浅议不锈钢储罐中CO2气体保护焊的应用技术

　　摘要：焊接技术的好坏将直接决定被焊接物的最终使用价值的高低，这对不同的物体其在焊接时所采用的工艺技术也是存在着明显的差异性。下面本文将结合多年的工作实践经验，以不锈钢储罐的焊接施工为实例，对CO2气体保护焊的焊接技术应用以及其优势所在等方面内容进行简单论述，以供参考。

　　关键词：CO2气体保护焊;不锈钢储罐;焊接技术

　　Abstract: In this paper, combined with years of practical experience in welding of the stainless steel tank construction for instance, simple exposition of CO2 gas shielded welding technology and its advantages and aspects such as, for reference.

　　Key words: CO2 gas shielded welding; stainless steel storage tanks; welding technology

　　中图分类号：TG444+.72文献标识码： A 文章编号：2095-2104(2012)05-0020-02

　　自第二次工业革命后，石油、煤、铁等矿物质机体被大量的使用，不仅极大地促进了人类社会的发展进步，更对其随之而来的各项新工艺技术的完善与提高提出了更高的要求。在化工设备、环保设备广泛应用的今天，耐腐蚀性较强的不锈钢罐已经是很普遍了。但是，随着社会的发展，技术的进步和人力成本的提高，焊接技术和成本不可避免地成为制造企业所要考虑的重要因素。而CO2气体保护焊以其较快的焊接速度和低人工成本的特性，成为制造企业考虑的重要方面，也极大的推动了CO2气体保护焊的应用和技术进步。下面文章将以企业的一座具有直径较大、内壁较薄、热膨胀系数大、电阻率高等特点的不锈钢罐进行CO2气体保护焊接施工分析，对其中相关工艺参数、注意要点等进行归纳与总结。

　　1对于焊接方法的选择策略

　　就我国目前而言，在焊接技术上主要分有气电立焊、埋弧横焊、氩弧焊等工艺，但是这些技术大多在实际操作中具有难度系数较大、成本较高等劣势，特别是在于对于不锈钢罐的焊接工作上，大多是企业仍然采用以焊条电弧焊为主的焊接工艺技术，由于不锈钢罐的导热系数较大、对温度的感应度较高易发生变形，在焊接过程中往往会因为与焊条间持续作用而使焊条失去药皮的保护作用不能被使用，不仅提高了焊接的成本，也延长了施工的工期，就给双方造成了一定了经济损失。

　　随着焊接设备性能的优化，焊接材料品种的增多，近几年来C02气体保护焊在金属制造行业得以大力推广应用。它所具有的焊接效率高(约为焊条电弧焊的3~5倍)、焊接质量易保证、焊接成本低(仅占焊条电弧焊的1/3)、焊接变形小等优点是其他焊接方法无法比拟的。C02气体保护焊焊丝有药芯焊丝和实芯焊丝两种。药芯焊丝与实芯焊丝相比，熔敷效率高、飞溅少、力学性能好、抗风能力强，可用于野外施工。近年来随着国内不锈钢药芯焊丝焊接性能的提高，已完全可以满足生产需要。因此对于大型不锈钢储罐及设备，我们选择了不锈钢药芯焊丝C02气体保护焊。

　　2焊接工艺性能试验

　　采用天津三英的不锈钢药芯焊丝，对厚5 mm的OCr18Ni9板进行了焊接工艺性能试验，经过对焊接电流、焊接电压、焊接速度、气体流量的合理匹配，得出了一组飞溅少、成型良好的焊接参数，见表1。焊后对试板进行X射线检测，未发现焊缝内部有未熔合、未焊透、气孔等缺陷，而且焊接试板的变形量≤3°。

　　根据JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》要求对试板进行了力学性能试验和化学成分分析，结果见表2。从焊接工艺评定结果可以看出，采用C02气体保护焊焊接不锈钢，C02气体对焊缝无增碳现象，且力学性能达到了标准要求，化学成分可满足耐腐蚀性能要求，因此完全可用于不锈钢储罐及设备的焊接。

　　3储罐焊接

　　3.1一般要求

　　不锈钢储罐施工要有专用的场地，施工所用地线搭铁、清理工具、组对工具及搬运工具等要采用不锈钢制品，或采取隔离的措施，如有碳钢零部件须分开存放，严禁不锈钢与碳钢件混放，以防止铁离子的污染。

　　3.2焊前准备

　　(1)下料。罐底中幅板和罐壁板采用剪板机剪切下料后，沿切口有明显的加工硬化区，存在较大的残余应力，故剪切后须用刨边机刨去约1/4的板厚宽度。罐底边缘板和罐顶板采用等离子切割机下料，为减轻飞溅对钢板表面的影响，切割时可在割口周围涂一层白垩粉，并去除热影响区以保证焊接质量。

