CO2陶瓷衬垫焊通用工艺

>5º
缝
焊丝
摆动焊丝
焊接方向
焊缝
图 6 立焊时的焊丝位置
焊缝
衬垫
图 7 立焊焊丝摆动角度 焊丝
焊接方向
10º
母材 10º
焊丝
2.6.3 焊枪摆动方法
图 8 横焊时的焊丝位置
单面焊时为了使焊道两侧均匀的熔化，铁水不过分下垂，防止夹渣与未熔合
等缺陷，焊枪必须在焊缝两边做均匀的摆动，并在两侧做适当的停留。这样可使
焊接位置
对接平焊 对接立焊
横焊 平角焊
焊丝直径 ㎜
ф1.2 ф1.2 ф1.2 ф1.2
表 4 CO2 焊接规范表
电流
电压
A
V
180-230
28-32
120-150
24-26
150-200
26-30
160-210
25-30
速度 cm/min
8-12 6-8 13-15 8-12
CO2 气流量 L/min 18-20 18-20 18-20 18-20
表 1—1 板厚与坡口宽度值
坡口形式与板厚
坡口宽度 C（㎜）
型式
板厚 t(㎜)
坡口面角度
15°
20°
22.5°
6
2
3
3
8
2
3
3
10
3
3
4
12
3
4
5
14
4
5
6
16
4
6
7
C
18
5
6
7
20
5
7
8
15º20º
22
6
8
9
22.5º
24
6
9
10
26
7
9
11
t
28
8
10
12
30
8
11
12
32
9
11
13
35
9
13
14
XIII500PS、COZX-350 等。其性能相似，具有两个基本要求：一是在不中断的 情况下，电弧能维持稳定，以满足打低焊，横焊和立焊的需要。二是能调节出大 小的两种电流，以适应不同的装配间隙和焊接位置，保证背面焊缝成型良好。 CO2 半自动焊机及附属的设备包括焊枪、送丝机构（包括焊丝盘和送丝软管）、 控制装置、焊接电源、气体回路和连接电缆。焊接控制装置应能实现如下焊接程 序控制：
200
30
35
续表 5
6-7
180
28
31
8-9
170
28
29
10
170
28
21
气体流量 L/min 18 18 18 18 15 15 15 18 15 15 15 15 15 15 15 15 18 18 18 15 15 18 15 15 15
15 18 18
2.6 操作要领 CO2 单面焊是一种技术性很强的焊接方法。尽管影响焊缝双面成型的因素很
的型号：H08Mn2SiA。芯焊丝的特点是焊接电弧比较温和，容易掌握，飞溅
少，表面成型光滑，抗风力好，但易挥发有毒烟尘且成本高。通常，分段大合
拢焊缝、重要结构的承重焊缝以及低合金钢和高强度钢的焊接，宜采用药芯焊
丝。目前，所采用的级别均为 3Y 级，对碳素钢、低合金钢和高强度钢都适用。
焊接前，焊丝须按照产品说明书进行保存和烘干处理。
缝成型不良。焊丝左、右摆动角度不当，易造成焊缝边缘熔合不良和夹渣现象。
横焊时焊丝的位置如图 8 所示。焊丝偏上会造成焊缝下侧未熔合，偏下会使
背面焊缝过分下垂。焊丝略向前倾是为了使铁水的重力、表面张力和电弧吹力三
者保持平衡，使铁水不过分前淌，保证焊缝反面有良好的形成。
衬
母材
垫
衬垫
焊
10º―15º 母材
36
10
13
15
38
10
14
16
40
11
14
17
2.2 坡口的加工 坡口的加工应采用半自动火焰切割及机械加工。如果使用手工（乙炔焰）切
割，必须采用靠模，保证坡口的光顺，不允许坡口面有突变的凹口或毛边。凹口 或毛边严重时（凹口深度大于 0.5 ㎜），必须进行打磨处理。打磨区域：整个坡 口面，并在两侧延伸 15 ㎜，如图 1 所示。焊接前，坡口面及两侧 100 ㎜范围内 不允许含有氧化物、油漆、水、锈污等杂质。清除的方法可用砂轮磨，火焰烘靠， 以及用钢丝刷清理等。
处理。衬垫在贴敷时，要保证衬垫与板材的紧密度，不允许焊缝区域存有油污
和水渍。为此，在贴敷衬垫时，接头两侧各 50mm 范围内，应进行清理和干燥
处理，更不要有焊瘤、码脚等凸突部分，否则，应磨平后方能贴敷衬垫。
表 2 浙江象山焊接衬垫厂生产的陶瓷衬垫的型号(节选)
型号
适用接头
JN-401、JN-402、 JN-403、JN-404
2.3.2、CO2 气体
它是 CO2 气体保护焊中最重要的材料，焊缝质量很大程度上依赖于它的保
护效果。它犹如焊条的药皮，在焊接过程中，形成对熔池的保护氛围。正常焊
