摘要：现代科学技术的不断发展带动了焊接技术的进步与革新，在如今众多焊接工艺方法中，气体保护焊的成本相对较低，且焊缝质量较好，生产效率也很高，在实际生产中的应用较为广泛。本文主要对混合气体保护焊工艺进行介绍，并着重说明混合气体保护焊接工艺在对压力容器进行焊接操作中的具体应用问题。
关键词：混合气体保护焊；压力容器；焊接工艺
前言：
对于生产制造企业而言，焊接工艺的运用在其产品生产工程中必不可少，在压力容器实际生产过程中使用的焊接工艺的优良与否直接关系到压力容器成品的质量和生产成本以及企业的经济效益。其中气体保护焊相较于其他焊接工艺生产效率更高，生产成本更低，焊接工序更简单、质量更优良等等诸多特点，使其更加适合对压力容器进行焊接操作，成为了对压力容器进行焊接的首选工艺方法，在压力容器制造中开始被普遍使用。
1 ＣＯ₂气体保护焊和混合气体保护焊
ＣＯ₂气体保护电弧焊和混合气体保护焊，以及熔化极氩弧焊被统称为气体保护焊接法。使用气体保护焊接方法进行焊接时，作为电极的金属焊丝以匀速被送进，利用焊接母材和金属焊丝产生的电弧对母材进行焊接。为了防止空气对焊接过程以及焊缝质量的影响，利用保护气体将焊接区保护起来，隔绝空气的进入，尽量避免各种焊缝缺陷的出现。同为气体保护焊，ＣＯ₂气体保护焊和混合气体保护焊最主要的不同之处在于进行焊接操作时使用的保护气体不一样。ＣＯ₂气体保护焊的保护气体是ＣＯ₂气体，而进行混合气体保护焊时的保护气体则是富氩混合气体，混合保护气的组成大多是为８０％的氩气和２０％的二氧化碳气体。
2 混合气体保护焊在压力容器焊接中的特点
使用混合气体保护焊进行对压力容器的焊接，具有很多其他焊接方法不具有的优点。首先，这种焊接方法对焊接保护区进行保护时操作比较简单，焊接工艺具体流程也更加方便高效；进行混合气体保护焊时，相较于手工电弧焊，可以使用的焊接电流密度更大，可达到200Ａ／ｍｍ²，因为焊接电流密度比较大，随意焊缝的熔深也更加深，在进行薄板和中厚板焊接时就可以不用在焊接母材上开坡口，简化焊接工艺流程；另外，实际焊接过程中混合气体的优良保护作用使得焊接过程中电弧的燃烧过程更加稳定，热量比较集中，焊缝的形状也十分良好，焊接完成后母材的变形量比较小，尤其是在对中厚板和薄板进行焊接时，混合气体保护焊的优点更为突出。相较于ＣＯ₂气体保护焊，富氩混合气体保护焊的优越性更加明显，它弥补了纯二氧化碳气体作为焊接保护气体时的最大缺点。因为ＣＯ₂的氧化性很强，并且性质较为活泼，因此会在焊接过程中引发金属的氧化燃烧，造成气孔以及飞溅现象的产生，而在富氩混合气体保护焊中，因为性质稳定的氩气的存在，使得飞溅现象大幅度减少，进而焊接后不再需要进行清除熔渣的工序，使焊接流程进一步简化，又因为混合保护气体中存在有活泼氧化性气体二氧化碳，可以避免使用氩气进行焊接时会出现的不足，例如电弧漂移，表面张力过大以及液态金属太过于粘稠等问题，使熔敷金属和焊接母材之间的浸润程度得到大大的改善；混合气体保护焊的应用范围很广，既适用于熔滴过渡形式为射流过渡电弧和脉冲电弧的焊接过程，同时又适用于短路过渡电弧，不管是在低合金钢焊接过程，还是在低碳结构钢的焊接中都有优秀的表现，对焊接质量的提高作用显著。
3 混合气体保护焊在压力容器焊接中的具体应用
3.1焊丝的选择
对压力容器进行混合气体保护焊接操作时使用的各种焊接材料都要以焊接工艺评定的结果作为依据来进行选择，实际进行焊接时使用的焊接材料也必须要与焊接工艺评定结果一致。对焊丝进行选择时，既要考虑合适的焊丝直径，也要对焊丝的化学成分进行控制考虑，防止焊丝中有些组成成分在焊接过程中造成焊缝缺陷的产生。
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3.2焊接参数的选择
