CO2气体保护焊在设备制造焊接中的应用

  CO2气体保护焊在设备制造焊接中的应用  王玉亮【摘要】近年来，随着石化装置规模的不断扩大，需要现场制作的大型设备也显著增多，焊接工作在工程成本、进度及质量方面的影响程度也在不断加深，因此选择更加经济、快速的焊接 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 既是满足工程管理的需要，也是技术进步的趋势。CO2气体保护焊具有高效、节能的的特点，且焊接速度和效率都比手工电弧焊有明显提高。通过在实际应用中与手工电弧焊对比后，其优势也是显而易见的，因此值得在设备焊接中加以推广应用。【Key】CO2气体保护焊；设备；焊接；再生器1CO2气体保护焊的特点CO2气体保护电弧焊是利用CO2作为保护气体的熔化极电弧焊方法。这种方法以CO2气体作为保护介质，使电弧及熔池与周围空气隔离，防止空气中氧、氮、氢对熔滴和熔池金属的有害物质，从而获得优良的机械保护性能。生产中一般是利用专用的焊枪，形成足够的CO2气体保护层，依靠焊丝与焊件之间的电弧热，进行自动或半自动熔化极气体保护焊接。这种焊接法采用焊丝自动送丝，敷化金属量大、生产效率高、质量稳定。1.1CO2气体保护焊的优点1）焊接生产率高。由于焊接电流密度较大，电弧热量利用率较高，以及焊后不需清渣，因此提高了生产率。CO2焊的生产率比普通的焊条电弧焊高2～4倍。[1]2）焊接成本低。CO2气体来源广，价格便宜，而且电能消耗少，故使焊接成本降低。通常CO2焊的成本只有埋弧焊或焊条电弧焊的40%-50%。3）焊接变形小。由于电弧加热集中，焊件受热面积小，同时CO2气流有较强的冷却作用，所以焊接变形小，特别适宜于薄板焊接。4）焊接质量较高。对铁锈敏感性小，焊缝含氢量少，抗裂性能好。5）适用范围广。可实现全位置焊接，并且对于薄板、中厚板甚至厚板都能焊接。6）操作简便。焊后不需清渣，且是明弧，便于监控，有利于实现机械化和自动化焊接。1.2CO2气体保护焊的缺点1）飞溅率较大。金属飞溅是CO2焊中较为突出的问题，这是主要缺点。2）很难用交流电源进行焊接，焊接设备比较复杂。3）抗风能力差，给室外作业带来一定困难。4）不能焊接容易氧化的有色金属。CO2气体保护焊的缺点1、2条可以通过提高技术水平和改进焊接材料、焊接设备加以解决，目前的焊接设备和材料基本可以解决这两项缺点带来的影响，第3条可以适当采取一定的防风 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 进行改进，而第4条在设备焊接应用中基本不存在，目前大部分的石化装置设备用材料还是以碳钢或低合金钢为主，很少存在有色金属材质。而其优点却是其他焊接方法所不能比的。因此，可以认为CO2气体保护焊在设备焊接中是一种高效率、低成本的节能焊接方法。下面将阐述CO2气体保护焊在催化裂化装置两器制造中的实际应用。2实际应用工程简介催化裂化装置的两器制造是大型设备现场制造的典型代表，尤其以再生器的制造更为突出，其焊接工作量大、质量要求高、制造周期短，给施工管理中工期和质量目标都带来了一定挑战，而选择CO2气体保护焊可以更好的完成此项任务。下面就以2011年九江石化I#催化裂化装置改造项目中再生器的制造为例，说明CO2气体保护焊在设备制造焊接中的应用。本项目属于改造项目，催化装置的核心—两器系统需异地新建，新的再生器参数为：设备规格？准9300/6300×45137×34/28/24，主体材质Q245R。再生器设计压力0.35MPa、设计温度750℃、介质性质为第二类介质、设备为第Ⅰ类压力容器（D1级）。焊接接头系数为1.0，A/B类焊缝进行100%的衍射时差法超声波检测（TOFD），结果符合JB4730.10-2010中Ⅰ级为合格；表面进行100%磁粉探伤复验，结果符合JB4730.4-2005中Ⅰ级为合格。C、D类焊缝表面进行100%磁粉探伤复验，结果符合JB4730.4-2005中Ⅰ级为合格。Φ6300筒体在预制场预制成单节，现场组对成段，Φ9300筒体分片现场组对，现场需组焊成三大段以满足吊装要求，焊缝总体长度约620米（见后附排版图）。