摘要：压力管道，其焊接质量的好坏直接决定着管道的压力承受能力，因此，通常采用多种防护措施，而二氧化碳是最常用的抗氧化保护剂。本文从压力管道焊接技术的现状出发，深入探讨了CO2气体保护焊方法的几种具体工艺应用，具有一定的实用性和参考价值。
关键词：压力管道；二氧化碳；焊接工艺；应用
1.压力管道焊接工艺的现状
目前为止，CO2气体保护焊接方法在压力管道焊接上的应用还没有完全普及，这不是因为CO2焊接工艺本身有什么问题，更多的原因在于人们心中存在下面的几个认识误区。
第一个误区：CO2焊接过程中有飞溅，焊接接头质量比焊条电弧焊要低；CO2气体保护防风能力差，不适合压力管道现场安装焊接。
第二个误区：电弧气氛中具有较强的氧化性，焊缝金属的含氧量较高，焊接接头的冲击韧性值低。
第三个误区：管道CO2全位置焊接，焊工操作难度大，焊缝成形差，焊缝容易产生咬边及未熔合等焊接缺陷。
随着CO2焊接电源先进控制技术的提高，高品质焊接材料的发展及新型焊接工艺的应用，上述CO2焊接缺点（飞溅大、成形差、韧性低）均能得到有效的解决。
2.压力管道中CO2焊接工艺的改进和提高
2.1 CO2焊接工艺中易出现问题及应对措施
（1）CO2焊接接头塑韧性不稳定
主要原因是过去的CO2焊丝标准沿袭了原苏联的旧标准，焊丝含Mn量偏高：（Mn：1.8~2.1%），Mn/Si比值高，焊缝强度高，塑韧性偏低。随着焊丝质量的改进，引用欧美焊丝标准（如ER50-6、唐山神钢MG-51T），Mn/Si比值适当（Mn：1.4~1.85%? Si：0.8~1.15%CO2焊缝塑韧性值均略高于碱性低氢焊条的塑韧性值指标，完全可以替代碱性低氢焊条的焊接接头。
（2）当焊接作业环境的风力≥2m/sec时，为加强气体保护，防止气流紊乱，造成气孔和焊缝成形不良，焊接区域做些局部遮挡，完全能够满足焊接质量要求（海边造船及管道安装CO2焊接作业十分普遍）。
2.2 CO2焊接工艺在压力管道上焊接的应用
压力管道（材质：20#钢或Q295、Q345、Q390低合金结构钢）单面焊接双面成形工艺有以下几种典型组合方式，可依据自己的工艺条件，制定焊接工艺评定任务书，经模拟试件焊接，理化实验，评定合格，制订焊接工艺规程（WPS）指导焊接施工。
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（1）CO2焊接工艺方案一：实心焊丝+混和气体保护焊焊接工艺
该工艺方案采用实心焊丝，焊丝的参数为：ER50-6；ER50-3；焊丝直径Φ1.0。采用的保护气体为80%Ar+20%CO2（MAG），气体流量控制在15-20L/min。对于焊缝的要求要保持比较高韧性值的情况，可以选用ER50-3，焊丝内Mn、Si的含量偏低，有利于提高焊缝的韧性，对于焊缝的要求要保持比较高强度值的情况，可以选用ER50-6，该焊丝内Mn、Si含量偏高，有助于提高焊缝的强度，对于焊丝的选择，要经焊接工艺评定之后再进行确定。采用该方案时，要注意整个位置立向上焊，且焊缝的接头处要经过打磨成缓坡形，以便于接头的无缺陷处理。此焊接工艺的方案，适合Ф219*5?以上的管道多层多道焊。
（2）CO2焊接工艺方案二：钨极氩弧焊打底+CO2/MAG气保焊填充盖面焊焊接工艺
该方案采用钨极氩弧焊（TIG焊）做打底处理，选用焊丝的规格为Φ2.4，焊接操作的电流I=80-100A。对接坡口为55-60°，而对口的间隙保持在2.5-3.0mm左右，钝边采用1.0-1.5mm。对焊接保护气体，选择纯氩，气体流速7-8 L/min。执行填充盖面焊用操作选择CO2（或MAG）焊接工艺，焊丝采用实心?ER50-6Φ1.0。采用该方案时，要注意整个位置横向焊，保持焊缝各触点严格打磨平滑，有利于对焊点的无缺陷处理。
（3）CO2焊接工艺方案三：陶瓷衬垫+药芯焊丝CO2焊接工艺
该焊接工艺方案采用陶瓷作为衬垫，同时选择药芯焊丝进行焊接操作。具体来说，药芯焊丝采用国产的YJ502-1（神钢DW-100）焊丝即可，焊丝的直径为Φ1.2。
本CO2焊接工艺方案选用的保护气体为CO2，气体流量严格控制在15-20l /min。对接焊接坡口40-45°，接口端间隙在6 - 8mm之间。该方案不需要处理焊缝的钝边，且非钝边不会影响实际焊接效果。在实际焊接操作中，焊缝背面应与陶瓷衬板紧密贴合，以保证焊缝的焊接质量。这个过程更适合超过600 * 8Ф管道多层多道焊接。
（4）CO2焊接工艺方案四：纤维素焊条打底+实心焊丝CO2焊接工艺
该方案的打底焊通过采用纤维素焊条进行焊接操作，一般情况下，可选择的焊条型号为?E6010或E8010，焊条直径?Φ4。对电焊机的选择，可以选择唐山松下YD-400AT2HGF直流弧焊机，由于其专设有纤维素焊条输出端口，使用比较方便。焊机的焊接工作电流可确定为I=60-80A?，实际操作中常采用立向下焊的焊接方式。此工艺较为适合Ф273*5?以上的管道多层多道焊的压力管道。
通过上述四种焊接工艺方案的设计，基本可以解决常见的压力管道焊接问题，在选择正确的方案基础上，还要正确选择焊接材料和运枪方法，并采取防风等工艺措施。实践证明，CO2/MAG焊工艺是优质、高效、低成本的一种焊接方法，可以结合实际的施工条件，优选典型焊接工艺形成组合的方案选择，经焊接工艺评定确认后，应用于压力管道焊接施工，会给企业带来很好的经济效益。
3.结束语
综上所述，压力管道的焊接对焊接质量要求较高，这直接关系到承受一定强度的压力。CO2焊接工艺可以有效地解决这一问题。通过CO2气体的保护作用，可以减少氧化气体对焊接间隙的影响，有效提高焊接强度和韧性。
参考文献：
[1]赵学文，王玉松，古守成.CO2/MAG焊接技术在压力管道上应用的工艺特点.[J]金属加工，2014，8.
[2]赵乐伟，万方.浅析CO2/MAG焊接技术在压力管道上应用.[J]城乡建设，2015，9.
[3]柯鼎华，李玉伟.二氧化碳气体保护焊在供水管道上的应用.[J]科技创新导报，2016，3.
论文作者:柳学风
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第23期
论文发表时间:2019/6/13
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