焊接过程中工艺参数的选择会对焊接质量有重大的影响，焊接前对各种焊接参数的选择必须要全面考虑，混合气体保护焊的主要参数包括焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、焊丝伸长度，电流极性以及气体流量等。在进行压力容器的混合气体保护焊时，因为焊接电压和焊接电流的数值都比较小的缘故，熔滴的过渡形式通常选用短路过渡，而不是脉冲过渡或者喷射过渡；电流相同时，随着焊丝直径的减小，熔深要增大；焊接电流的作用是熔化焊丝和工件，同时也是决定熔深的最主要因素，焊接电流的使用范围随焊丝直径和熔滴过渡形式的不同而不同；电弧电压的大小决定了电弧的长短和熔滴的过渡形式，随着焊丝直径的减小，电弧电压的影响程度加大；焊接速度过快，保护效果差，同时使冷却速度加大，使焊缝塑性降低，且不利于焊缝成形，易形成咬边缺陷；焊速过慢，熔敷金属在电弧下会堆积，造成焊道不均匀，焊缝组织粗大；焊丝伸长长度过大时，焊丝容易过热而成段熔断，使飞溅现象严重，造成焊接过程不稳定；对于混合保护气体流量的选择，要根据焊接保护区域进行，例如当焊接电流较大，焊速较快以及在室外工作等条件下，混合保护气体的流量需要适当加大，同时，保护气体的稳定输送是避免焊缝中出现气孔的重要措施，因为焊缝中气孔缺陷的产生主要是因为空气中的氮气，稳定的保护气流将焊接区紧密地保护起来，有助于防止产生气孔。
4 缺陷和预防措施
和纯氩气气体保护焊相比，使用混合气体作为气体保护焊时的保护气体时，由于保护气体中混入了CO₂气体，进行焊接时在电弧高温作用下会发生氧化作用产生CO气体，进而在焊缝中出现气孔缺陷，；CO气体的产生也会造成严重的飞溅现象；另一方面焊丝中的合金元素在熔滴过渡的过程中会被烧损。针对上述由于混合气体氧化性导致的问题，实际进行低碳钢和低合金钢焊接时，可以使用含有脱氧元素的合金焊丝，例如含硅和锰等元素的焊丝。以合金焊丝中的硅和锰作为还原剂，控制C的氧化程度，减少FeO在液态金属中的浓度，据此可以有效预防CO气孔的产生，减少飞溅现象的发生。
混合气体保护焊焊缝中的气孔除了由CO气体引起，另外主要是由于氢气和氮气侵入了焊接区导致。预防焊缝中气孔产生，应在焊接进行前对焊接母材上的铁锈以及油脂进行彻底清理，同时焊接用的混合气体应尽量采用含水量低的气体。
5 压力容器焊接工艺现状
目前在压力容器的生产过程中主要使用的焊接方法是手工电弧焊与埋弧焊，其焊接性能大多数情况下都能满足实际使用需要，但当某些钢板的板厚偏薄时，这两种焊接工艺就不太适用，会造成焊接后变形量过大，且焊接效率低下，成本也比较高，无法完全满足实际生产的需求。
6 混合气体保护焊的前景
混合气体保护焊使用的保护气体由性质稳定不易与其他物质发生反应的惰性气体和性质比较活泼的气体组成。惰性气体能够将空气有效地隔绝在焊接区之外；而活性气体的存在能够通过化学反应减少甚至避免气孔缺陷在焊缝中的出现，减轻焊接过程的飞溅现象，特别适用于碳钢和不锈钢等多种金属材料的焊接，不过，混合气体保护焊的缺陷在于焊缝的熔深不够深，就这方面的缺陷尙需要更多的研究与技术革新，进而为混合气体保护焊的应用提供更加广阔的前景。
结语：
在相关生产制造行业，混合气体保护焊正逐渐具有更加广泛的应用，相信随着持续进行中的相关工艺试验以及生产实际经验累积，可以对混合气体保护焊接的工艺进行不断的改进，进而使其更加适用于更多领域。
参考文献：
[1]杨璐.混合气体保护焊在压力容器焊接中的应用[J].建材发展导向（上），2017，15（4）：310.
[2]蒋俊. 富氩气体保护焊在压力容器设备上的应用研究[D].南京理工大学，2012.
论文作者:周美华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/8
标签：气体论文; 焊丝论文; 电弧论文; 压力容器论文; 气孔论文; 电流论文; 焊接工艺论文; 《基层建设》2017年第36期论文;