CO2电弧焊

CO2电弧焊（精选10篇）

CO2电弧焊 篇1

CO2电弧焊是50年代初期发展起来的一种新的焊接技术, 是一种高效率焊接方法。MAG焊 (熔化极活性气体保护焊) 是以惰性气体与氧化性气体 (O2, CO2) 混合气为保护气体的焊接方法。

1 CO2电弧焊特点

CO2电弧焊具有以下特点: (1) CO2气体价廉易得, 而且消耗电能少, 是一种既经济, 又便于自动化生产的焊接方法。一般情况下, CO2电弧焊的成本仅为手工电弧焊的37%~42%, 为埋弧焊的40%。 (2) 生产效率高。焊接电流密度大, 焊丝熔化率高, 母材熔透深度大, 对于10mm左右的钢板, 可以不开坡口直接焊接, 焊后渣很少, 一般可不清渣, 焊接质量稳定。 (3) 电流密度大, 电弧热量集中, 焊接后工件变形较小。 (4) 对油、锈的敏感程度较小, 可减少工件和焊丝的清理工作量。 (5) CO2电弧焊的焊缝金属含氢量小, 焊接低合金高强度钢时, 产生冷裂纹的倾向小。 (6) 飞溅较多, 焊缝成形不够美观, 清理飞溅费时间。

2 MAG焊的特点

MAG焊是在氩气中加入少量的氧化性气体 (氧气, 二氧化碳或其混合气体) 混合而成的一种混合气体保护焊。目前我国常用的是80%Ar+20%CO2的混合气体, 由于混合气体中氩气占的比例较大, 故常称为富氩混合气体保护焊。MAG焊既有氩弧焊的特点, 如电弧稳定、飞溅少, 易获得喷射过渡, 又具有氧化性, 克服了纯氩弧焊时表面张力过大, 液体金属粘稠, 斑点漂移等问题, 改善了焊缝成形。同时在氩气中加入的二氧化碳, 因为具有氧化性, 加剧了电弧中的氧化反应, 氧化反应放出的热量, 增加了熔深, 提高了焊丝熔化系数。克服了用单一Ar气焊接时产生的阴极漂移现象及焊缝成型不良等问题。显著提高电弧稳定性, 熔滴细化, 过渡频率增加, 飞溅大大减少 (飞溅率为1%~3%, 采用射流过渡时几乎无飞溅) , 焊缝成形美观。此外, 采用混合气体保护还可以改善熔深形状, 未焊透和裂纹等缺陷大大减少, 并能提高焊缝金属的性, 减少焊后清理工作量, 节能降耗, 改善操作环境。因此MAG焊现已在焊接结构制造中得到了广泛的应用。尤其用于中厚板、重要结构件的焊接作业中。

3 某工厂结构件MAG焊焊接工艺

(1) MAG焊的主要工艺参数和控制要点。

(1) 焊丝干伸长。

焊丝伸出长度选择:15mm。伸出长度过长, 在电流不变的情况下易发生过热而成段熔断, 飞溅严重, 造成焊接过程不稳定, 同时喷咀与工件距离亦增大, 气体保护效果变差。反之, 伸出长度过小, 势必缩短喷嘴与工件间的距离, 飞溅金属容易堵塞喷嘴。

(2) 焊枪前倾角。

随着焊枪前倾角增加, 飞溅率降低, 熔宽增加, 余高降低, 焊缝边缘熔合性能大为改善, 有利于消除咬边现象。

(3) 焊枪横向倾角β。

焊枪横向倾角过大, 会使焊缝光管侧的熔化性变差, 同时, 同组焊枪会发生电弧干扰, 飞溅增加。因此焊枪横向倾角应偏小为宜。

(4) 焊接电流、电压及焊速。

应尽量使用较大电流进行焊接, 并匹配相应焊速及电压, 提高电弧挺度, 减少磁偏吹的影响, 保证焊缝熔深及尺寸要求。适当匹配脉冲规范参数, 可对焊件的输入进行大范围的调节和精确控制。同时, 应注意相邻电弧之间热输入量的均匀性以及焊接位置的对称性, 实践中发现这是有效减少旁弯的得力措施。选择电弧电压:为20V~26V;焊接电流为200A~230A;气体流量选择15~20/min-1;电流极性选择直流反接;送丝速度选择5.25m/min的速度送丝;送丝方式选择等速送丝。

(5) 焊接方式:多层多道连续焊接。

(6) 接头方式:对接接头MAG焊不开坡口的最大厚度可提高到12mm;开坡口接头的坡口角度可减少到30°左右, 钝边高度可增加1.5mm~2.5mm, 根部间隙可减少1mm~2mm。角焊缝在保证接头强度相等的情况下, 当焊脚较大时 (K>8) , 采用MAG焊的焊脚可比焊条电弧焊小3mm;当焊脚较小时 (K<8) , 采用MAG焊的焊脚仅为焊条电弧焊的0.707倍。

(7) 采用脉冲焊接方式:就是小电流使用脉冲方式焊接时也能达到射流过渡, 具有轴向脉冲射流过渡的稳定电弧。有效的保证焊缝熔深, 飞溅极少。因此在焊接过程中必须保证整个焊接过程保持脉冲焊接方式。

(8) 气体纯度和气体比例:一般要C02气体纯度应不低于99.5%, Ar纯度应不低于99.99%, 气体比例:20%CO2+80%Ar, 焊接高强钢时氩气比例可适当提高。

(2) MAG焊焊缝特点。

(1) 焊缝外观质量明显改善。该厂原仅使用二氧化碳气体保护焊, 焊接电流在280A~300A范围内, 熔滴过渡模式为颗粒过渡模式。由于焊后飞溅较大, 焊接结构件外观质量受到影响, 而要保证外观质量, 焊后清理工作很繁重, 也增加了清理成本。根据实际生产情况, 每个结构件相应的清理工作量为焊接工作量的1/4左右。

(2) 焊缝机械性能提高。下表是用混合气和二氧化碳气体具体试验数据的比较, 由表中数据可发现在低温状态下, 焊缝抗冲击值明显提高。

如表1所示。

(3) 焊缝金属熔敷率增加, 焊丝用量降低。随着电流的增大, 气体保护焊熔敷率将低于90%, 而使用混配气体熔敷率将提高10%, 使焊丝的直接使用成本降低。

4 某工厂实际生产中CO2电弧焊和MAG焊的比较和选择

CO2电弧焊和MAG焊, 焊丝较细, 电流密度大, 热量集中, 电弧穿透力强, 熔深大, 可以减少坡口角度, 增加钝边厚度, 节省材料, 提高劳动生率, 降低焊接应力与变形。CO2电弧焊和MAG焊焊接头的力学性能、宏观金相检验均符合生产要求。MAG焊较CO2电弧焊波细密, 焊道平滑, 成形美观, 飞溅小, 熔深较大, 但成本相对较高, 故适宜用于焊缝外观要求较高的焊缝。通过对CO2电弧焊、MAG焊及进行对比工艺试验及评定, 决定除对外观要求较高的焊缝采用MAG焊外, 其余采用CO2气保焊。生产实践证明, 这样既保证了焊接质量, 又提高了劳动生产率, 降低了成本, 取得了较好的经济效益。

5 结语

在实际生产中, 对焊缝要求相对不高的构件可采用实心焊丝CO2电弧焊, 对于焊缝质量要求较高的重要构件, 可采用实心焊丝MAG焊, 也可采用药芯焊丝CO2电弧焊。实际制定工艺时, 应根据对焊接接头的性能要求、供货条件、经济性等多方面比较确定, 保证产品质量, 争取最大利润空间。

摘要：对CO2电弧焊和MAG焊的特点、原理、工艺性能、经济性等进行了多方面的比较和分析, 介绍解决实际生产中的一些问题的办法, 对某结构件工厂焊接工艺进行比较、选择, 得出最优化方案。

关键词：CO2电弧焊,MAG焊,焊缝质量,工艺

CO2电弧焊 篇2

一、焊前准备

1.试件加工

选用两块材质为Q235的钢板,用刨床刨削坡口,试件规格为:长度300mm,宽度为100mm,板厚12mm置备V形坡口,单边坡口角度(30±2.5 )°,坡口面应平直,试件平整无变形。

2.试件清理

用砂轮锉刀、钢刷等工具,清理坡口两面10mm范围内的铁锈、氧化物等污物,直至露出金属光泽。

3.焊接材料及焊接电流

焊条要选用不偏芯的E4303焊条,焊接电源为BX—500型焊接变压器。

4.试板装配及定位焊

(1)断弧焊装配,始焊端间隙控制在3.2～4mm范围内,终焊端为4～5mm,钝边一般为0.5～1.5mm,错边量小于1mm,预留反变形角度为3～5°。

(2)连弧焊始焊端间隙为2mm,终焊端为3mm,定位装配焊时电流应比正式焊接时稍大些,要求选用的焊条与正式焊接的焊条型号相同,定位焊缝长度为10～15mm,焊接要牢固,特别是终焊端,为防止焊接过程中开裂错边或因热收缩造成终焊端坡口间隙变小而影响焊接质量,必须保证定位焊缝的焊点的长度和厚度。

