二氧化碳气体保护焊焊接工艺.docx
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二氧化碳气体保护焊焊接工艺
二氧化碳气体保护焊焊接工艺
适用范围：
本工艺适用于钢结构制作与安装二氧化碳气体保护焊焊接工艺。
工艺规定了一般低碳钢、普通低合金钢的二氧化碳气体保护焊的基本要求。
凡各工程的工艺中无特殊要求的结构件的二氧化碳气体保护焊均应按本工艺规定执行。
第一节材料要求
1.1钢材及焊接材料应按施工图的要求选用，其性能和质量必须符合国家标准和行业标准的规定，并应具有质量证明书或检验报告。
如果用其它钢材和焊材代换时，须经设计单位同意，并按相应工艺文件施焊。
1.2焊丝焊丝成份应与母材成份相近，主要考虑碳当量含量，它应具有良好的焊接工艺性能。
焊丝含C量一般要求<0.11%。
其表面一般有镀铜等防锈措施。
目前我国常用的CO2气体保护焊焊丝是H08Mn2SiA，其化学成分见GB1300-77。
它适用于焊接低碳钢和抗拉强度为500MPa级的低合金结构钢。
H08Mn2SiA焊丝熔敷金属的机械性能详见GB8110-87《二氧化碳气体保护焊用焊丝》。
1.3CO2气体纯度不低于99.5%，含水量和含氧量不超过0.1%，气路系统中应设置干燥器和预热装置。
当压力低于10个大气压时，不得继续使用。
1.4焊件坡口形式的选择
要考虑在施焊和坡口加工可能的条件下，尽量减小焊接变形，节省焊材，提高劳动生产率，降低成本。
一般主要根据板厚选择（见《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》GB985-88）。
1.5不同板厚的钢板对接接头的两板厚度差
（1）不超过表5.1规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选择；否则应在厚板上作出如表中图示的单面a）或双面削薄b），其削薄长度L≥3
（1）。
表5.1
较薄板厚度（mm）
≥2~5
＞5~9
＞9~12
＞12
允许厚度差
（1）（mm）
1
2
3
4
第二节主要机具
表2.1焊接用机械设备表CO2
备名称
设备型号
数量
单位
备注
电动空压机
根据工程实际情况确定
根据工程实际情况确定
台
碳弧气刨
柴油发电机
台
应急使用
CO2焊机
台
结构焊接
焊接滚轮架
台
结构焊接
翼缘矫正机
台
型钢校正
表2.2工厂加工检验设备、仪器、工具表
备名称
设备型号
数量
单位
设备能力
超声波探伤仪
根据工程实际情况确定
根据工程实际情况确定
台
检查焊缝内部缺陷
数字温度仪
台
测量层间温度
数字钳形电流表
个
测量焊接电流
温湿度仪
个
测量空气湿度
焊缝检验尺
把
检验焊缝外观尺寸
磁粉探伤仪
台
检查焊缝外观尺寸
游标卡尺
把
检查焊缝外观尺寸
钢卷尺
把
测量
第三节作业条件
3.1焊接区应保持干燥、不得有油、锈和其它污物。
3.2当焊接区风速过大而影响焊接质量时，应采用挡风装置。
对焊接现场进行有效防护后方可开始焊接。
3.3施焊前打开气瓶高压阀，将预热器打开，预热10—15分钟，预热后打开低压阀，调到所需气体流量后焊接。
3.4直径不大于1.2mm时，二氧化碳气体流量一般为6—15L/min为宜。
当选用大电流焊时，焊速提高，室外焊及仰焊时，应采用较大气体流量。
3.5为保证焊接过程的稳定性，细丝导电嘴孔径一般不大于焊丝直径的0.1—0.25mm，粗丝焊导电嘴孔径一般应不大于焊丝直径的0.20—0.40mm。
送丝软管内的曲率半径不得小于150mm。
3.6焊丝伸出长度以10倍焊丝直径为宜。
3.7焊前应对焊丝仔细清理，去除铁锈和油污等杂质。
3.8施焊前，焊工应复核焊接件的接头质量和焊接区域的坡口、间隙、钝边等的处理情况。
当发现有不符合要求时，应修整合格后方可施焊。
焊接连接组装允许偏差值见表.3.1的规定。
表3.1焊接连接组装允许偏差值
第四节操作工艺
4.1焊丝直径的选择根据板厚的不同选择不同的直径，为减少杂含量，尽量选择直径较大的焊丝，见表4.1。
4.2焊接电流和电弧电压的选择，见表4.2。
4.3典型的短路过渡焊接工艺参数，见表4.3。
4.4细颗粒过渡的电流下限值及电弧电压范围，见表4.4。
4.51.6焊丝CO2半自动焊常用工艺参数，如表4.5。
4.6半自动焊时，焊速不超过0.5m/min。
