CO2/MAG焊接技术在压力管道中的应用进展

摘要：本文针对CO2/MAG焊接技术在压力管道中的应用进展和操作重点进行综合分析，并论述几种不同类型的焊接组合工艺方法，分别阐述CO2/MAG焊接技术、TIG/CO2焊接技术、药芯焊丝CO2气保焊接技术等等在压力管道中的应用实际案例。

关键词：CO2/MAG焊接技术;压力管道;应用进展

现阶段我国压力管道现场安装焊接工艺主要应用的焊接技术为焊条电弧焊，焊缝工艺则采用钨极氩弧焊打底或是焊条电弧焊填充的盖面焊技术。在西气东输的工程建设中，许多工艺环节采用的都是纤维焊条打底或是药芯自保护焊丝填充盖面焊的工艺技术，目前，CO2气体保护焊接方法在我国压力管道焊接方面还没有实现广泛地应用。

一、CO2气体焊接技术在压力管道中的应用现状

目前CO2气体保护焊接方法在我国压力管道焊接方面还没有实现广泛地应用，通过实际调查发现主要原因在于：第一，CO2气体在焊接的过程中容易产生液体飞溅的现象，焊接的接头质量要比焊条电弧焊低很多，CO2气体保护焊防风的能力较差一般不适合应用在压力管道现场安装焊接工程中;第二，电弧气氛具有非常明显的氧化性特点，焊缝金属的含氧量比较高，焊接接头的抗冲击韧度值比较低;第三，想要实现应用CO2气体将压力管道全方位焊接的工艺操作，焊接难度非常大，并且焊缝很难快速成形，焊缝还会产生咬边或是不能完全融合等缺陷。以上是CO2气体焊接技术现阶段无法在压力管道建设中得到广泛应用的主要原因，CO2焊接技术的应用缺点包含飞溅大、成形困难、韧度差等等，这些缺点在未来的研究中都能够得到解决和提升[1]。

二、CO2焊接技术的改进与提高

CO2气体保护技术具有明弧、无渣、节能、生产率高、成本消耗低、变形小、抗锈能力强、焊缝含氢量低、抗裂性好、能够进行全方位焊接的操作、实施自动化操作的特点和优势，因此这种焊接方法应当得到更大范围的普及。根据实际调查发现，某行业应用CO2焊接技术，熔覆金属量从8%增长到15%，取得了5亿多的经济效益。上述提到的CO2焊接接頭不稳定，缺乏韧度，主要是因为传统的CO2焊丝标准沿用的是原苏联的旧标准，焊丝中富含大量的锰元素，锰和锌元素的比值较高，焊缝的强度与之升高，因此导致焊丝的韧性降低[2]。近些年来，有关部门将工作重点放在提升焊丝质量方面，并积极引进欧美先进的焊丝标准，比如ER50-6、唐山神钢MG-51T等等，锰和锌的比值适当，在根本上提高了焊丝的韧性，因此在焊接工程中可以放心地使用。在开展焊接工程的现场环境风力值大于等于两米每秒时，为了能够强化气体保护功能，避免气流出现紊乱的现象，防止气孔与焊缝的成形受到不利影响，需要在焊接的位置做好局部遮挡工作，从而更好地保障焊接质量。除了工艺技术会影响到焊缝外观成形，施工人员的操作技能也是影响焊缝成形的重要因素之一，管道全方位焊接具有三种运枪方法，其中应用最为广泛的是反月牙形运枪方法，焊丝在焊缝的两端稍微停留，中间过渡的速度要快，焊缝余高低，这样的操作方法能够形成美观的焊接缝，并且不会出现咬边的现象。