二、焊接的工艺参数

所用焊接工艺参数应在国家推荐标准范围内根据个人习惯自定,如试件装配间隙、钝边、焊接电流等,尤其是焊接电流,不能过大或过小,过大时易产生焊瘤,气孔和咬边等缺陷,过小时易产生夹渣、未焊透及未融合等缺陷。选用焊接变压器对于断弧焊打底焊的电流操作,便于控制熔池温度,有利于焊缝背面成型,有效克服背面焊缝凹陷的问题,其缺点是操作不当时飞溅较大。

三、焊接操作过程

1.第一阶段:打底层的焊接

(1)断弧焊打底操作。首先在试件始焊端定位焊缝处引燃电弧,保持焊条角度,沿焊接方向90～100°。稍作停顿形成熔池后迅速压低电弧做小月牙摆动向前运条,摆动到坡口根部时,焊条向上顶一下,至少使电弧的3/4在坡口背面燃烧,当听到扑声时说明电弧已击穿试件背面,观察已形成熔孔,熔孔大小约为焊条直径的1.5倍,由于此时试件温度较低,容易产生偏吹,造成一侧熔孔打开,而另一侧出现未溶,应迅速将焊条向未熔的一侧或改变焊条的角度,继续熔化。待熔孔正常后,迅速将焊条向前方斜下快速运动,达到灭弧的目的,熔池的温度逐渐降低,当熔池的颜色发暗红色时,再将焊条打在原熔池的1/2处,上顶电弧,打开熔孔,重复以上动作,有节奏的向前进行断弧焊接。

(2)连弧焊打底操作。在试件的定位焊缝前端引弧,焊条沿焊条方向夹角成90～100°,电弧稍作停顿,预热约1～2s待定位焊缝形成熔池,迅速压低电弧做小锯齿摆动,此时注意运条速度和两边停留时间,焊层要薄,焊接接头处,焊接速度稍微放缓,焊条上顶,同时稍作摆动,此时焊条端部到达坡口底边,几乎整个电弧在板内燃烧,当电弧穿过试件背面,形成熔孔后作横向锯齿形连弧运条,节奏要合适,太快造成未熔,太慢易出现焊瘤,此时近四分之三电弧在焊缝背面燃烧,运条幅度要小,速度要快,电弧要短,两边要有足够的停留时间,以使熔合良好并托起高温中心处熔池金属,同时注意焊条送进深度,控制熔孔大小,焊层要薄,并借电弧吹力向熔池背面送熔滴,接头处用电弧吹成缓坡状以便形成良好的接头。

2.第二阶段:填充层的焊接

焊前要仔细清渣,表面处理干净。如接头处过高,可用角磨机或扁铲清除。焊条角度同打底层一样。第一层填充电流可以适当增加,有利于消除焊趾处难以清理的熔渣,运条采用锯齿或反月牙形运条方法,控制好焊条角度,短弧焊接,在焊缝两边要有足够的停留时间,以保证两侧熔合良好,焊道平整。第二层填充焊缝更要控制好熔池形状,保证焊缝平整,尽量延长电弧在两边的停留时间使填充焊道中心稍凹,这对于盖面层的焊接起着至关重要的作用。同时注意避免熔化坡口边缘,以保证盖面焊缝宽窄一致,平整美观。接头时,在弧坑前方10～15mm处引弧,短弧拖向弧坑,沿弧坑的弧度运条待形成熔池,两边充分熔合后,正常焊接。

3.第三阶段:盖面层的焊接

焊前要仔细清理干净填充层的熔渣和飞溅。焊接时要压低电弧,控制好焊条角度,手要稳,并注意熔池形状和温度,控制好电弧在坡口两边停留时间,防止产生焊偏、咬边、未熔合等缺陷,接头时,更换焊条速度要快,保证接头不脱节不超高。

浅析手工电弧焊方法 篇3

1 手工电弧焊的焊接过程

手弧焊时焊接电源的输出端两根电缆分别与焊条、工件连接, 组成了包括电源、焊接电缆、焊钳、地线夹头、工件和焊条在内的闭合回路, 即焊接回路。

手弧焊的焊接过程是从电弧引燃时开始的。炽热的电弧将焊条端部和电弧下面的工件表面熔化, 在焊件上形成具有一定几何形状的液体金属部分叫做熔池, 熔化的焊条芯以滴状通过电弧过渡到熔池中, 与熔化的工件互相熔合, 冷却凝固后即形成焊缝。显然, 熔池金属是由熔化了的焊件与焊芯共同组成。焊接时焊条药皮分解, 熔化后形成气体与熔渣, 对焊接区起到保护作用, 并使熔池金属脱氧、净化。随着电弧沿焊接方向前移, 工件和焊芯不断熔化而形成新的熔池, 原有熔池则因电弧远离而冷却, 凝固后形成焊缝, 从而将两个分开的焊件连接成一体。

2 手工电弧焊的特点

(1) 操作灵活。手弧焊所用设备简单, 便于移动且焊钳轻巧, 不受操作场地条件限制。凡是焊条能够到达的任何位置接头, 都可以用手弧焊焊接。

(2) 对接头的装配要求较低。由于手弧焊过程由手工操纵, 焊接时焊工可根据接缝处的变化适时调整电弧位置和运条手势, 修正焊接工艺参数, 以保证跟踪接缝和焊透。

(3) 可焊材料广。手弧焊不仅可以焊接低碳钢、低合金结构钢, 还可用于高合金的不锈钢、耐热钢以及有色金属的焊接。此外, 利用手弧焊堆焊技术, 还可以制造出具有耐蚀或耐磨等特殊性能的表面层。

(4) 生产率高、劳动强度大。手弧焊由于受焊条长度、直径与焊接电流的限制, 生产率比其它电弧熔化焊要低些, 劳动强度也较大。

3 焊条

3.1 焊条的组成与作用

焊条是供手工电弧焊用的熔化电极, 由焊芯和药皮两部分组成。

(1) 焊芯。焊条中被药皮包覆的金属芯称为焊芯, 焊芯的作用一是传导电流维持电弧二是熔化后作为填充金属进入焊缝。焊芯在焊缝金属中约占50%~70%, 焊芯的成分直接决定了焊缝的成分与性能。

(2) 药皮。焊条药皮是压涂在焊芯表面的涂层, 含有矿物质、有机物、铁合金和化工产品等四类原料。它的主要作用是使电弧容易引燃并且稳定燃烧, 保护熔池内金属不被氧化, 保证焊缝金属脱氧、脱硫、脱磷、去氢等;添加合金元素, 保证焊缝金属具有合乎要求的化学成分和力学性能。

3.2 焊条选用原则

(1) 等性能原则。焊接低碳钢或低合金钢时, 一般都要求对于焊缝金属与母材等强度;焊接耐热钢、不锈钢等主要考虑熔敷金属的化学成分与母材相当。

(2) 结构特点。对于形状复杂或厚大的构件, 应选用、抗拉性好的低氢焊条;对于立焊、仰焊焊缝较多的构件, 应选用适于全位置施焊的焊条;对于坡口位置不便于清理的构件应选用对水锈不敏感的酸性焊条。

(3) 工作条件。既考虑焊件的工作条件状况来选用焊条。在动载或腐蚀、高温、低温等条件下工作的焊件, 应优先选用“等性能”的碱性焊条。

(4) 其它。在满足上述原则的前提下, 还应结合现场施工条件、生产批量以及经济性等因素, 综合考虑后确定应选用焊条的具体型号。

4 焊接工艺参数

焊接工艺参数又称焊接工艺规范, 是焊接时为保证焊接质量而选定的有关参量的总称。焊接工艺参数主要包括焊条类型及焊接电流I、焊条直径d、焊接速度v、电弧长度、电弧电压U及焊接层数等。

(1) 焊接电流。焊接电流主要根据焊条直径选择。适当增大焊接电流能提高劳动生产率, 增大熔深;但电流过大, 不仅容易使焊缝咬边和烧穿, 熔深过大会加剧焊缝热裂倾向和使接头组织过热, 性能下降, 而且金属飞溅加剧药皮过热失效, 甚至焊芯被烧红或不规则熔断。电流过小, 容易引起夹渣和未焊透, 同样会降低接头性能。

(2) 焊条直径。焊条直径的大小与焊件厚度、焊接位置及焊接层数有关。一般焊件厚度大时应采用大直径焊条;平焊时, 焊条直径应大些;多层焊在焊第一层时应选用较小直径的焊条。

