CO2半自动焊改进技术研究

2015-11-30桑梓心

金属加工(热加工) 2015年18期

桑梓心

CO2半自动焊改进技术研究

桑梓心

通过对CO2半自动焊在10×104m3储罐底板焊接过程中发现的一些问题进行改进和研究，在确保焊接质量的前提下提高焊接效率，并降低了劳动强度，解决了CO2半自动焊焊接效率低下，劳动强度高的难题。并成功的应用于后期的10×104m3储罐底板的焊接，为大容量储罐底板的焊接积累了相关经验。

近年来，随着全球原油价格的不断走低，为加大原油储备量，多地陆续建设了多处10×104m3原油储备罐区。10×104m3原油储罐具有焊接量大，质量要求高等特点。

本文依托中石油国际储备库项目，对CO2半自动焊在储罐底板焊接上出现的一系列问题进行了改进和研究，通过一系列对比试验确定了改进后的实际操作方法，取得了良好的焊接质量，提高了劳动效率。

1. 母材焊接性

焊接工艺评定用母材为Q235B，其化学成分与力学性能如表1和表2所示。

Q235B属于碳钢类母材，焊接性良好。适用于碳钢的焊接方法很多，如焊条电弧焊、实芯和药芯焊丝埋弧焊、实芯和药芯焊丝CO2气体保护焊、富氩混合气体（Ar+少量CO2气体）保护焊等，几乎所有焊接方法，都可以焊接碳钢。

2. 焊接工艺评定

（1）焊接方法及焊接材料的选用针对现场储罐底板焊接和安装的要求，为了提高焊接效率，储罐底板打底层焊缝最终选用了实芯焊丝CO2气体保护焊。焊接材料焊丝选用ER50—6，主要化学成分如表3所示。

（2）坡口类形及焊接层次焊评用试板坡口形式如图1所示，焊接层数和道数如图2所示。

表1 Q235B的化学成分

表2 Q235B的力学性能

表3 焊接材料主要化学成分（质量分数）（%）

图1 坡口形式

图2 焊接层数和道数

（3）焊接准备及参数进行焊评试验的试件规格为200mm×300mm×12mm，坡口为单V形，焊接位置为3G，焊接方向为向上焊，焊接参数如表4所示。

（4）焊后检测及试验试板焊接完成后按照NB/T47014—2011《承压设备焊接工艺评定》的相关要求进行了外观检查、无损检测和力学性能试验。

经检查发现试板焊缝成形美

观，无咬边、气孔、表面夹渣和裂纹等缺陷；经射线检测，依据JB4730.2—2005《承压设备无损检测射线检测》标准评定，达到Ⅰ级标准，评定合格。

经测试，试板焊接接头的抗拉强度和弯曲性能均符合相关标准要求。

表4 焊接参数

3. 实践与应用

（1）问题发现在油罐底板（中辐板）的焊接过程中发现，采用传统的CO2半自动焊焊接时（见图3），不仅焊接效率低，而且焊接质量受环境影响很大。

（2）改进措施改进前我们使用焊工手握焊枪的传统操作方法进行焊接。所使用的焊接设备为IGBT逆变CO2/MAG半自动焊机NB—500Ⅲ，焊丝为CHW50—C6、φ1.2mm，焊接部位为10×104m3油罐底板中幅板打底层焊接。

改进后在原有设备基础上增加一台半自动火焰切割机、半自动火焰切割机导轨（导轨规格根据现场实际确定）及一个挡风框，改进后的CO2半自动焊焊接以及焊接设备如图4所示。

挡风框固定在行走小车上。另外，为减少因刮风对焊接的影响，在挡风框下部与罐底板接触的部位可增加一环摩擦力较小的橡胶皮，以减小焊枪附近的空气流动。主要改进设备和工具型号如下：半自动火焰切割机型号为CG1—30，挡风框尺寸为480mm×200mm×180mm。在采用行走小车焊接时，焊机长焊、短焊档开关拨至长焊档进行连续焊接。

（3）改进前后效果对比经过两个罐区的试验对比，我们发现改进前由于焊工用手握焊枪，随着时间的影响，焊枪行走的高度以及行走的速度会出现层次不齐的现象，由于人为原因，还会出现很多接头，从而影响到焊缝的成形以及焊道的质量。

改进后由于焊枪固定，行走速度被小车控制，只要开始调整好焊接参数，在以后焊接中焊道成形会很均匀，并且减少了焊接接头，使焊缝成形非常美观。具体对比效果如表5所示。

通过表5中的对比数据不难发现，改进后的施工工艺不仅在焊接速度上有了很大的提高，在焊接接头数量、焊接成形、焊接成本、劳动强度、环境对焊接的影响以及焊接质量等方面都有了很大提高。

因此，通过两个罐区的对比试验，我们决定在后续罐区储罐底板焊接时均采用了上述改进后的方法，取得了良好的效果，节约了施工成本约100万元。