因为是改造项目，工期非常紧张（原 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 制造工期仅为4个半月，包括全部内构件安装完毕），在综合考虑工期、质量、成本因素后，项目部选用了CO2气体保护焊（FCAW）作为主要焊接方法（主要焊接筒体环缝、纵缝、封头及锥段焊缝）。3焊接工艺1）焊机选用的是NB-500型号的CO2气体保护焊焊机，该焊机采用电子电抗器控制，焊接过程稳定，飞溅小，熔池深，成型美观，特殊的波形控制技术，可使飞溅量明显降低。焊丝选用CHT711药芯焊丝，CO2气体的纯度要不小于99.5%。2）焊接过程如下：A.焊前用FCAW点焊定位；B.第1层FCAW打底，第2-5层FCAW填充、盖面，打底层采用分段退步焊，分段长度为500mm-600mm，其余各层可一次焊接完。层间应清理干净，接头错开，焊后焊工自检外观合格；C.内侧焊完后外侧进行碳弧气刨清根，打磨出金属光泽，第6-9层FCAW填充、盖面，打底层采用分段退步焊，500mm-600mm，其余各层可一次焊接完。层间应清理干净，接头错开，焊后焊工自检外观合格；D.焊接完成后对现场焊缝（不具备射线检测条件）进行100%衍射时差法超声波检查（TOFD），结果符合JB/T4730.10-2010Ⅰ级为合格；表面进行100%MT检测，结果符合JB/T4730.4-2005Ⅰ级为合格。对在预制场焊接的焊缝进行100%RT检测，结果符合JB/T4730.2-2005Ⅱ级为合格；完成后再进行20%的超声波复测，结果符合JB/T4730.3-2005Ⅰ级为合格。3）环缝的焊接工艺参数与纵缝基本相同，为达到更好的效果，也可以采用手工电弧焊（SMAW）进行盖面，两种焊接工艺相结合，可以使得焊缝表面成形更加美观。4焊接质量4.1焊接质量的控制措施1）焊工必须经过培训和一定的经验积累才能掌握CO2气体保护焊的特点，因此在设备焊接之前要选定合格的有经验的CO2气体保护焊焊工，这是控制好焊接质量的关键。2）纵缝焊接：先焊接大坡口侧、后焊小坡口侧。焊接时先焊内侧，背面清根后焊接外侧，底层焊道采用分段退步焊，分段长度大约为500mm-600mm。其他各层可一次焊完。在焊接过程中每焊接一层用弧度样板检查焊缝的棱角度，如果符合要求可继续焊接，如果出现变形，必须调整焊接顺序，棱角向外则焊内侧，棱角向内焊外侧。焊接过程尽可能使筒体处在自由状态，通过改变焊接的顺序控制焊接变形。3）环缝焊接：先焊接大坡口侧、后焊小坡口侧。焊接时先焊内侧，背面清根后焊接外侧，焊接环缝时采用多人沿同一方向对称分布焊接。大筒体用4名焊工均布沿着同一方向同时焊接，有利于减少焊接变形。4.2焊接质量检测结果及常见缺陷分析1）本次再生器制造过程中的焊缝外观质量按下表标准进行控制，焊缝外形成形美观，外观质量合格，说明CO2气体保护焊的质量是有所保证的。2）无损检测结果本次再生器焊缝进行无损检测结果如表1所示：从表1所列检测结果可以看出，CO2气体保护焊的焊接质量是相当高的，因此从质量要求方面是非常适合设备制造焊接的。3）CO2气体保护焊常见缺陷及分析在以上的无损检测结果中，RT检测不合格的6张片子中，气孔缺陷有5张，而且都相对集中在同一时间段内，经分析主要原因是因为焊接当天风速过大，而防护措施不到位导致的；未焊透1张，原因是焊工焊接速度过快导致。TOFD检测中的缺陷也主要是气孔缺陷，由此可见气孔缺陷是CO2气体保护焊的重要防范点。5焊接效率根据本次再生器制造的焊接记录和现场的实际情况统计，以直径Φ6300mm的环缝为例，每道焊缝长度约20米，厚度为24mm，采用四名焊工均布，沿同一方向焊接，一天时间可以完成一道（包括背面清根时间），整体效率是手工电弧焊所不能完成的。从CO2气体保护焊在钢结构焊接中的一个对比的例子也可以看出它的焊接效率是非常高的，以H型钢的平角焊缝为例，焊脚高度K为12mm，焊缝长度L为5米，其比较结果如下：表2由此可见CO2气体保护焊不论在钢结构还是设备焊接中都是一种高效的焊接方法，其高效、省时的特点很有可能会取代传统焊接方式的地位。【Reference】[1]邱言龙，聂正斌，雷振国.二氧化碳气体保护焊技术快速入门[M].上海科技出版社，2011.[2]孙景荣.二氧化碳气体保护焊在轻型钢结构工程中的应用[J]. -全文完-