(3) 焊接速度。焊接速度一般由焊工根据焊缝尺寸和焊条特点自行掌握, 不应过快或过慢, 应以焊缝的外观与内在质量均达到要求为适宜。

(4) 电弧长度。电弧长度在焊条电弧焊过程中, 是靠手工操作来掌握的。电弧过长, 会使电弧不稳定, 熔深减小, 飞溅增加, 还会使空气中的氧和氮侵入熔池内, 降低焊缝质量, 因此电弧长度应尽量短些。

(5) 电弧电压。焊接过程中应尽量采用短弧, 电弧电压在25V~30V为宜。否则, 将使电弧燃烧不稳、保护不良、飞溅加大、熔深变小;还会引起焊不透、咬边、熔宽过大和气孔等缺陷。

(6) 焊接层数。无论是角接还是坡口对接, 均要根据板厚和焊道厚度、宽度安排焊接层数以完成整个焊缝。多层焊时由于后焊焊道对先焊焊道有回火作用, 可改善接头的组织和力学性能。

总之, 焊接工艺参数的选择, 应在保证焊接质量的条件下, 尽量采用较大直径焊条和较大电流进行焊接, 以提高劳动生产率。

5 手工电弧焊设备

焊条电弧焊的主要设备是弧焊机。按焊接电流的种类不同, 电焊机可以分为直流弧焊机和交流弧焊机两类。

5.1 交流弧焊机

交流弧焊机实际上是一种满足焊接要求的特殊降压变压器。焊接时, 焊接电弧的电压基本不随焊接电流变化。这种电焊机结构简单, 制造方便, 使用可靠, 成本较低, 工作时噪音较小, 维护、保养容易, 是常用的手工电弧焊设备, 但它的电弧稳定性较直流弧焊机差。

5.2 直流弧焊机

直流弧焊机所供给焊接电弧的电流是直流电。直流弧焊机分为两种:一种是焊接发电机, 即由交流电动机带动直流发电机;另一种是焊接整流器, 其特点是能够获得稳定的支流电, 因此电弧燃烧稳定、焊接质量较好。与交流电焊机相比, 直流弧焊机构造复杂、维修困难、噪音较大、成本高。适用于焊接较重要的焊件。

摘要：本文分析手弧焊过程、特点、焊条、焊接工艺参数及焊接设备的选择, 为实际生产起到指导作用。

关键词：手工电弧焊,焊条,焊接工艺参数

参考文献

[1]英若采.焊接生产基础[M].机械工业出版社, 1995, 3.

[2]安美龄.机械基础[M].西安电子科技大学出版社, 2007, 2.

[3]葛兆祥.焊接工艺与原理[J].1997, 11.

[4]颜景平.机械制造基础[M].中央广播电视大学出版社, 1991, 12.

[5]上海市工农教育教材编写组.焊接工艺基础[M].上海科学技术出版社, 1979, 4.

[6]韩国明.焊接工艺理论与技术[M].机械工业出版社, 2007, 3.

CO2电弧焊 篇4

【关键词】手工电弧焊；补漏；带压

0.序言

压力容器和压力管道在生产过程中会出现泄漏，给生产过程带来影响或使生产中断，带压堵漏是保证生产正常进行的一种必要的技术手段。通常采用带压密封堵漏的方法进行处理，即用堵漏密封胶粘补或注入预制的夹具盒内的管道法兰，焊缝和管子等部位进行堵漏的密封技术，但是由于泄漏的部位、介质、温度和工作环境等因素的不同，带压密封堵漏的技术不能完全满足生产装置维修的需要，有些漏点的处理仍需采用明火作业的方法。在此介绍了焊条电弧焊带压堵漏的常用方法。

1.泄漏点的种类

根据不同的情况石油化工生产装置泄漏点，可分为二大类：

1.1按泄漏的介质可分为

（1）油品类：重油，如原油、渣油；轻质油，如汽油、重柴油、轻柴油。

（2）水、蒸汽、压缩空气类。

（3）可燃气体类，如丙烷、丙烯、石油液化气。

（4）其他介质，如催化剂、碱液、胺液、酸液。

1.2按泄漏的部位可分为

（1）阀门法兰泄漏。

（2）焊缝泄漏。

（3）母材泄漏，如管子、弯头。

2.泄漏的原因分析

石油化工生产装置<运行中>泄漏点产生的原因，主要有以下几方面：

（1）设备母材本身有缺陷，如阀门法兰面有损伤。

（2）设备装配质量没有达到技术标准的要求，如阀门垫片没有加正、螺栓紧固的强度不够、不均匀。

（3）焊接缺陷，焊缝处有咬边、夹渣、气孔、裂纹等缺陷。

（4）金属疲劳，生产装置长周期连续性的运行使金属的抗疲劳强度下降。

（5）工艺介质的冲刷，如水、蒸汽、催化剂等介质的冲刷。

（6）腐蚀包括氧化腐蚀、有害元素（硫、磷）腐蚀、碱液、酸液的腐蚀。

（7）装置运行中的不稳定因素，超温、超压造成装置波动，温度压力超过设备的承受能力。

3.处理作业注意事项

石油化工生产装置<运行中>泄漏点的处理应注意以下几个方面的问题：

（1）氢气泄漏点，严禁明火作业，不使用黑色金属敲打撞击。

（2）汽油、液态氢、丙烯等轻质油、易燃易爆气体的泄漏点，必须经测爆合格后，方可对泄漏点进行补焊。

（3）蒸汽泄漏点严禁采用焊罩子的方法进行处理，因为蒸汽冷凝水气化后会发生剧烈的膨胀，罩子内压力迅速增大而使罩子发生爆炸。

（4）处理混合油，（如凝缩油）泄漏点时，应采用点焊法，不能连续焊，因为连续焊会使混合油中的轻质油因受热而加速挥发到爆炸极限，易发生闪爆。

（5）对于介质温度压力较高的泄漏点，补焊时操作者应与泄漏点保持一定的角度，不能正面向对，以防止介质喷出伤人。

（6）母材合金元素含量较多，强度要求较高的泄漏点，应先采用焊接性能较好的焊条补焊堵漏，然后用含合金元素与母材相同或略高一点的焊条加强补焊。

（7）催化剂泄漏点的介质流速快，冲刷力大，应采用简便，快速的方法力争在第一时间内堵住漏点，以防漏点扩大。

4.处理方法

采用手工电弧焊处理石油化工装置运行中的泄漏点有以下几点：

4.1先难后易法

焊接漏点时先焊空间位置狭窄操作难度较大的部位，最后在易操作部位结束焊接过程。

4.2锤击碾压法

采用手工电弧焊在泄漏点边缘加焊肉，然后用手锤铁钎进行碾压，封住漏点。

4.3加楔法

在泄漏点上钉上木楔或铁楔，以减小介质压力，进行焊接堵住漏点，木楔适用于介质温度较低的水，蒸汽等漏点；铁楔适用于温度较高的油，催化剂等漏点。

4.4加阀泄压法

根据泄漏点的大小，在泄漏点上焊接相应的阀门将压力泄出，漏点处置完毕后，关闭阀门。（也可以在泄露点上焊接相应大小的螺帽，然后拧上螺栓，把螺栓螺母焊在一起堵住漏点）。

4.5综合法

根据泄漏点的具体情况，将以上几种方法联合起来灵活应用，效果更佳。

5.结束语

CO2电弧焊 篇5

焊条手工电弧焊单面焊背面自由成形技术是高职焊接专业学生必须掌握的焊接操作技能之一, 本文以Q235A钢12mm板开V形坡口对接立焊焊条手工电弧焊单面焊背面自由成形为例, 从以下几方面展开教学与示范。

1 焊接基础训练

焊接基础训练有助于学生了解和掌握焊接基本步骤及要求, 主要包括: (1) 焊接电流的调节; (2) 引弧方法:划擦法和点击法的练习; (3) 运条方法:锯齿形或月牙形或划圆圈形运条方法进行平焊的堆焊练习。

通过不断地练习, 同学们均能熟练引弧, 焊接过程中电弧稳定, 接头良好, 焊缝成形能够达到标准要求, 具有进一步学习单面焊背面自由成形技术的焊接基础。

2 焊前准备

2.1 焊接材料

母材:选用Q235A, 尺寸为300×100×12mm的试板两块, 用火焰切割出30°V形坡口, 然后将每块试板坡口正、反两侧20mm范围内用打磨机打磨干净, 露出金属光泽并修整钝边均匀规则尺寸为1mm左右。

焊条:选用直径为3.2mm的E4303焊条。焊前经150℃～200℃烘干, 保温1h, 然后放入保温筒内以备使用。使用前检查焊条药皮表面有无开裂、脱落或焊芯生锈、偏心现象。

