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气体保护焊在压力容器设备上的应用

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：归冬冬杨东旭亢衍兵

[导读] 摘要：高新技术的快速发展使得越来越多的先进技术融合到我国各行业的发展中，加速我国各行业的发展进程。

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        摘要：高新技术的快速发展使得越来越多的先进技术融合到我国各行业的发展中，加速我国各行业的发展进程。气体保护焊作为压力容器生产中较为常见的焊接方式，在各行业领域中有重要的应用。气体保护焊脱离板厚的限制，不但生产效率高，其生产成本也相对较低，整个焊接过程较为简便。
        关键词：气体保护焊；压力容器设备；应用
        引言
        我国经济建设自改革开放发展至今，其建设技术和建设规模已经遥遥领先其他发展中国家，为我国基础建设的不断进步贡献力量。焊接在压力容器的生产制造中，扮演着非常重要的角色，是压力容器成形制造过程中一个关键的技术工艺。为了让压力容器拥有某些特定的性能，在一些部位会采用气体保护焊。
        1CO2气体保护焊的应用优势
        1.CO2气体易获取，相较于其他气体，CO2气体的提取相对简便，并且提取成本更低。在压力容器应用过程中，CO2气体电弧穿透力相对较高，焊丝融化率较高，整个焊接过程的熔敷速度也较为快速，在一定程度上提高了生产效率。2.焊接过程较稳定，在正常温度的焊接过程中，CO2气体具有良好的稳定性，但在高温电弧中会分解出原子态氧。在高温条件下，电弧将生成较强的氧化性，直接导致合金元素受到严重干扰，造成金属发生飞溅现象，进而形成CO2气孔。对此，在焊接过程中，通常需要借助含有脱氧元素的焊丝防止金属氧化，CO2气体保护焊可选择焊接碳钢或黑色金属完成焊接过程。3.生产效率高，CO2气体保护焊在焊接过程中具有较高的生产效率，并且其能源损耗相对较低。相比于其他焊接方式，CO2气体保护焊的焊接效率更高，焊接成本也普遍偏低，具有良好的经济适用性和实用价值。
        2气体保护焊在压力容器设备上的应用
        2.1合理选择焊接材料
        为减少焊接缺陷的产生，防止焊件力学性能下降，合理选用焊接材料极为重要。选择焊接材料时，可以根据母材的原始成分、设备性能以及焊接工艺参数选定。当两种异种钢的金相组织相似时，焊接材料一般依据“低强度”原则选用，即焊接材料的选择按照焊接性能较差的母材一方来确定。但是，在某些特殊情况下，为保证焊接质量，会按照“高强度”原则进行选择。当两端母材的金相组织相差较大时，需考虑填充材料在焊接时被母材稀释后，焊接接头性能能否得到保障，以此来选择焊接材料。需要强调的是，如果接头的工作环境相对恶劣，优先采用镍基合金焊条，以减少碳迁移现象，改善接头的力学性能。同时，焊材在选择时，应当根据“焊材管理规定”进行筛选。焊接材料应由相关部门分型号、类别进行保管，确保焊材放置环境适宜，避免潮湿。同时，应加强对焊材验收，对买回的焊材及时抽样送检，确保焊材合格。
        2.2焊接方式选择
        对于压力容器的生产制造，一般选择手工电弧焊和埋弧自动焊方式，能够满足压力容器的正常焊接需求，但是部分压力容器产品板材较薄、直径较小，选择传统方式很难控制焊接变形，也会受到埋弧焊设备的限制。焊条电弧焊针对这一情况会由于劳动强度过大和板材厚度过小，导致焊接出现较为严重的变形，提高了生产成本，降低焊接效率，很难广泛地应用在生产制造中随养压力容器设备制造要求的不断提升，原有的焊接方法已经不能够满足现今的生产需求，因此综合考虑选择CO2气体保护焊方式进行焊接。
        2.3合理选用焊接工艺参数
        焊接工艺参数通常指焊接速度、电流、电压等物理量，一般情况下，其大小可依据熔合比而拟定。对于异种钢来说，熔合比不宜过大，在焊接时，通常使用的焊接电流较小，同时需要较快的焊接速度，还可以采用多层及多道焊的焊接形式。此外，如果母材的焊接性能较差时，需采用焊前预热避免在焊接时产生裂纹，并将焊前预热的相关参数，作为焊件的整体预热工艺参数。总之，焊接工艺参数的选择是否合理会直接影响焊接接头的质量，应结合实际情况，合理选择。