三、压力管道的焊接流程

在开展压力管道焊接施工前，需要结合设计方案中的技术应用标准和焊接工艺评定报告等文件，根据施工现场的实际情况，选择合适的焊接方法、焊接材料、接头形式等等。施工人员需要根据焊接作业指导书进行专业化的技术交底工作，并根据交底工作做好记录。针对高温、高压、易燃的特殊压力管道，在开始焊接之前需要先画出焊口的位置示意图，方便在施工过程中更好地监督和控制焊接质量。开展压力管道焊接施工，材料的选择是重中之重，被焊管件必须具有质量保障书，材料的选择需要满足国家的行业标准，进口材料要具备国家标准审核通过证书。焊接材料包含焊条、焊丝、钨棒、氩气、二氧化碳气、氧气、乙炔气等等，其中钨棒适合应用铈钨棒，氩气的纯度不能低于99.95%，二氧化碳气体的纯度不能低于99.5%，含水量需要控制在0.005%以内。压力管道焊接工程的施工现场需要设置专门的材料储存室，并设置专人负责材料的采买，储存和发放，并做好文字记录。焊接设备一般需要应用到交流焊机、直流焊机、氩弧焊机、高温烘干箱、恒温箱、二氧化碳气体保护焊机、焊条保温筒、内磨机、电动磨光机等等。这些机器设备必须提前安装好电流表、电压表，并根据实际要求定期进行检查和修理。开展焊接工作还需要合适的工作环境，在焊接的过程中风速不能超过规范的标准，超过规范标准后需要及时安装防风设施。在雨雪等特殊气候下开展焊接工作时需要搭设好严密的防护棚，焊件的表面出现潮湿时，需要及时对无预热要求的管件进行烘烤处理，为管件去除湿气。接下来是压力管道的焊接工艺，压力管道的焊接方法的选择需要符合规范要求，当设计方案中无特殊规定时，可以根据管道的壁厚选择合适的焊接方法。

四、CO2/MAG焊接技术在压力管道中的应用

压力管道单面焊接双面成形工艺拥有几种不同类型的组合方式，可以结合不同的工艺条件，制定专业化的焊接工艺方案，并构建起模拟的焊接试件，开展虚拟化的实验操作，待试验合格后，完善标准化的施工工艺方案指导焊接作业。

（一）实芯焊丝与混合气体保护焊接工艺

需要利用ER50-6、ER50-3焊丝，选择直径为1毫米的焊丝。保护气体为ψAr80%+ψCO220%（MAG），流量为每分钟15～20升。当焊缝的要求为高韧度时，需要选择利用ER50-3，含有锰元素和锌元素较低的焊丝;焊缝要求较高时，则需要选择ER50-6，含锰元素和锌元素较高的焊丝，并通过焊接工艺标准的评测后确定。电焊机选用唐山松下350EA1或是350KR2 CO2/MAG焊机。在焊接的过程中控制好对接坡口为50°～55°，对口的缝隙为2毫米～2.5毫米，钝边为1.5毫米～2毫米。保持全方位向上焊接的角度，在焊缝的接头位置进行打磨，逐渐出现缓坡型的状态，为接头的无缺陷操作提供便捷。焊接电流控制在110～120A，电弧定压为18～19A，焊接速度保持在每分钟20～30厘米。这项工艺适合应用在ψ219mm×5mm以上的管道多层多道焊接作业中。

（二）钨极氩弧焊打底配合CO2/MAG气体保护焊填充盖面焊接工艺

选择钨极氩弧焊打底ψ2.4mm焊丝，电流为80～100A，对接坡口控制在55°～60°，对口缝隙为2.5～3毫米，钝边为1～1.5毫米。选择应用YD-400AT2HGG焊机或是315TX1HGE直流脉冲钨极氩弧焊机。保护气体流量需要控制在每分钟7～8升，填充盖面焊接工艺需要应用CO2/MAG工艺技术，选用ER50-6，ψ1.0mm的焊丝，该工艺技术适合应用在ψ159mm×4mm以上的管道多层多道焊接作业中。

（三）陶瓷衬垫配合药芯焊丝CO2焊接工艺技术

选用国产YJ502-1的药芯焊丝，焊丝直径为1.2毫米。保护气体为二氧化碳，气体流量需要控制在每分钟15～20升，对接坡口保持在40°～45°，对口缝隙为6～8毫米，无钝边。焊缝额背面需要紧贴陶瓷衬垫，保持全方位向上焊接的角度。焊接电流控制在160～200A，电弧电压为24～26V，焊接速度控制在每分钟20～30厘米。在焊接的过程中操作人员需要利用锯齿形或是反月牙形的运枪手法。该工艺技术适合应用在ψ600mm×8mm以上的管道多层多道焊接作业中。

结束语：

在压力管道的焊接施工过程中需要采取正确合理的方式选择焊接材料与焊接工艺技术，完善防风保护措施，保证CO2/MAG气体保护焊的应用符合压力管道的施工质量要求，为企业创造更加良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]谢江. 压力管道工程焊接技术与质量控制[J]. 科学大众：科技创新， 2021（7）：2-2

[2]王建新. 压力管道施工焊接质量控制[J]. 工程技术（文摘版）， 2021（2017-1）：126-126.

作者简介：武晓丽 （1989年4月24日），性别：女，民族：汉族，籍贯：云南省楚雄彝族自治州。职称：工程师，学历：大学本科，单位（中冶赛迪装备有限公司，重庆市江津区，402284），研究方向：机械制造。