CO2气保焊在锅炉压容器制造中的应用

CO₂气体保护焊在锅炉压力容器制造中的应用

张晓明

陕西省锅炉压力容器检验所

CO₂气体保护焊是一种高效率的焊接方法，在造船、机车制造、汽车制造、石油化工、工程机械等各行业有着广泛的应用。但是在锅炉压力容器制造行业的应用还较少。

防碍CO₂气体保护焊在锅炉压力容器产品制造中应用的主要问题是：合金元素烧损、CO气孔、飞溅。而这三方面的问题都和CO₂电弧气氛具有较强的氧化性有关。

CO₂电弧中高温分解出的原子氧和Fe及其他合金元素发生如下反应：

反应生成物中，SiO₂、MnO成为杂质浮于熔池表面，C的氧化主要发生在熔池表面，因此CO基本逸出，而留在液态金属中的主要是FeO。残留的FeO与C作用产生CO气体，熔滴中的CO气体在电弧高温的作用下急剧膨胀，使熔滴爆破而产生飞溅；熔池中的CO气体如果来不及析出，便在焊缝中形成气孔。同时FeO残留在焊缝金属中将使焊缝金属的含氧量增加而降低机械性能。现在通常的做法是在焊丝中加入一定量的脱氧剂，使其在脱氧的同时对烧损的合金元素进行补充，则CO₂气体的氧化性所带来的弊病是可以克服的。如加入Mn、Si等脱氧剂的H08Mn2SiA在焊接低合金钢时效果就很好。

金属飞溅是CO₂气体保护焊的最主要缺点，而且成因复杂，除上述提到的电弧气氛氧化性高的影响外，原因还很多。目前减少飞溅的措施主要有以下几种：

（1）正确选择工艺参数。对于每种直径焊丝，其飞溅率和焊接电流之间都存在类似正态分布的关系。以直径1.2mm焊丝为例，电流小于150A或大于300A飞溅率都较小，介于两者之间则飞溅率较大。此外合适的焊枪角度、尽可能短的焊丝伸出长度也能降低飞溅率。

（2）在CO₂中加入适量Ar气可以有效降低飞溅率。混合气体的成本虽然比纯CO₂气体高，但可以从材料损失降低和节省清理飞溅的辅助时间上得到补偿。

（3）采用低飞溅率焊丝。如药芯焊丝的金属飞溅率约为实心焊丝的

从以上分析可以看出，采取一定的措施后CO₂气体保护焊的缺点是可以克服的。(www.xing528.com)

此外CO₂气体保护焊和其他电弧焊相比，有以下优点：

（1）生产率高。CO₂电弧的穿透力强，熔深大而且焊丝的熔化率高，所以熔敷速度快，生产率可比手工焊高1～3倍。

（2）焊接成本低。CO₂气体是酿造厂和化工厂的副产品，来源广，价格低。因而，CO₂保护焊的成本只有埋弧焊和手工焊的40％～50％。

（3）能耗低。CO₂电弧和药皮焊条手弧焊相比，3mm厚低碳钢板对接焊缝，每米焊缝消耗的电能，前者为后者的70％左右，25mm厚低碳钢板对接焊缝，每米焊缝消耗的电能，前者仅为后者的40％。所以，CO₂电弧焊也是较好的节能焊接方法。

（4）适用范围广。不论何种位置都可进行焊接。薄板可焊到1mm左右，壁厚几乎不受限制（采用多层焊）。而且焊接薄板时，较之气焊速度快、变形小。

（5）与手工电弧焊相比，坡口角度可以减小，钝边可以加大，熔敷金属量小，同时因其熔池小，热影响区小，因此焊接应力较低。

（6）抗锈能力较强。焊缝含氢量低，抗裂性好。

（7）焊后不需清渣，又因是明弧，便于监视和控制，有利于实现焊接过程的机械化和自动化。

通过以上对CO₂气体保护焊特性的分析，可以说CO₂气体保护焊是一种理想的用于锅炉压力容器制造的焊接方法，在锅炉压力容器制造中的应用前景是很广阔的。

（注：该论文发表于《特种设备安全技术》2005年第3期）