2.2 焊接设备及工具:选用BX 1-31 5型交流弧焊机

辅助工具:角向磨光机、焊条保温筒、敲渣锤、錾子、钢丝刷、焊缝量尺。

2.3 装配定位

将打磨好的试板翻转拼对, 检查是否有错边现象, 留出合适的根部间隙, 始焊端为3.5mm, 终焊端为4.0mm。组对完成后, 在试板的两端进行定位焊, 为避免焊接过程中焊缝收缩致使间隙尺寸缩小, 定位焊缝长度为10mm～15mm, 且两端定位焊要牢固。为保证焊接时接头良好, 将两端定位焊缝里侧一端用角磨机打磨成斜坡。

定位后的试板表面应平整, 错边量≤10%板厚;为避免焊后变形, 需将装配后试板留出3°左右的反变形量;定位焊时使用的焊条应与正式焊接时焊条型号相同。

3 焊接操作

3.1 打底断弧焊

打底焊是单面焊背面自由成形技术的最大难点, 也是该门技术的重要核心, 焊好打底焊层是保证背面焊缝质量的关键。焊接前先将定位好的试板固定在焊接夹具上, 使焊缝与地面呈垂直位置, 间隙较小的一端朝下为始焊端。按照焊接规范调整焊接电流95A～100A, 调整焊条与试板左右两侧呈90°位置, 与焊缝下端呈75°～85°位置。

打底断弧焊的操作应注意控制焊接时间及停顿时间, 操作动作要快, 熄弧要果断, 击穿位置要准确。更换焊条时的焊缝接头也是难点之一。接头不当容易造成背面焊缝接头不良或未焊透等焊接缺陷;熔孔过大时而形成背面焊瘤, 或熔孔过小或熔孔未形成时, 背面未焊透或成形不良。

3.2 填充焊

填充层的焊接是保证盖面层质量和焊缝内在质量的关键。填充层焊接前要将打底焊时产生的熔渣和金属飞溅物等用敲渣锤、錾子、钢丝刷清理干净, 突起部位用角磨机打磨修整平滑。按照操作规范调节焊接电流100A～105A, 调整焊条与试板左右两侧呈90°位置, 由于采用连弧焊, 温度比较高熔池比较大, 为避免熔池铁水下坠, 调整焊条与焊缝下端呈55°～65°位置, 采用锯齿形运条法横向摆动焊条。

3.3 盖面焊

盖面焊层的操作对焊缝外观质量起着决定性作用, 大部分外观缺陷存在于盖面焊层。修整好并清理干净填充层焊缝表面后, 按照焊接规范调节焊接电流100A～105A, 调整焊条与焊缝下端夹角为70°～80°, 在始焊部位上方10mm～20mm处引燃电弧, 迅速拉至始焊部位稍作预热压低电弧采用连弧焊法, 锯齿形横向摆动运条进行盖面焊接。

4 结语

经过老师的示范及耐心指导, 加上刻苦练习, 同学们基本掌握了焊条手工电弧焊单面焊背面自由成形技术的操作技能, 所焊接的焊缝成形良好, 能够达到中级工操作技能水平, 他们反映自己的技能水平有了较大的提升, 取得了良好的教学效果。

参考文献

[1]宋平, 等.焊工 (中级) [M].东营:石油大学出版社, 2002, 3.

电弧焊焊工的眼面部防护 篇6

电弧焊弧光辐射及危害

在电弧焊接过程中, 会产生强光、紫外线 (按波长分为UVA, UVB, UVC) 和红外线等辐射, 辐射的强度与焊接材料、工艺等相关。电弧焊接中的熔滴、熔池和高温固态金属可看成是黑体, 发出近似黑体的辐射, 释放出连续谱线。在一定焊接工艺条件下, 焊接电流越大, 弧光辐射强度会越大。

GBZ2.2-2007《工作场所有害因素职业接触限值》规定, UVB紫外线8h职业接触限值不高于0.26μw/cm2。在电弧焊接过程中, 紫外线的辐射强度远高于职业限值要求, 特别是引弧瞬间。在距离电弧柱40cm (TIG、86A、中碳钢) 位置采集的数据显示, UV-B的平均辐照值为1 092μw/cm2, 未佩戴焊接面罩的情况下, 按ACGIH (美国政府工业卫生师协会) 的要求, 在这样的环境中每天允许接触的时间将小于4s。

电弧焊接过程会产生强可见光, 其波长涵盖400〜700 nm范围。焊接电弧光光亮度变化范围大, 焊接电流大小变化引起的可见光光亮度变化约有数百上千倍。焊接电弧的可见光亮度远远高于肉眼能承受的光亮度, 甚至达1万倍以上, 其波长涵盖400〜780nm的可见光范围, 尤其是波长为400〜500nm的蓝光更需要引起重视, 特别是波长440nm的蓝光极具穿透性, 对视网膜极具伤害。

电弧焊辐射对焊接作业者的眼睛和皮肤会造成急性和慢性、长期的伤害;强可见光可能引发短暂失明, 引起视力下降、畏光等反应;红外辐射更多的是热效应, 可能引发焊工白内障, 可能灼伤皮肤、加速皮肤的老化;紫外线会对眼睛的角膜和晶状体造成危害, 引发电光性眼炎, 并可能导致失明和白内障;此外, UVA还可能引发皮炎, UVB和UVC可能引发皮肤癌症。

电弧焊接弧光辐射频谱中包括紫外线、可见光和红外线等部分。焊接弧光是一种能够对人体造成伤害的高能闪烁光。从可以查阅到的关于电焊弧光对人体伤害的文章看, 多偏重于讨论电光性眼炎、皮肤红斑和过敏等急性症状, 而对强可见光、紫外线辐射, 以及红外线的长期影响及慢性的损伤关注远远不够。

只要采用适当的措施, 就能保护作业者免受电焊弧光的伤害。防护来自弧光的危害, 可以从选择合适的焊接面罩和健全管理制度、提高焊工自我防护意识等多方面入手。

选择合适的焊接面罩类型

焊接面罩有多种分类方法。

依结构型式可分为手持式 (图1) 和头戴式 (图2) 2类;手持式焊接面罩最大的特点就是便宜, 但缺点也非常明显, 即无法双手进行精确的焊接操作, 焊工劳动强度高。对于有较高焊接质量或特殊工位焊接作业的, 头戴式焊接面罩具有明显优势。

依其工作原理又可分为传统焊接面罩 (又称为黑玻璃焊接面罩) 和自动变光焊接面罩2类。传统黑玻璃焊接面罩的滤光片只有单一遮光号, 随焊接工艺的改变, 需要变更不同遮光号的滤光片。焊工在每次焊接前必须要移开焊接面罩以便看清楚焊接对象, 频繁的移动焊接面罩, 会加速焊工的疲劳, 并影响焊接作业的效率。在多人同时进行焊接作业的场合, 容易受到周边弧光辐射的伤害。不同的遮光号对应相应的紫外线透射比、可见光透射比、红外线透射比等参数, 要达到较高紫外线和红外线的阻隔率, 就必须选择较高遮光号的滤光片, 而较高遮光号的滤光片又会影响观察, 焊接质量可能受到影响。

自动变光滤光屏具有亮态和暗态两种状态, 部分焊接面罩的滤光片有单个或多个遮光号供选择, 其遮光号仅与可见光的透过率相关。自动变光滤光片对紫外线和红外线的防护采用独立的阻隔片, 其防护水平相当于遮光号12或13, 紫外线的透射比小于2 x 10-6, 近红外线的透射比小于2.7 x 10-5。自动变光焊接面罩利用光电控制原理, 在开机状态下时呈遮光号为3的亮态, 便于焊工看清楚焊接对象;一旦起弧, 焊接滤光片瞬间由亮态变化到预先设定的暗态遮光号, 保证焊工在焊接准备及焊接过程中均能清晰观察焊接部位, 避免了盲焊。当弧光停止, 自动变光滤光片会立即返回亮态遮光号, 使焊工可以清楚观察焊接质量, 或移动到下一个焊点。在此期间, 焊工无需掀起或放下焊接面罩, 即使周边存在其他焊接点的弧光辐射也不会受到伤害。自动变光焊接面罩还可降低焊工的培训周期和培训费用。

焊接面罩响应的灵敏度决定了其是否适合更小电流焊接的防护要求, 有的焊接面罩具备多档灵敏度调节, 甚至在焊接电流低至0.1A时还能准确变光。自动变光焊接滤光片由暗态返回亮态的延迟调节也是非常实用的功能, 在停止焊接后, 能够降低熔池余光对焊工眼睛的影响。

依据面罩是否能够连接送气装置, 焊接面罩可以分为送气式和非送气式。送气式焊接面罩又可以分为电动送风式和长管供气式2类, 在防护电焊弧光的同时, 还能提供优异的呼吸防护 (图3) 。