4.7二氧化碳气体保护焊必须采用直流反接。
4.8重要焊缝要加引弧板，熄弧板，其材质和坡口形式应与焊件相同。
引弧和熄弧焊缝长度应大于或等于25mm。
引弧和熄弧板长度应大于或等于60mm。
引弧和熄弧板应采用气割的方法切除，并修磨平整，不得用锤击落。
4.9打底焊层高度不超过4mm，填充焊时焊枪横向摆动，使焊道表面下凹，且高度低于母材表面1.5mm-2mm;盖面焊时焊接熔池边缘应超过坡口棱边0.5mm-1.5mm，防止咬边。
4.10不应在焊缝以外的母材上打火引弧。
表4.1焊丝直径的选择
母材厚度
≤4
＞4
焊丝直径
5-1.2
1.0-2.5
表4.2常用焊接电流和电弧电压的范围
焊丝直径
（mm）
短路过渡
细颗粒过渡
电流（A）
电压（V）
电流（A）
电压（V）
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
2.5
3.0
30-60
30-70
50-100
70-120
90-150
140-200
16-18
17-19
18-21
18-22
19-23
20-24
160-400
200-500
200-600
300-700
500-800
25-38
26-40
27-40
28-42
32-44
注：
最佳电弧电压有时只有1-2V之差，要仔细调整。
表4.3不同直径焊丝典型的短路过渡焊接工艺参数
焊丝直径mm
0.8
1.2
1.6
焊接电流A
100-110
120-135
140-180
电弧电压V
18
19
20
表4.4不同直径焊丝细颗粒过渡的电流下限值及电弧电压范围
焊丝直径（mm）
1.2
1.6
2.0
3.0
4.0
焊接电流（A）
300
400
500
650
750
电弧电压（V）
34-45
表4.51.6焊丝CO2半自动焊常用工艺参数
熔滴过渡形式
焊接电流A
电弧电压V
气体流量（L/min）
适用范围
短路过渡
160
22
15-20
全位置焊
细颗粒过渡
400
39
20
平焊
4.11常用普通低合金结构钢施焊最低温度，可按表4.6选用。
表4.6常用普通低合金钢施焊温度
钢号
使用对象
接头种类
焊接方法
金属厚度t（mm）
最低的施焊温度（。
C）
12Mn
一、二级重要钢结构
对接
自动焊
t≤25
t＞25
-10
-5
18Nb
16Mn
对接
T型接
手工焊
（碱性焊条）
t≤14
14＜t≤22
22＜t≤30
t＞30
-10
-5
0
+5
16MnCu
14MnNb
15MnV
T型接
（包括搭接）
气体保护焊
手工焊
（碱性焊条）
t≤16
16＜t≤20
t＞20
t≤12
12≤t≤20
t＞20
-10
-5
0
-10
-5
0
15MnTi
十字接
手工焊
（碱性焊条）
t≤8
8＜t≤16
t＞16
-10
-5
0
4.12对于非密闭的隐蔽部位，应按施工图的要求进行涂层处理后，方可进行组装；对刨平顶紧的部位，必须经质量部门检验合格后才能施焊。
4.13焊接工艺参数示例
1）焊丝CO2焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数，见表4.7。
2）焊丝CO2焊T型接头贴角焊焊件的焊接工艺参数，见表4.8。
表4.7焊丝CO2焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数
板厚
焊丝直径
接头形式
装配间隙
层数
焊接参数
备注
焊接电流
电弧电压
焊接速度
焊丝外伸长
气体流量
（mm）
（mm）
（mm）
（A）
（V）
（m/min）
（mm）
（l/min）
6
1.2
1.0-1.5
1
270
27
0.55
12-14
10-15
d为焊丝直径
1.6
1
1
400-430
36-38
0.80-0.83
16-22
15-20
1.2
0-1
2
190
19
0.25
15
15
210
30
2.0
1.6-2.2
1-2
280-300
28-30
0.30-0.37
10d但不大于40
16-18
8
1.2
1-1.5
2
120-130
26-27
0.3-0.5
12-40
20
130-140
28-30
0.4-0.5
1.6
1
2
350-380
35-37
0.7
16-22
