆动。

2.6 二氧化碳保护焊特点

（1）成本低，所需成本为埋弧焊和焊条电弧焊的40%。（2）质量好，由于电弧加热集中，焊接速度快，所以焊缝的热影响区和焊件变形小。同时产生裂纹的倾向较小，因此特别适合薄板附件和底座焊接。（3）生产效率高，由于焊丝给送实行了自动化，焊接时电流密度大，而且溶敷系数高，因此提高了生产率。另外焊后没有焊渣或很少的焊渣，特别是在进行多层焊时，节省了清渣时间。（4）抗锈能力强，二氧化碳气体保护焊时，采用高硅高锰型焊丝，具有较强的还原和抗锈能力，因此焊缝不易产生气孔。所以适用于低碳钢、低合金高强度钢以及其他合金钢的焊接。（5）操作性能好，因为是明弧焊，所以能清楚的看到焊接过程的情况，可以随时发现问题。同时它具有焊条电弧焊的灵活性。特别是在半自动焊时，适宜进行全位置焊接。（6）二氧化碳气体流量，气体流量太大时，对焊接熔池的吹力增大，冷却作用加强，并且会形成气体紊流，破坏气体的保护作用，使焊缝易产生气孔。二氧化碳气体流量太小时，则气体层流挺度不强，对熔池的保护作用减弱，因而容易产生气孔等缺陷。细丝焊时，二氧化碳气体流量的使用范围为8～25L/min,通常采用10～15L/min。

3 结语

现阶段的焊接作业中，二氧化碳保护焊得到了有效的应用及推广，这一焊接工艺的发展和应用都相对成熟，但为保障最佳的焊接效果，在焊接作业中需加强焊接的技术管理和质量控制，提高焊接规范性，使二氧化碳焊接工艺的效率得到大的提升。