对于电弧焊接作业人员眼面部防护产品, 国内外都制定了相应的焊接眼面部防护装备的标准。焊接面罩的型式多种多样, 在选择焊接面罩时, 务必选择符合标准且满足当前焊接工艺和质量控制要求, 使用与维护简便, 适合焊接作业者, 且佩戴舒适的焊接面罩。

在选择焊接面罩时, 首先根据焊接作业量大小、焊接质量控制要求及作业环境情况, 是选择手持式焊接面罩, 还是头戴式焊接面罩。对于没有特殊焊接质量要求, 或者焊接作业量很小的情形, 普通手持焊接面罩能满足基本要求。而对于作业量大, 或者对焊接质量要求较高, 或者需要在空间狭小进行焊接作业, 或者需要双手操作时, 头戴式焊接面罩具有更好的便利性。

其次, 根据焊接工艺质量要求、焊接效率要求, 以及从降低焊工劳动强度出发, 考虑使用自动变光焊接面罩, 还是使用黑玻璃焊接面罩。黑玻璃焊接面罩因存在盲焊, 且需频繁移动焊接面罩, 更适合用于无特殊工艺要求的普通焊件, 或焊接量不大、对焊接效率无严格要求的场合。

第三, 根据焊接工艺、发尘量大小、焊接烟尘的属性、作业环境条件及焊工对舒适度的要求, 考虑选择送气式焊接面罩, 还是非送气式焊接面罩。送气式焊接面罩更适合发尘量大、烟尘的危害性高、环境温度高的焊接操作环境, 在某些材料容易受到焊工排出物 (如汗液等) 的影响的场合, 长管送气式焊接面罩将会是合适的选择。

第四, 在选好了焊接面罩的形式和滤光片类型后, 根据焊接工艺要求和作业者个体的需求, 参照GB/T3609.1-2008《职业眼面部防护-焊接防护第1部分:焊接防护具》或者EN169《个人眼护具-焊接滤光片技术要求》标准的推荐, 选择适合当前焊接工艺的黑玻璃滤光片的遮光号, 或设置相应的自动变光焊接面罩的遮光号。

第五, 保护片和帽壳的抗冲击性能也是选购者需要考虑的重要因素。要在经受一直径为22mm, 重约45g的钢球从1.3m高处自由落下的冲击后, 外观无变形、无裂纹、无碎片及无影响防护性能的其他缺陷。

第六, 焊接面罩的面罩材料必须用不导电的材料制作。耐燃性能经试验, 燃烧速度应小于760mm/min, 金属部件经10%食盐溶液浸泡15min后取出, 不擦去表面液体在室温下干燥24h, 然后用温水洗涤。观察表面应无变化为合格。另外, 焊接面罩还应满足观察窗、滤光片、保护片和尺寸要吻合, 要有很好的固定装置, 不能从缝隙中漏入辐射光;铆钉及其他部件要牢固, 没有松动和脱落现象。金属部件不与人体面部接触;表面光洁, 无毛刺, 无锐角或可能引起眼、面部不适的其他缺陷。

在上述基础上, 务必要试用选定的焊接面罩, 并根据个人特点调整到合适的状态。面罩必须佩戴舒适, 只有舒适的面罩, 焊工才愿意长时间佩戴, 只有在整个作业时间佩戴才能提供充分的保护。另外, 焊接面罩的操作及维护必须简便, 这样才能最大限度减少焊工的误操作。

焊接面罩属于特种劳动防护用品, 在国内生产的焊接面罩, 必须获得工业品生产许可证;同时无论是国产的, 还是进口的焊接面罩, 都需要获得LA认证 (特种劳动防护用品安全标志) 。使用者应当使用获得LA认证的焊接面罩, 以保护自身的健康和安全。

完善焊接安全管理和培训制度

调查发现, 部分技术熟练的中青年焊工已经出现视力下降, 因视力减退造成不能充分发挥其技能, 无论对个人还是社会, 这都是无法弥补的损失。焊接安全管理制度是为加强焊接工作的劳动保护, 保护焊工在生产过程中的安全和健康, 应包括焊接安全生产管理机构及职责、个体防护装备、职业危害的预防与治疗、设备和辅具的使用规范、易燃和易爆物品管理、日常事务和安全生产检查监督工作、检查和整改、教育与培训等内容。

防护电焊弧光对眼面部的危害, 可以使用合适的焊接面罩。但是防护装备需要被正确地使用和维护才能发挥其应有的防护效能。对焊接作业者和辅助人员 (非施焊人员) 的焊接职业危害与防护的培训也是必不可少的内容。

对于焊接及相关作业人员的职业健康与安全培训应包括以下内容:

1.焊接过程存在哪些眼面部职业危害因素。

2.焊接职业危害因素对作业者的眼睛及面部会造成怎样的急性危害和慢性、长期的伤害。

上述两部分内容有助于焊接作业者增强个人防护意识, 减少职业伤害事件的发生。

3.在了解焊接方法和工艺要求的基础上, 依据标准、法规及规范, 结合对焊接质量、效率的要求, 并考虑焊工的个体需求, 选择合适的焊接眼面部防护装备。

4.焊接眼面部防护装备的正确使用及维护。保持焊接面罩的完整, 在未装有抗冲击视窗保护片的情况下, 不要使用焊接面罩。了解焊接面罩的使用限制、产品的正确使用、日常检查及维护要求、存放、零部件更换及终止使用条件等。产品只有在被正确使用的条件下, 才能提供相应的防护性能。需要强调的是, 装有不同遮光号滤光片的焊接面罩, 适用条件是不一样的, 使用了不适合当前焊接工艺要求的遮光号的滤光片可能引起严重的视力伤害, 甚至失明。在使用焊接面罩前, 作业者必须认真阅读使用说明书。

CO2电弧焊 篇7

焊接过程稳定性影响着焊接质量,因此实现焊接过程参数检测和量化分析对于评价焊接过程稳定性进而实现检测和控制焊接过程是非常有意义的。近年来,从事焊接过程分析的学者们已经取得了很多重要成果。如Mita研制的CO2气体保护焊焊接过程分析仪[1];德国汉诺威大学的D.Rehfeldt教授针对焊接过程的随机特点,提出了采用概率密度统计法提取焊接过程质量信息的特征值,并且用统计分布图的方式显示,用以分析和评价熔化极电弧焊焊接过程的固有物理属性,同时配套研制了“汉诺威分析仪”[2,3]。虽然上述学者的工作能很好的实现对非周期性的焊接过程稳定性的检测和评价,但对于包括短路过渡在内的具有明显周期性的脉冲电弧焊利用已有的分析手段不能很好的进行分析,精度低,信息损失严重。主要原因是以往的研究工作在分析比较焊接过程稳定性时,总是对焊接过程中的焊接电流和电弧电压进行整体分析,而脉冲电弧焊中焊接电流和电弧电压都是周期性变化的,若采用以往的分析手段,会遗漏很多信息,可靠性低。

因此本文针对脉冲电弧焊中其焊接电信号周期性变化的特点,提出了用六个表征参量来判断脉冲电弧焊焊接过程优劣的评价方法,并在六个表征参量的基础上确定了其中两个参量最能对焊接过程稳定性进行直接有效的评价。同时进行两组脉冲电弧焊焊接验证试验,利用提出的方法判断这两组焊接试验焊接过程稳定性的优劣,并且借助焊接电流波形图、功率谱图和概率密度分布图的方法证明本文提出的评价方法是有效可行的。

1 方法介绍

标准差反映焊接参数瞬时值围绕其平均值的分布情况,标准差越小过程越稳定。变异系数给出参数变化范围相对参数平均值的大小,变异系数越小,过程越稳定。因此为了评价脉冲电弧焊焊接过程的优劣,本文选定了六个表征参量对其进行标准差和变异系数分析,进而评价焊接过程稳定性。这六个表征参量可分为两类,一类是以时间为样本,具体为峰值时间、基值时间、周期时间;一类是以焊接电流平均值为样本,具体为峰值时间段内焊接电流平均值、基值时间段内焊接电流平均值、一个周期时间段内焊接电流平均值。具体的评价方法介绍如下:1)选取峰值时间作为样本,进行标准差和变异系数分析,衡量焊接过程中电信号的均匀性,进而判断焊接稳定性的好坏。具体原理图如图1所示,图1给出了脉冲形式焊接电流的波形示意图,此处选取的是理想的正弦形式的脉冲波形。首先给定阈值电流Ith,Ith是指在所选取的T时间段内焊接电流的平均值。确定该值后,电流波形被分为峰值阶段(Ith以上部分)和基值阶段(Ith以下部分)两部分,这样即可确定峰值时间Tp1、Tp2、Tp3……Tp(n-1)、Tpn,将其作为样本,进行标准差和变异系数的计算分析,用来判断脉冲焊中脉冲峰值时间的离散程度;同样也可选取基值时间Tb1、Tb2……Tb(n-1)作为样本进行分析,还可以选取周期时间Tp1+Tb1、Tp2+Tb2、Tp3+Tb3……Tp(n-1)+Tb(n-1)作为样本进行分析;2)选取处于峰值时间段内焊接电流平均值作为一个样本,进行标准差和变异系数分析。具体实施方法参照图1,在峰值时间段为T1、T2、T3……Tn-1、Tn时,求出各时间段对应的焊接电流平均值,对应为然后将其作为样本,进行标准差和变异系数的计算分析,可以很好地了解一个焊接过程中峰值电流的波动范围和变化幅度,用于判断焊接稳定性的好坏。同样也可选取基值时间段内焊接电流平均值即为样本进行分析,还可以选取一个周期时间段内内焊接电流平均值即作为样本,进行标准差和变异系数分析。