20-25
400-430
36-38
1.6
1.9-2.2
2
450
41
0.48
10d但不大于40
16-18
用铜垫板，单面焊双面成型
2.0
1.9-2.2
2
350-360
34-36
0.40
10d但不大于40
16
采用陡降外特性
2.0
1.9-2.2
3
400-420
34-36
0.45-0.5
10d但不大于40
16-18
采用陡降外特性
续表4.7焊丝CO2焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数
板厚
焊丝直径
接头形式
装配间隙
层数
焊接参数
备注
焊接电流
电弧电压
焊接速度
焊丝外伸长
气体流量
（mm）
（mm）
（mm）
（A）
（V）
（m/min）
（mm）
（l/min）
8
2.0
1.9-2.2
1
450-460
35-36
0.40-0.47
10d但不大于40
16-18
用铜垫板，单面焊双面成型
2.5
1.9-2.2
1
600-650
41-43
0.40
10d但不大于40
20
用铜垫板，单面焊双面成型
9
1.6
1.0
1
420
38
0.5
16-22
20
340
33.5
1.6
0-1.5
2
360
34
0.45
15
20
10
1.2
1-1.5
2
130-140
20-30
0.3-0.5
15
20
V型坡口
280-300
30-33
0.25-0.30
300-320
37-39
0.70-0.82
1.2
2
300-320
37-39
0.70-0.82
15
20
X型坡口
2.0
600-650
37-38
0.60
10d但不大于40
20
采用陡降外特性
续表4.7焊丝CO2焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数
板厚
焊丝直径
接头形式
装配间隙
层数
焊接参数
备注
焊接电流
电弧电压
焊接速度
焊丝外伸长
气体流量
（mm）
（mm）
（mm）
（A）
（V）
（m/min）
（mm）
（l/min）
12
1.2
2
310
32
0.5
15
20
330
33
1.6
0-1.5
2
400-430
36-38
0.70
16-22
20-26.7
2.0
1.8-2.2
2
280-300
20-30
0.27-0.33
10d但不大于40
18-20
自动焊或半自动焊均可
16
1.2
3
120-140
25-27
0.40-0.50
15
20
V型坡口
300-340
33-35
0.30-0.40
300-340
35-37
0.20-0.30
1.6
2
410
34.5
0.27
20
20
X型坡口
430
36
0.45
16
1.2
4
140-160
24-26
0.20-0.30
15
20
无钝边
260-280
31-33
0.33-0.40
270-290
34-36
0.50-0.60
270-290
34-36
0.40-0.50
1.6
4
400-430
36-38
0.50-0.60
16-22
25
400-430
36-38
0.50-0.60
续表4.7焊丝CO2焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数
板厚
焊丝直径
接头形式
装配间隙
层数
焊接参数
备注
焊接电流
电弧电压
焊接速度
焊丝外伸长
气体流量
（mm）
（mm）
（mm）
（A）
（V）
（m/min）
（mm）
（l/min）
20
1.2
4
120-140
25-27
0.40-0.50
15
25
300-340
33-35
0.30-.040
300-340
33-35
0.30-0.40
300-340
33-37
0.12-0.15
1.2
4
140-160
24-26
0.25-0.30
15
20
260-280
31-33
0.45
300-320
35-37
0.40-0.50
300-320
35-37
0.40
1.6
0-2.1
4
400-430
36-38
0.35-0.45
16-22
26.7
2
2
440-460
30-32
0.27-0.35
20-30
21.7
2.5
22
2
360-400
38-40
0.4
10d但不大于40
