二氧化碳气体保护焊立焊在泥浆罐上的应用

前言
  泥浆循环罐是钻井行业必不可少的装备，承载着泥浆储存和循环的作用，在油田使用广泛。采用焊条电弧焊焊接泥浆罐时存在着诸多缺点，如生产效率低、合格率低、变形大等。现改用CO2焊后，提高了生产效率，节约了焊接材料。

1 泥浆罐的用料及焊接位置和技术要求
  泥浆循环罐的罐体采用δ=6mm的Q235普通低碳钢板加工的瓦楞板与型钢组焊而成。在组对过程中要对钢板进行整体点固，点固组对全部完成后再进行整体焊缝焊接。焊接位置在组对焊接中基本上是平、立、横和角焊缝，其中罐体立缝主要为δ=6mm板材对接立焊。要求整体焊缝美观、平整，不得有虚焊、漏焊、焊瘤、夹渣、裂纹等缺陷存在。焊后进行常规力学性能实验。

2 现行手工电弧焊主要存在的问题
     泥浆罐属于薄壁焊接容器,底板和立板为δ=6mm钢板对接焊缝，整个罐体的板厚小、 焊缝多，施工时常会产生较大的焊接变形，焊后还需要清渣打磨等工序。所以在实际生产中用手工电弧焊组对焊接泥浆罐时存在着：生产效率低下、劳动强度大、焊后变形大、焊缝整体成形不好、焊缝接头多等缺点。

3 CO2气体保护焊技术的主要特点
 相较于传统的手工电弧焊工艺方法，CO2气体保护焊生产效率高、 焊接质量好、焊后变形小、能源利用率高、焊接规范参数调节范围大。CO2气体保护焊技术的采用，不仅从多方面解决了手工电弧焊存在的问题和缺点，而且还省去工件翻转，以及翻转后所进行的多道工序，大大缩短了工件的加工时间。对于大型工件来说，减少一次吊装翻转工序，意味着给车间内其他工件的安装调整提供了更多的时间，提高了车间的整体效率。

4 CO2气体保护焊立焊工艺
 针对实际工作中焊接泥浆罐时δ=6mm的Q235普通低碳钢，改用CO2气体保护焊焊接，以提高焊接生产率和焊接质量。

4.1 焊前准备
 焊前清洁要求：坡口两侧20mm范围内影响焊缝质量的毛刺、油污、水锈脏污、氧化皮必须清除干净。当施工环境温度低于0℃或钢材的碳当量＞0.41％，及结构刚性过大，物件较厚时，应采用焊前预热范围为板厚的5倍，但＜100mm。在板材的边缘应开切V型坡口，坡口角度60°，钝边0～1mm。焊前应对CO2焊机送丝顺畅情况和气体流量作认真检查，根据不同的焊接工件和焊接位置调节好规范，通常的焊接规范可以用以下公式：U=0.04I+(16±2)(允许误差±1.5V)。

4.2 主要焊接参数
4.2.1 焊接电流与电弧电压
 焊接电流是确定熔深的主要参数，当焊接电流过大时，焊缝背面容易烧穿、出现咬边和焊瘤等缺陷；焊接电流过小时，容易出现未熔合、未焊透、夹渣和成形不良等缺陷。实验表明：当选择Ф1.2mm的焊丝，单面焊双面成形，焊接电流为75～95A较为合适，这时熔滴的过渡方式为短路过渡。短路过渡的电弧电压一般在17～25V之间，短路过渡只有在较低的弧长情况下才能实现，所以电弧电压也是一个非常关键的焊接参数。电弧电压增加、电弧过长、电弧不稳定；电弧电压低时，焊丝易插入熔池。通常焊接电流小，则电弧电压低；电流大，则电弧电压高，它们之间存在着匹配关系。如果不匹配焊接飞溅和噪音较大，焊接质量不易保证。

4.2.2 焊接速度
 当焊接电流、电弧电压和焊丝的直径为一定值时，熔深、熔宽及余高会随着焊接速度的增大而减小。如果焊接速度过快，容易使气体的保护作用受到破坏，焊缝成形不好；焊接速度过慢，焊缝的宽度显著增大，熔池的热量过分集中，容易产生焊瘤等缺陷。特别在这个新工艺中，焊接速度就显得更为重要。因为新工艺是一次成形，既要保证打底焊缝，又要考虑正面成形，只有合适的焊接速度，才能保证焊缝成形达到要求。

5 焊接操作要点
5.1 装配定位焊
 焊接前先检查钢板装配间隙及反变形的角度是否合适，并把钢板垂直固定好，间隙小的一端应放在下面。

5.2 焊丝角度的选择
采用向上立焊，由下往上焊，一次焊完。焊丝与立板的角度，焊丝指向上方与已焊接方向呈60°～80°。

5.3 焊缝接头
 焊接时应尽量减少焊接接头，若需要接头时，用砂轮把弧坑部位打磨成缓坡形，打磨时要注意不要破坏坡口的边缘，否则会造成接头间隙局部变宽，给焊接带来困难。接头时，焊丝的顶端对准缓坡顶端缓缓焊接，当电弧燃烧到缓坡的最薄位置时，正常摆动形成熔孔，利用CO2气体保护焊的熔深就可以把接头接上。这一点与手工电弧焊接头方式略有不同。

6 焊缝质量检验
6.1 焊缝外观质量
 焊缝的外现成形良好、平滑整齐，焊缝外观尺寸符合对接立焊CO2焊焊缝的外观标准要求，焊接缺陷明显少于手工电弧焊单面焊双面成形。

6.2 接头组织
焊丝为大桥牌THQ-50C ER50-6型实芯焊丝，CO2气体保护焊的焊接接头组织与传统的工艺相比，金相组织基本相同，主要是铁素体+珠光体。

6.3 焊缝内部质量
焊缝经X射线探伤检验表明，一级片合格率明显高于传统工艺焊接的焊缝。

6.4 力学性能
经过常规力学性能实验，力学性能与传统工艺焊接的焊接接头的质量基本一样，完全符合要求。

7 结论
在焊制泥浆循环罐立焊缝时，采用CO2气体保护焊焊接，单面焊双面成形工艺的质量可靠。与传统的手工电弧焊相比较，具有焊接质量好、焊接速度快、生产效率高、操作方法容易掌握等特点，在生产中推广应用取得了较好的效果。