　　(2)坡口清理。焊前用丙酮或酒精清洗坡口及两侧20 mm范围内油污、飞溅等杂物，并涂一层白垩粉以利于焊接飞溅物的清理，坡口两侧应充分干燥后再施焊。

　　3.3罐底组焊

　　(1)拼板。罐底采用带垫板的V型坡口对接。拼板时要求垫板与底板贴紧，其间隙不得大于1 mm，底板与垫板搭接后点焊牢固，按排板图要求由中间向两侧铺设。

　　(2)定位焊。基于不锈钢的变形特点，定位焊时只点焊横向短焊缝，纵向焊缝不予点焊，以保证焊缝能在拘束度小的状态下自由收缩。每道短焊缝由中心向两侧点焊，定位焊长度为100 mm左右，间隔200 mm。

　　(3)焊接。罐底焊接最难控制的是底板产生波浪变形，因此需采取合理的焊接顺序和预留焊缝收缩量来控制变形。针对此罐的排板特点和直径尺寸，需在罐底留一条通天十字缝(见图1粗线部分)不予焊接，等罐壁组焊完毕后再焊。焊接方法采用不锈钢药芯焊丝C02气体保护焊，焊接时由2名焊工按罐底中心线对称施焊，先焊纵向短焊缝，后焊横向长焊缝。长焊缝的焊接由中心向外分段退焊，每道长焊缝两端到罐壁间留1m不予焊接。按照表1中的焊接参数进行焊接。

　　(4)焊接工艺措施。焊接过程中要严格控制层间温度不超过100℃，为加快焊缝冷却速度，可采用焊后直接水冷的工艺，以避免焊缝在450~ 850℃敏化温度区间停留时间过长而影响焊缝的耐晶间腐蚀性能。为避免焊接过程中出现气孔，需采取以下措施：C02气体在使用前应将气瓶倒置24 h后放水1～2次，并在出口处加干燥器;选择合适的气体流量，气体流量太大太小都会造成焊缝产生气孔;焊丝开包后应尽快用完，并在干燥、通风的环境中存放。

　　(5)操作要点。焊接时采用右向焊，焊枪角度与工件成75°~ 85°夹角较为适宜，焊接速度要均匀，呈小幅度锯齿形摆动，以熔合两侧母材并不产生咬边缺陷为宜。

　　3.4罐壁组焊

　　(1)拼接。罐壁板坡口型式采用单边V型坡口，组对时应保证内表面齐平，错边量控制在允许的误差范围内。

　　(2)定位焊。定位焊要求与正式焊缝相同，无气孔、夹渣、未熔合等缺陷，定位焊长度不小于50 mm，间隔100 mm。

　　(3)焊接。先采用不锈钢药芯焊丝C02气体保护焊焊接罐壁间纵缝，再焊接环缝。焊接时接触腐蚀介质的内侧焊缝最后施焊。环焊缝的焊接由4名焊工沿圆周均布，朝同一方向采用分段退焊或跳焊法施焊，焊接时严格控制层间温度不超过100℃。

　　(4)操作要点。采用斜锯齿法摆动焊枪，焊接速度不可过慢，以避免焊缝出现明显的下垂。焊枪角度要根据坡口形状进行调整，避免产生咬边和焊缝中间凸起缺陷。

　　3.5 包边角钢、圈板的焊接

　　包边角钢、圈板组对前应进行弧度和翘曲度的复验，不符合标准的应重新找圆和修正，焊接时先焊包边角钢自身的对接焊缝，再焊其他环焊缝。要求焊缝成型良好，与母材表面圆滑过渡，无明显的咬边等缺陷。

　　3.6罐顶组焊

　　罐顶组焊应在罐底检查合格后进行，罐顶板组对应按划好的等分线对称铺设。罐顶属搭接焊缝，焊接时先焊环向短焊缝，再焊径向长焊缝，长焊缝采用数名焊工隔缝对焊，焊接顺序及方向如图2所示。

　　4焊后检验及结果

　　整个储罐焊接完毕经检查，罐体几何尺寸符合图纸要求，罐底局部变形量小于20 mm，罐壁、罐顶焊缝无明显的棱角。焊缝成型良好，无表面气孔、咬边等缺陷，经X射线检测，焊接一次合格率达到了98%，罐体盛水试验无渗漏现象。各项指标均达到了设计要求。

　　经测算，采用C02气体保护焊与采用焊条电弧焊相比，仅该储罐就节约焊材费约1.5万元，再加上节约的人工费和其他能源费，共计节约3万元左右。

　　5结束语

　　(1)采用不锈钢药芯焊丝C02气体保护焊焊接不锈钢储罐具有焊接变形小、焊接效率高、质量好、焊接成本低等诸多优点，这种工艺是完全可行的。

　　(2)严格控制焊缝层间温度、采取合理的焊接顺序和预留焊缝收缩量是控制焊接变形的关键。

　　参考文献：

　　[1]中国机械工程学会焊接学会，焊接手册(第1卷)[M].北京：机械工业出版社，2001.241-253.

　　[2]张其枢，堵耀庭.不锈钢焊接[M]，北京：机械工业出版社，2000.57-83.

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文章名称： 浅议不锈钢储罐中CO2气体保护焊的应用技术

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