16-18
双面面层堆焊
续表4.7焊丝CO2焊全熔透对接接头焊件的焊接工艺参数
板厚
焊丝直径
接头形式
装配间隙
层数
焊接参数
备注
焊接电流
电弧电压
焊接速度
焊丝外伸长
气体流量
（mm）
（mm）
（mm）
（A）
（V）
（m/min）
（mm）
（l/min）
25
1.6
2
480
38
0.3
20
25
500
39
25
2
0-2.0
4
420-440
30-32
0.27-0.35
20-30
21.7
2.5
32
2.5
600-650
41-43
0.4
10d但不大于40
20
双面面层堆焊，材质16Mn
40以上
2
0.2.0
10层以上
440-500
30-32
0.27-0.35
20-30
21.7
U型坡口
2.5
2
0.2.0
10层以上
440-500
30-32
0.27-0.35
20-30
21.7
2.5
表4.8焊丝CO2焊T型接头贴角焊焊件的焊接工艺参数
接头形式
板厚
焊丝直径
焊接参数
焊角尺寸
焊丝对中位置
备注
焊接电流
电弧电压
焊接速度
气体流量
（mm）
（mm）
（A）
（V）
（m/min）
（l/min）
（mm）
1.6
0.8-1.0
90
19
0.50
10-15
3.0
2.3
1.0-1.2
120
20
0.50
10-15
3.0
3.2
1.0-1.2
140
20.5
0.50
10-15
3.5
4.5
1.0-1.2
160
21
0.45
10-15
4.0
≥5
1.6
260-280
27-29
0.33-0.43
16-18
5-6
焊1层
≥5
2.0
280-300
28-30
0.43-0.47
16-18
5-6
焊1层
6
1.2
230
23
0.55
10-15
6.0
6
1.6
300-320
37.5
20
5.0
6
1.6
340
34
20
5.0
水平角焊
6
1.6
360
39-40
0.58
20
5.0
6
2.0
340-350
35
20
5.0
8
1.6
390-400
41
20-25
6.0
12.0
1.2
290
28
0.50
10-15
7.0
12.0
1.6
360
36
0.45
20
8.0
1.2
0.8-1.2
90
19
0.5
10-15
1
1.6
1.0-1.2
120
19
0.5
10-15
1
2.3
1.0-1.2
130
20
0.5
10-15
1
搭接角焊
3.2
1.0-1.2
160
21
0.5
10-15
2
4.5
1.2
210
22
0.5
10-15
2
6.0
1.2
270
26
0.5
10-15
2
搭接角焊
8.0
1.2
320
32
0.5
10-15
2
4.13其他因素对焊缝形状的影响
（1）引弧引弧前要求焊丝端头与焊件保持2－3mm的距离。
还要注意剪掉粗大的焊丝端头，因为球状端头的存在等于是加粗了焊丝直径，并且该球面端头覆盖了一层氧化膜，对引弧不利。
为清除未焊透、气孔等引弧的缺陷，对接焊应采用引弧板，或在距板材端部2－4mm处引弧，然后缓慢引向接缝的端头，待焊缝金属熔合后，再以正常焊接速度前进.
（2）熄弧一条焊缝焊完后，应注意将收尾处的弧坑填满。
如果收尾时立即断弧则会形成低于焊件表面的弧坑，过深的弧坑会使焊道收尾处的强度减弱，并且容易造成应力集中而产生裂纹。
（3）T型接头焊接时，易产生咬边、未焊透、焊缝下垂等现象。
为了防止这些缺陷，在操作时，除了正确执行焊接工艺参数，还要根据板厚和焊角尺寸来控制焊丝的角度。
如果焊角尺寸为5mm以上，可将焊丝水平移开离夹角处1－2mm。
见下图。
（4）焊角尺寸小于8mm时，可以采用单层焊。
焊角尺寸小于5mm时，可用直线移动法和短路过渡法进行匀速焊接。
焊角尺寸在5~8mm之间时，可采用斜圆圈形送丝法进行焊接。
（5）焊角尺寸在8~9mm时，焊缝可用两层两道焊，第一层用直线移动送丝法施焊，电流稍偏大，以保证熔深足够。
第二层，电流稍偏小，用斜圆圈形左焊法施焊。
焊角尺寸大于9mm时，可用多层多道焊。
无论是多层多道焊或是单层单道焊，在操作中使每层的焊角在该层中从头到尾一致，保证均匀美观，其起始端和收尾端的操作要领同前面所述。
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