标准差S定义为:

式中为样本平均值;xi为第i个样本值;n为总的样本数。

变异系数ν的定义为:

式中S为标准差为样本平均值。

2 验证性试验

为验证本文所提出评价方法的可靠性,进行了两组脉冲电弧焊的验证试验,焊接工艺参数如表1所示,不同的是试验A中保护气体为64%Ar+16%CO2+2 0%H e,试验B为24Ar%+6%CO2+70%He,采用堆焊的方法进行焊接试验,选用母材为Q235低碳钢,焊丝为直径1.2mm的H08Mn2SiA,气体流量为20L/min。试验开始之前,将工件表面打磨干净,防止铁锈、油污影响焊接过程及质量。用霍尔电流传感器采集焊接电流信号,电信号采样频率为500kHz。

利用以上介绍的方法,下面针对试验A和试验B对应的焊接电流信号进行分析,进而判断这两组焊接试验焊接过程稳定性的好坏,具体分析结果见表2和表3。比较试验A和试验B的结果可知,对比六个表征参量对应的标准差和变异系数,发现试验A对应的数值较小,说明试验A焊接过程稳定性较好,试验B的焊接过程稳定性较差。比较周期时间的变异系数试验A(1.9)和试验B(12.5),说明试验A中脉冲周期时间的均匀性比试验B好,试验B中对应的以周期时间为样本的数据离散程度大,周期性差。比较试验B中峰值时间段内焊接电流平均值对应的标准差(19.46A)和基值时间段内焊接电流平均值对应的标准差(5.86A),说明在焊接电流波形图中峰值部分波动性较大。观察比较表2和表3发现,试验A和试验B焊接稳定性的优劣可以用这六个表征参量表述,然而进一步的计算发现,以周期时间和峰值时间段内焊接电流平均值对应的变异系数用来刻画试验A和试验B焊接稳定性的差异最为有效,因为试验A和试验B对应周期时间变异系数分别为1.9和12.5,大约为6.58倍的关系。试验A和试验B对应峰值时间段内焊接电流平均值变异系数分别为1.83和9.70,大约为5.3倍的关系。与其他四个表征参量相比,上述二参量对应的试验A和试验B二者之间变异系数的差异最明显,更能反映脉冲焊周期性变化的特点。反映在焊接过程优劣的评价方面,选取以周期时间为样本和以峰值时间段内焊接电流平均值为样本进行标准差和变异系数分析,足以对不同焊接过程间焊接稳定性进行有效、量化的评价。

为了验证本文提出的评价方法的可靠性,分别利用焊接电流波形图、功率谱图和概率密度分布图加以佐证[4],证实其可行性。图2显示了试验A和试验B对应的焊接电流的波形图、功率谱图和其概率密度分布图。根据功率谱图可以得出焊接电流波形中的主频率值。功率谱图中显示试验A和试验B均在频率为150Hz附近出现了尖峰。说明焊接电流波形中主要是由频率为150Hz的信号组成。比较试验A和试验B的功率谱图,后者信号含有的频率比较杂乱,说明了焊接电流中波形波动较大。对应焊接电流波形图,发现试验B中有短路发生,说明试验B的焊接过程稳定性较差,与利用本文提出的评价方法所判断的结果吻合。从焊接电流概率密度分布图中的两个波峰可以确定试验中焊接电流的峰值电流和基值电流,试验A对应峰值电流230A,基值电流110A,试验B峰值电流215A,基值电流100A,从概率密度分布图中可以观察到试验A中峰值电流和基值电流出现概率大致相等,说明焊接电流波形均匀,波动性小,焊接稳定性好;试验B峰值电流的概率小于基值电流的概率,而是有300A~600A的大电流,说明有短路现象出现,焊接过程稳定性差,这与焊接电流波形图是一一对应的,与利用本文提出的评价方法所判断的焊接过程稳定性的结果也是吻合的。

综上所述,经过验证,说明本文提出的评价方法是有效可行的。

3 结论

1)为了评价脉冲电弧焊焊接过程的优劣,提出了六个表征参量即峰值时间、基值时间、周期时间、峰值时间段内焊接电流平均值、基值时间段内焊接电流平均值、周期时间段内焊接电流平均值,可分别选取其中一个参量作为一个样本,进行标准差和变异系数分析,进而判断焊接过程稳定性。

2)在六个表征参量基础上,确定了周期时间和峰值时间段对应的焊接电流平均值这两个参量的标准差和变异系数最能对焊接过程稳定性进行直接有效的评判。

3)进行脉冲电弧焊的验证试验,且借助于焊接电流波形图、功率谱图和概率密度分布图,证明本文提出的评价方法是可靠的。

参考文献

[1]Mita T,Sakabe A,Yokoo T.Quantitative estimates of arcstability for CO2 gas shielded arc welding[J].Welding International,1988,2(2):152-159.

[2]Rehfeldt D,Schmitz T H.A system for process qualityevaluation in GMAW[J].Weld.World,1994,34(5):227-234.

[3]王宝,宋永伦.焊接电弧现象与焊接材料工艺性[M].北京:机械工业出版社,2012.

[4]WANG Bao,SONG Yonglun.Welding arc phenomena andwelding materials technology[M].Bei jing:China MachinePress,2012.

[5]Marjan Suban.Determination of Stability of MIG/MAGWelding Process[J].Quality and Reliability EngineeringInternational,2001;17:345-353.

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[7]薛毅,陈立萍.统计建模与R软件[M].北京:清华大学出版社,2007.

CO2电弧焊 篇8

随着社会的发展,许许多多的液体、气体都需要用到容器来储存运输,容器在日常生活中也应用的越来越广泛,而容器所能承受的压力大小它的封头起着至关重要的作用。

封头是压力容器必不可少的一部分,封头的种类很多,由于封头的加工不能一次压制成形,所以本产品是拼焊而成的。1060铝有良好的延伸率以及抗拉强度,完全能够满足常规的加工要求(冲压,拉伸)成型性高。可气焊、氢原子焊和接触焊 , 不易钎焊 ;易承受各种压力加工和引伸、弯曲。

1 铝 1060 焊接性分析

1.1 材料焊接性分析

铝1060的理化性能及机械性能与钢有很大的差别,易氧化、导热快、热容量和线膨胀系数大、熔点低、高温强度小、固液态转变时无明显的颜色变化等特性。其焊接过程容易产生如下缺陷 :

1.1.1 易氧化

铝1060和氧的亲和能力很大,在常温下铝容易同氧化合,在铝的表面生成致密的三氧化二铝薄膜,能防止金属的继续氧化,对自然防腐蚀有利,但是给焊接带来了困难。

1.1.2 容易产生气孔

由于铝1060中不含碳,不存在生成CO气孔的条件,而氮又不溶于铝,因此一般认为铝1060产生气孔的主要原因是氢。在铝的熔池凝固过程中析出氢一方面形成新的微小的小气泡,另一方面将扩展到已形成的微小气泡中,并使它发展长大。

1.1.3 焊接热裂纹

铝1060非热处强化合金在杂质含量超过规定范围,或刚性很大的不利条件下会产生裂纹。铝1060产生热裂纹的原因与它的成分和焊接应力有关。由于铝1060的线膨胀系数比铁将近大一倍,而其凝固时收缩率又比铁大两倍,因此铝焊件的焊接应力大。

1.2 结构焊接性分析

(1)纯铝容器在空气和氧化性水溶液介质中,其表面以产生致密的氧化膜和钝化膜它在一些氧化性介质中具有良好的耐蚀性。

(2)纯铝是面心立方晶格,没有同素异构体,低温下不存在像铁素体钢那样的脆性转变,铝容器的最低设计温度可达 -269℃。纯铝常作为制作低温容器的材料,而且均不要求进行冲击韧性检验。