接一般要求 CO2 气体的纯度≥99.7%，含水量不超过 0.005%（质量）。对于瓶
装气体，使用过的 CO2 气体，必须保证瓶内留有 10—15 公斤余气的压力，并
CO2 气体保护单面焊双面成型钢板平面对接接头
JN-409
CO2 气体保护单面焊双面成型钢板平面对接接头 （有板厚差）
JN-410
CO2 气体保护单面焊双面成型圆弧对接缝
JN501、JN502
球扁钢、角钢对接接头
JN601-1，2，3…
钢板角接接头
JN901
钢板对接接头端部
JN1001
立向气电自动单面焊对接接头
启动→提前通气（1—2s）→通电、送丝、引弧（开始焊接）→停止送丝→
5
切断电源（停止焊接）→滞后停气（2—3s）。 应根据焊接施工时需要的焊接电流和实际负载持续率，选用具有合适额定电
流的焊机。焊机应有专人维护，定期检修。 2.4 焊缝的装配
由于双面成型焊是预留间隙的，因此不允许在焊缝上搭焊进行定位。接头的 两侧板材，是靠邦码(卡码)加以固定的。邦码尺寸的确定有三个准则：一是邦码 应有一定的强度，保证装配好的接头不再变形。二是有较大的过焊孔，保证衬垫 和焊枪能顺利通过。三是邦码不宜太重，保证安装工人操作方便。邦码间距的确 定，原则上在保证板缝平整度和足够刚性的情况下尽可能的加大间距，一般以 200-300 ㎜为宜。邦码厚度不宜小于 10 ㎜。通常邦码和焊缝装配成 70 夹角。图 2 为标准邦码图，以供参考。
3
15
打磨区域
15
2.3 焊接材料及设备
图 1 打磨区域示意图
2.3.1、焊丝
CO2 气体保护焊的焊丝包括实芯焊丝和药芯焊丝。实芯焊丝成本低，而且
焊接过程中不需要清渣。应加大实芯焊丝的使用比例，以降低建造成本。所采
用的实芯焊丝的型号为 ER49-1（GB/T8110-1995），对应于旧国标 GB/T8110-87
工艺，提高我公司的焊接高效率化，这次把对接平焊、立焊、横焊、平角焊双面
成型工艺编为一册。此工艺具有通用性，适用于低碳钢、低合金钢及高强度钢的
焊接。施焊人员应熟悉掌握本工艺内容，按图施工。生产管理部门可参照本工艺
中参数和要求，进行监控。对不符合工艺要求的生产行为，一律禁止施工，确保
双面成型的焊缝质量逐步提高。
6
接头形式
对接平 焊
板厚 12<t<16
对接立 焊
横焊
对接平 焊
170 板厚 对接立 24<200t<35 焊
横焊
板厚 24<t<35
横焊
表 5 CO2 多层焊接工艺
焊接规范
层次
电流
电压
速度
A
V
cm/min
1
220
32
17
2
230
34
14
3
220
32
14
4
200
30
16
1
130
23
8
2
140
25
11
9
母材两边适当的熔化，与过渡的熔滴金属形成左右对称，下垂适量的熔池，冷却
后成为合格的焊缝。摆动方式，平焊与立焊一般作月牙形摆动。但在横焊时，一
般可不做摆动，焊缝较宽时，作斜三角形摆动。
2.6.4 收弧方式
在 CO2 陶瓷衬垫单面焊打底焊收弧时，在收弧处背面中央会出现缩孔。产生
缩孔的主要原因是陶瓷衬垫的导热性比母材小，而熔池上部的熔融金属因散热条
3
140
25
11
4
130
24
8
1
170
28
10
2
200
30
30
3
210
30
30
4
220
30
40
5
210
20
40
6
180
28
30
7
180
28
30
8
170
28
30
1
170
29
13
2-13
200
32
17
14
210
32
19
1
130
23
8
2-6
150
24
11
7
140
24
8
1
170
28
10
2-3
210
30
40
4-5
多，如设备性能、气候、施工空间环境、网路电压、人员素质等，但更重要的是 人员素质。焊工素质表现在认知面（理论水平）、技能技巧、熟练程度和工作态 度等方面。因此，即便使用了合适的焊接规范参数，想要获得满意的焊缝质量，
7
还必须掌握准确的操作方式和技术要领。 2.6.1 燃弧点的位置