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        2.4焊工要求
        进行焊接操作的焊工经过培训，达到熟练的操作技能水平，并经考核取得半自动气体保护焊上岗操作资格证。
        2.5严格把控焊接难点
        在压力容器设备环缝焊接过程中，适用于试验的筒节直径通常仅有Φ500mm，无法满足滚床中通过机械滚动方式进行辅助性焊接的需求。CO2气体保护焊普遍具有较快的焊接速度，在焊接环缝过程中，应尽可能利用外部辅助滚动筒体降低断弧影响。因此，保证最终焊接效果与滚床辅助达成一致，可有效提高焊接连续性。在筒体滚动过程中，应在平台上严格按照滚动要求进行平稳操作。在实际应用过程中，尽管外部辅助人员已认真遵循筒体滚动操作，但仍然存在因无法灵活控制滚动速度而破坏筒体平衡的问题，直接导致气体保护不均匀，形成严重断弧现象。基于此，在确保CO2气体保护焊力学性能达标后，可选择Φ1000mm的筒体完成机械滚床试验。在压力容器设备生产过程中，应用CO2气体保护焊进行环缝焊接时，为避免焊接打底过程中因缺少气体保护而产生气孔现象，应将氩弧作为打底，并以CO2气体保护焊填充盖面的方式完成焊接。选择焊丝时，应尽可能以性能良好的药芯焊丝为主，为后续焊接过程结束后的清理工作提供便利，保证力学性能试验中的试板质量符合标准。
        2.6焊接工艺选用
        金属粉芯焊丝是由薄钢带包裹粉剂组成，电流主要从钢带通过，其电流密度大，熔化速度快，同时焊芯中含有大量的铁粉、铁合金和金属粉，非金属矿物含量很少，因此它比实芯焊丝和熔渣型药芯焊丝具有更高的熔敷速度，较高的熔敷效率，熔渣量少，焊接飞溅少，焊后无需清理，焊缝成形圆滑平整，提高了抗腐蚀及抗硫、硫化氢性能。保护气体分别为100%CO2和富氩（80%Ar+20%CO2），采用试验根焊电源为MillerPipePro450RFC，该设备具有RMD（精确短路控制）技术，通过提早检测焊丝短路，控制并减少焊接电流上升速度，控制熔滴过渡的飞溅和电弧吹力的大小，保证熔池的稳定，使熔滴过渡迅速而有规律，从而形成高质量的焊缝。
        2.7工艺参数对熔宽的影响
        熔宽随着焊接电流的增加近似线性增大，随着焊接速度的增加近似线性降低，随着送丝速度的增加先增大后降低。究其原因，增材制造过程中随着焊接电流的增加，电弧的弧柱直径增大，其对基板的加热宽度亦增大，即熔池宽度变大，熔池凝固形成的焊道随之变宽，故熔宽增大；随着焊接速度的增加，单位长度内的熔覆量下降，故熔宽减小；随着送丝速度的增加，熔宽因熔覆量增加先增大，但在热输入一定、焊接电流和焊接速度不变的情况下，当熔宽增大到一定程度，送丝量继续增大时，丝材就会吸收一部分热量，使基板热量降低，熔宽又会有所下降。
        结语
        CO2气体保护焊具有良好的焊接效果，在压力容器设备中的应用优势也日益凸显，尤其是对压力容器设备接缝处进行焊接时，其焊接要求更接近理想中的焊接状态，还能在保证焊接质量的基础上美化焊接成品外观。
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