(3) 纯铝的规定非比例伸长应力很低,在小的载荷下即会产生塑性变形。铝容器在使用与运输时,应注意防止碰撞剧烈振动发生塑性变形。

2 焊接工艺

2.1 焊接材料分析

铝1060焊接时可 以选用焊 条E1100( 型号L109)。该焊条的成分与母材相同,且强度与母材相近,价格也比较便宜,所以选择焊条L109作为焊材。

L109(型号E1100)是以纯铝为焊芯、药皮为盐基型的铝焊条。用于焊接铝板、纯铝容器及要求不高的铝合金构件。

2.2 焊前准备

2.2.1 设备的选取

由于铝的热导率比较大,所以焊接时必须要有足够的热输入能量,并要保证电弧要足够的稳定。所以为了稳定电弧,达到阴极破碎的作用,提高焊接质量,因此焊接采用直流反接电源。

2.2.2 备料

该产品采用铝1060(L2)工业纯铝。由于封头的板材比较厚大所以采用数控等离子切割下料,不宜采用气割。采用数控等离子切割,速度比气割快,精度高、质量好,坡口不易挂渣(下料尺寸见备料工艺卡)。划线、号料时应考虑焊接收缩变形量及零件加工余量,且号料和划线的尺寸公差应符合铝制压力容器制造标准。

2.2.3 清理

封头坡口的化学清洗的工艺参数见表3

3 焊接工艺要点

因封头为厚大铝件,为使坡口附近达到所需的焊接温度,以防变形和减少气孔等缺陷,焊前用两把大号焊炬(氧 - 乙炔焰)进行预热,温度为250 ~ 350℃左右。由于铝在高温时不变色,预热时可在铝件上划红色粉笔线,当线条颜色与铝相近时,即可开始焊接(点固焊时也需要预热)。

焊接时,为保证焊缝不出夹渣、未焊透等缺陷,在焊完外侧所有焊缝的1、2层后,将封头翻转,用薄砂轮清理所有的焊根,然后焊接3、4、5各层,最后翻转焊接第6层。每一层,必须将药皮清除掉,并用电动钢丝轮打,磨干净为防止结构较大的变形,内外侧焊缝可采用对称焊接,如图1所示。

焊接时,封底焊焊 条不作摆 动,填充焊和盖面焊应作一定的摆动,以增加容宽。铝焊条极易受潮,所以使用前应在100 ~ 150℃烘干后再使用。否则在焊接中,因水分的蒸发而使焊缝产生气孔。焊接工艺参数如表4所示 :

4 结论

CO2电弧焊 篇9

关键词自动化;智能化;柔性化

中图分类号TG434.5文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0131-01

1概述

CO2焊是上世纪50年代初期发展起来的一种高效焊接技术,它是目前应用最广、发展速度最快的一种焊接方法。与其它电弧焊相比,具备高效、低成本、抗氢气孔能力强,适于薄板焊接、易于全位置焊等优点,广泛用于低碳钢和低合金钢等黑色金属材料的焊接。

2CO2焊存在的问题

我国经济的不平衡性决定了焊接技术发展的多样性。虽然我国在CO2焊设备、焊接材料和焊接工艺上取得了较大成就,而且在很多行业得以应用,但目前仍存在一些问题和不足:在焊接过程中产生的金属飞溅较多,焊缝成形质量不好,特别是焊接规范参数不匹配时,飞溅更严重,飞溅不但增加焊接成本,而且易造成送丝不畅,影响电弧稳定性,使劳动条件恶化,不利于实现自动化;不能焊一些易氧化的金属材料;因为是靠气体保护,所以对周围环境要求较高;弧光辐射较强,易对人体造成伤害。而这些最终还是由于设备和焊接材料所决定。

2.1焊接设备

盡管国内焊接生产机械化、自动化程度已达20%,个别大、中型企业可达40～45%,但这个比例与工业发达国家相比仍存在很大差距。国产自动和半自动CO2焊机性能、品种和质量不能满足用户的需要,制造水平还停留在国外70年代的水平;机械化、自动化专用成套焊接设备和弧焊机器人的设计及制造技术落后、生产能力低;焊接自动化水平低,目前应用数量也比较少,一是行业不均,二是地区差异大;设备复杂,需要专业人员维修。

2.2焊接材料

我国焊接材料的生产和使用有以下特点:一是90%以上为焊条,实心、管状焊丝比例低,二是应用行业的焊接技术发展不平衡。CO2焊的焊接材料主要有CO2气体和焊丝。而目前国内还没有专业生产焊接用CO2气体,市售多为酿造厂、化工厂的副产品,水分含量高,影响焊缝的塑性,甚至造成气孔产生。国产焊丝质量不高、规格单一,不能满足不同用户的要求。尤其是生产效率高、工艺性能好、焊接质量优良、生产成本低、开发品种方便的管状焊丝的品种和质量不能满足生产需要,自动焊生产线所需的管状焊丝目前大部分还是依赖进口。

3CO2焊的发展趋势

随着科学技术的发展及工业的进步,对焊接技术和焊接质量不断提出新要求,市场希望研究出能满足各种金属材料、不同结构形式、不同使用性能的焊接方法,同时还要求更好地实现焊接过程自动化,提高焊接生产率、降低焊接成本。另外,社会需求的个性化越来越突出,这就要求产品更新换代快,相应要求生产设备、工装柔性化。现代焊接自动化的主要标志是焊接过程控制系统的智能化、焊接生产系统的柔性化以及焊接生产系统的集成化。

3.1设备

CO2焊机将向结构简单、操作及维修方便、适应性强、焊接性能稳定优良、自动化水平高、通用化方向发展。

目前一个重要发展方向是CO2焊机控制的智能化和自寻优,智能控制与有关控制技术的有机结合,将使短路过渡电弧与熔滴过渡控制的性能进一步提高,也是目前研究和发展的热点。随着电子化和计算机技术的发展,弧焊电源的微机控制、智能化将不断发展。普通CO2焊机在调节焊接规范参数时,先调焊接电流,再微调电弧电压,调节程序较繁琐且不易控制,因此一元化控制将是CO2焊机实现智能化的发展目标,通过大量的焊接工艺试验来确定电弧电压与焊接电流的匹配关系,在焊接电源上采用一个旋钮,实现两个参数的最优匹配。在焊接自动化方面,通过对焊接过程信息实时采集、处理、分析和决策,实现对焊缝的跟踪控制。

逆变技术具有高效节能、重量轻、体积小、良好动特性、设备维修费用低等特点,因此将是CO2焊焊接电源的最新发展方向。

对传统焊机实施再制造利用也是目前改进的一个方向:通过控制短路过渡时的电流、电压波形,达到减少飞溅、改善焊缝成形质量的目的;通过改变电路结构,降低空载损耗,达到节能目的;通过材质强化手段,达到延长使用寿命目的。改造利用的成本相当于新生产产品的40～60%,因此对传统焊机实施再制造利用尤其适用于目前中国国情。

总之,在新产品设计时采用绿色设计,达到优质、高效、节能、节材、安全、环保的目的。

3.2焊丝

CO2焊的主要焊接材料——焊丝包括实心焊丝和管状焊丝。实心焊丝也正在向低成本、改善焊缝成形、减少飞溅方向发展,国外已经研制出焊丝外表面涂一层防锈降飞溅涂层代替表面镀铜工艺。而管状焊丝作为高科技材料科学的结晶,它的出现和发展适应了焊接生产向高效率、低成本、高质量、自动化和智能化方向发展的趋势,而且还方便调节配方,达到减少焊接有害气体、发尘量的产生。

无缝管状焊丝的制造工艺虽然较有缝管状焊丝复杂,但由于其表面可以镀铜、熔敷金属中氢含量少,药芯在管内不受潮,兼有管状焊丝良好的焊接工艺性能和实心焊丝的使用性能,是进行自动焊或半自动焊的理想材料,并可进行全位置焊接,是很有发展前途的一种焊接材料。

金属芯管状焊丝是近年来国际发展的新趋势,目前日本和美国已把少渣型金属芯管状焊丝作为研究和发展的重点之一。它既有渣量少的实心焊的长处,又兼备高熔敷速度、低飞溅型管状焊丝的优点,而且氢含量很容易限制在很低的水平,使抗裂性能得到提高,金属芯管状焊丝与实心焊丝或普通的管状焊丝相比,生产效率高、焊缝质量好、填充金属的费用低,减少了清理费用。

纳米技术作为近年来科学上的重大发现之一,已成为许多学科研究的热点,它打破了微观与宏观世界之间难以逾越的严格界限,使科技人员从新角度和高度重新认识客观世界。将特定的纳米材料加入到焊丝中,利用纳米材料的体积效应和表面效应,提高电弧稳定性和焊接电流密度,清除氢、氧等有害元素对焊缝质量的影响。另外,选择特定的金属纳米晶粒作为合金元素过渡到熔池中,可提高焊缝中有益元素的含量,改善焊缝的化学成分,达到调节焊缝力学性能的目的。由于纳米材料的体积效应,在相同条件下,可加快熔滴过渡频率,使焊缝熔敷金属增加,从而有效提高焊接效率。金属纳米材料具有高导电率和高扩散性,加入到焊接材料中可以改善熔池内熔敷金属的扩散、浸润情况,对于流动性差的母材,可以有效改善焊缝成形,防止局部过热引起的缺陷。

随着新型制造工艺的出现,管状焊丝的开发和推广必然会有较大的突破,以适应焊接自动化的发展。

4结论

随着能源的发展,加强产、学、研结合,充分运用新型科技成果,实施绿色产品设计,提高CO2焊技术的发展,改善焊缝成形、减少飞溅,促进其智能化、自动化水平,进一步扩大其应用范围。

参考文献

[1]俞建荣,张卫义,蒋力培.CO2气保护焊机的发展现状[J].焊接技术,2001,(1):29-30.