采用单面焊时，燃弧的位置十分重要，如图 3 所示。由于进行 CO2 单面焊时， 电弧的电流密度较大，在熔池前端的母材上形成半圆孔，随着电弧的前进，熔化 金属不断填满此半圆孔。操作时必须使燃弧点处于熔池中心，如果燃弧点太靠前， 如图 3 中 B 点的位置，则会使铁水过早前淌，使熔宽减小，严重时导致两底边 未熔合。若燃弧点太靠后，如图 3 中 A 点，使铁水前淌过缓，会增加熔宽，焊 缝下垂过多，且容易使焊缝正面形成中间高、两边低的形式，这样在上面一层焊 接时会导致两边夹渣。正常的打底焊成形应是焊缝反面增高适当，焊缝正面为中 间低，两边成弧状过渡，如图 4 所示。
要求气瓶阀门无漏气现象，保证空瓶不被大气污染。焊接过程中，要求 CO2
气体应有足够的流量并保持层流，气流需有一定的挺度，不能是软而无力的紊
流。这就要求焊工严格按气体流量计调整，并保证气体无泄漏现象，同时应及
时清除附在导电嘴和喷嘴上的非溅物，确保良好的保护效果。在室外或风口作
业，还需注意风速对焊接区域的干扰，如果风速超过 1.0m/s 或达到蒲氏 3 级，
型号 TSHD-1 TSHD-2 TSHD-3 TSHD-4 TSHD-5
表 3 上海耐火材料厂生产的陶瓷衬垫的型号 适用的焊接位置 平面对接焊
平面对接焊（不同板厚） 平面对接焊（圆弧形焊缝）
角焊 垂直焊
2.3.4、焊接的设备 目前，使用的 CO2 焊机多为半自动焊设备，如松下 KR-3520 型、KR-500 型、
焊缝
熔池
母材
电弧位置
衬垫
图 3 CO2 单面焊熔池燃弧点位置
上凸过高
最佳成型
下垂过多
2.6.2 焊丝的角度
图 4 背面焊缝的不同成型状态
单面平焊时可以采用左焊法，也可以采用右焊法，如图 5 所示。右焊法时熔
敷金属的厚度较薄，反面成型较美观，但焊强会挡住操作者的视线，影响对熔池
前端的观察。采用左焊法时，焊接速度要比右焊法慢，操作者能较好的看到熔池
t=10─12
45º
R40─50
160
270
2.5 焊接规范
图 2 邦码尺寸
CO2 单面焊双面成型工艺的焊接规范是比较灵活的，它与焊工的技能和熟练
程度有关。选择焊接规范时应注意焊接电流和电压的匹配，确保焊缝的良好成型。
熟练的焊工，能够使用较大电流的焊接规范，以提高劳动生产率。焊接电流最大
不宜超过 230A（焊丝直径ф1.2）。表 4、表 5 所列焊接参数，可供参考选择。
CO2 陶瓷衬垫焊通用工艺
安徽鸿路钢结构（集团）股份有限公司 二 0 一二年十月一日
1
CO2 陶瓷衬垫焊通用工艺
1、概述
半自动 CO2 气体保护焊单面焊双面成型工艺是一种高效的焊接方法。它具有
熔敷率高、坡口角度小、装配间隙广、背面不需清根、成型美观、变形小等一系
列优点，在造船业上已越来越得到普及应用。为了推广应用 CO2 单面焊双面成型
的前方。
8
焊接方向
10°─15°
焊丝 目材
焊接方向 目材
10°―15° 焊丝
电弧力
焊缝 焊缝 电弧力
方向
方向
衬垫 衬垫
左焊法
右焊法
图 5 单面焊的左焊法和右焊法
立焊时为防止铁水下流，焊丝处于下倾状态，如图 6 所示，同时焊丝左右摆
动，如图 7 所示，此角度应不小于 5º。与水平角度不当，易造成正面和背面焊
2、焊接工艺：
2.1 对接平焊、立焊、横焊和平角焊的坡口型式如下图： 38º—42º
38º—42º
c
t
t1
6≤t≤40 c=6—10 0≤t1-t<4 用于对接平焊
c
t
t1
6≤t≤40 c=6—10 0≤t1-t<4 用于对接立焊
t
c
38º—42º
陶
瓷
t1
衬
垫
6≤t≤40 c=6—10
百度文库
0≤t1-t<4
用于横焊
t 40º
c
陶瓷衬垫
8≤t≤32 c=6—8 用于半角焊
2
为了达到高效焊接的目的，在装配的过程中，装配间隙尽可能满足下限值，
减少焊逢金属的熔敷量。坡口面的朝口原则上由分段建造工艺确定，坡口尽量设
在方便施焊的一侧。为了方便现场加工，保证坡口角度的准确，经过换算，表 1
—1 给出了板厚与坡口宽度的关系值，供参考选择。
件好，先行凝固，而熔池下部的融化金属散热条件差，最后凝固。在凝固时，温
度降低引起体积的收缩，而此时其它部分金属均已凝固，无法有金属补充这种收
则要有挡风装置或相应保护措施。
2.3.3、陶瓷衬垫
4
它是 CO2 气体保护焊中确保双面成型的关键材料。目前，我厂使用的是上
海耐火材料厂生产的 TSHD 型和浙江象山焊接衬垫厂生产的 JN 系列衬垫，其
产品型号见表 2、表 3。衬垫在保护和使用前都保证干燥，最好在 60 度的干燥
房内保管，使用时应随取随用。特别是在潮湿季节，室外露天隔夜衬垫作报废