[2]方长生.无缝药芯焊丝用钢管的发展前景及研制[J].焊接技术,2001,(1):32-33.

电弧焊带压堵漏技术研究与应用 篇10

关键词：带压堵漏,技术研究,应用,阀门,法兰

0 引言

近年来, 普光天然气净化厂120亿/年的天然气净化装置蒸汽系统的阀门、法兰、管线等多次发生穿刺泄露事件, 严重影响安全生产。为了实现长期封堵漏点且不影响生产, 经过大量查阅资料, 反复研究应用, 总结出来一种焊接带压堵漏的方法, 这种施工方法简捷方便, 堵漏成功率达100%, 即降低了维修成本, 又减少了维修次数。下面介绍普光天然气净化厂净化装置容易泄露的阀门、管线外漏的原因、堵漏方法以及对阀门的维修。

1 阀门、管头焊接口外漏的形式及因素

1.1 法兰的泄漏的原因

(1) 密封垫片的压紧力不足。 (2) 法兰结合面的粗糙度不符合要求。 (3) 垫片变形和机械振动等原因都会引起密封垫片与法兰结合面密合不严而发生泄漏。 (4) 螺栓变形或伸长, 垫片老化, 回弹力下降, 龟裂等也会造成法兰面密封不严而造成泄漏。 (5) 法兰泄漏还有不可忽视的人为因素。 (6) 法兰在安装焊接过程中母材与法兰中心不在主轴心上, 产生的韧力过大;受工艺介质、压力、温度的影响下所产生的振动, 也会发生泄漏。

1.2 阀体的外漏形成原因

阀体的外漏主要原因是由于阀门生产过程中铸造或锻造缺陷所引起的, 比如砂眼, 气孔、裂纹等, 而流体介质的冲刷和气蚀也是造成阀体泄漏的常见因素。

1.3 管头焊接口外漏管头焊接口外漏主要原因是在设备、管道施工焊接安装过程中焊接时形成的气孔造成的。

2 电弧焊带压堵漏的原理及优点

2.1 电弧焊带压堵漏的原理及常见方法

电弧焊带压堵漏的原理就是根据母材相同的材质进行选用备料, 一般在泄漏点发现较早的初期进行, 常见方法有:

2.1.1 塞孔堵漏法。采用挤瘪、堵塞的简单方法直接固定在泄漏孔洞内, 从而达到止漏的一种方法。 (1) 捻缝法用冲子挤压泄漏点周围金属本体而堵住泄漏的方法, 称为捻缝法。 (2) 塞楔法用韧性大的金属、木头、塑料等材料制成的圆锥体楔或扁楔敲入泄漏的孔洞里而止漏的方法, 称为塞楔法。 (3) 螺塞法在泄漏的孔洞里钻孔攻丝, 然后上紧螺塞和密封垫治漏的方法, 称为螺塞法。

2.1.2 焊补堵漏法焊补方法是直接或间接地把泄露处堵住的一种方法。常见的有直焊法、间焊法、焊包法。

2.2 电弧焊带压堵漏的优点

(1) 不需要停工或对系统进行隔离。 (2) 不需要对系统进行泄压。 (3) 节省大量的资源和人力。 (4) 大大减少了因设备隔离或停机而带来的能源损失。 (5) 减少了社会经济损失。

3 普光净化厂常见漏点的采用电弧焊带压堵漏方法介绍

3.1 联合装置界区中压过热蒸汽阀门大盖密封泄漏的处理方法其焊接操作步骤

(1) 中压过热蒸汽压力为3.82MPa、温度为420℃, 施工人员在施工时必须穿戴好劳动防护用品, 尤其是防烫高温服。 (2) 在压盖密封面泄漏处事先焊一台符合工艺介质最大要求与原闸阀磅级相同的DN25LB600的闸阀, 要求施工焊接时必须将此阀全开。 (3) 用Φ5mm的圆形钢筋预制成圆形镶嵌入压盖与阀座密封面的外部缝隙处, 围绕一周, 然后用氩弧焊满焊一周, 再用电弧焊焊一遍。 (4) 准备宽120mm, 厚16mm, 周长与原闸阀的压盖和阀座之间的法兰外表面相等的中压铁板, 预制成圆弧形, 为了防止蒸汽外泄, 影响施工, 可在宽120mm, 厚16mm的圆弧形中压钢板的之间事先对称开四个气孔, 在气孔顶部焊接四个高温螺母, 在施工中帮助排气, 待施工完毕后, 用螺栓上死最后全部焊死, 然后贴入闸阀的压盖缝隙和阀座之间的法兰外表面。 (5) 对连接压盖和阀座之间的20条法兰螺栓需每条螺栓逐一拆卸焊接, 先焊螺栓三遍, 然后带紧螺母再焊三遍 (焊好第一条螺栓及螺母后再进行拆卸焊接第二条, 不然长时间蒸汽会从螺栓丝扣中穿刺出泄漏) 。 (6) 如螺栓、螺母焊后继续渗漏, 可用DN25的中压加厚管外焊一台DN25LB600的闸阀, 直接套住螺母焊接在法兰表面上 (焊前必须事先打开此阀, 帮助排气) 。 (7) 施工完成后, 关闭压盖密封面泄漏处DN25LB600的闸阀, 封堵完成。联合装置中压过热蒸汽界区第一道阀压盖密封泄漏相继在2009年10月 (一联合一列) 、2010年6月 (六联合一列) 、2011年3月 (五联合二列) 发生泄漏, 采用这种堵漏技术解决了该阀门的泄漏问题, 效果非常良好至今未发现渗漏现象。

3.2 阀体的外漏及管头焊接口外漏的堵漏方法

在发现中、低压蒸汽、伴热管、胺液阀门及管头焊接口初次外泄, 可以不用停用任何介质, 先找准泄漏点位置和泄漏点的大小。焊接操作步骤如下:管头连接处泄漏可制作大于泄漏点的尖嘴铆钉, 用榔头敲击尖嘴铆钉, 让铆钉尖充分接触漏点的平面, 使其把管壁砸坯, 这样暂时就不会泄漏。然后用电焊点焊泄漏点的周围 (千万不要焊接泄漏点正中心防止泄漏点扩大, 引起事故蔓延蒸汽喷射烫伤人) , 焊好后用榔头侧面四周敲击焊巴, 把焊巴砸坯覆盖泄漏点, 此时就可以正对焊巴处泄漏的焊接了。这种方法分别在中压饱和蒸汽的支线、阀体、管头焊接口、与母管焊口处发现砂眼时就采用这种堵漏技术解决了外漏的问题, 避免了一次次非单元停工不可, 才能解决的事情。

3.3 法兰外漏的堵漏方法

可选用与原材质相等的材料做包箱, 包箱要求与原形状相同, 即在刺漏处焊接与原介质、压力、温度、材质相同的一小阀门, 焊好阀门后打开阀门先对该处进行引流泄压, 待泄掉压力后, 一边泄压一边焊接螺栓和法兰;焊好后关闭临时阀门。这种方法分别在2011年10月在四联合二列E-308高压锅炉水出口法兰外漏和2010年5月五联合一列装置图幅区中压蒸汽总管疏水水包法兰外漏上应用。就是采用这种堵漏技术解决了该法兰的泄漏问题, 避免了一次次非计划单列系统停工不可, 才能解决的问题。

4 结论

电弧焊带压堵漏技术的研究与应用, 目前已广泛应用于普光净化厂现场装置的蒸汽、锅炉水、胺液等系统的堵漏处理过程中, 堵漏成功率达100%, 极大程度地节约了装置的检维修成本, 取得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]卢盛华.钢管对接焊缝超声波检测比试块改进的设想[M].石油工程建设, 2007, 33 (3) .

[2]贾辉, 常军德, 赵惠琴.带压泄漏点的手工电弧焊补漏[J].山西科技, 2003 (4) .