二氧化碳气体保护焊安全技术.docx

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二氧化碳气体保护焊安全技术

二氧化碳气体保护焊安全技术

二氧化碳气体保护焊（简称CO2焊）是熔化极气体保护焊的一种，广泛用于低碳钢和低合金钢等黑色金属的焊接。

一、二氧化碳气体保护焊特点

二氧化碳气体保护焊目前应用较多的是半自动焊，即焊丝送进靠机械自动进行，由焊手持焊炬进行焊接操作。

CO2气体保护焊的焊接过程如图3-7所示。

焊丝由送丝机构通过软管经导电嘴送出，而CO2气体从喷嘴内以一定的流量流出，当焊丝与焊件接触引燃电弧后，连续送给的焊丝末端和熔池被CO2气体层流所保护，使熔融金属与大气造成机械隔离，从而防止了空气对熔化金属的有害作用。

二氧化碳气体保护焊具有成本低、抗氢气孔能力强、适合薄板接、易进行全位置焊等优点，广泛应用于低碳钢和低合金钢等黑色金属材料的焊接。

图3-7CO2焊的焊接过程示意

二氧化碳气体保护焊的熔滴过渡型式主要有滴状过渡和短路过渡二种。

由于滴状过渡焊接，飞溅大、工艺过程不稳定，因此生产中较少采用。

短路过渡焊接过程的特点是弧长较短，焊丝端部的熔长达到一定程度时与熔池接触发生短路，此时电弧熄灭，形成焊丝与熔池之间的液体金属过桥，焊丝熔化金属在重力、表面张力和电磁收缩力等力的作用下过渡到熔池，之后电弧重新引燃，再重复上述过程。

如果焊接参数选择得当，短路过渡电弧的燃烧。

熄灭和熔滴过渡过程均较稳定，在要求线能量较小的薄板焊接生产中广为采用，通常提到的CO2气体保护电弧焊指的都是短路过渡CO2气体保护电孤焊。

二氧化碳气体保护焊的主要缺点是焊接过程中产生金属飞溅。

飞溅不但会降低焊丝的熔敷系数，增加焊接成本，而且飞溅金属会粘着导电嘴端面和喷嘴内壁，引起送丝不畅，使电弧燃烧不稳定，降低气体保护作用，并使劳动条件恶化。

必要时需停止焊接，进行喷嘴清理工作。

这对于自动化焊接是不利的。

短路过渡焊接时飞溅的原因有多种：

熔滴短路时的电爆炸、溶滴金属内部的气体热膨胀及短路后电弧重新引燃时的动力冲击等。

采用短路过渡CO2焊时，由于焊丝细，电压低，电流小且短路与燃弧过程交替出现，母材熔深主要决定于燃弧期电弧的能量，调间燃弧时间便可控制母材熔深，因此，可以实现薄板或全位置焊接。

二、二氧化碳气体保护焊设备的安全使用

二氧化碳气体保护焊设备主要由焊接电源、自动和半自动焊枪、焊丝给送机构、供气系统以及控制系统等部分组成。

1、焊接电源

二氧化碳保护焊采用直流电源，以达到电弧的稳定燃烧。

二氧化碳保护焊的电弧在保护气体（CO2）的冷却作用下，电流密度大（一般大于75A／mm2），所以电弧静特性是上升，这就要求具有平硬或上升外特性的焊接电源。

目前，有国产专供二氧化碳保护焊使用的旋转式直流焊机（如APl-350型），空载电压为15V~35V，额定焊接电流350A，适用于直径为0.8~1.2mm细焊丝的二氧化碳气体保护焊；AXl-500-2型，空载电压60~90V，电流调节范围为120～600A，适用于直径为1.6~2mm粗丝的二氧化碳气体保护焊及系列硅整流电源。

应当注意，二氧化碳气体保护焊的焊接电源在与交流电网的接线上，应装电源闸刀与熔断器，电源电缆长度应不大于3m，焊接电源进线为380V，所以进线端应向墙摆放，其金属外壳必须接地或接零保护。

2．焊枪

二氧化碳保护焊用的焊枪主要用于传导焊接电流、导送焊丝和CO2气体。

焊枪有两类，用于手工操作的为半自动焊枪，装在焊接小车上的为自动焊枪。

按照焊枪中焊丝给送方式的不同，又可分为推丝式和拉丝式焊枪。

推丝式焊枪结构简单、轻巧，操纵灵活，是CO2半自动焊理想的枪体，在施焊过程中对操作者的体力消耗较少，但其不足之处是焊接活动范围小。

为了保证电弧燃烧的稳定性。

二氧化碳保护焊焊枪采用直流反接极，即焊件接负极，焊枪接正极。

操作时还应注意焊丝伸出导电嘴的长度，当焊丝伸出长度过大时，焊丝容易发生过热而成段熔断，焊接过程不稳定、飞溅严重。

反之，焊丝伸出长度较小时，缩短了喷嘴与焊件之间的距离，则焊接电流较大，使喷嘴容易过热，金属飞溅物容易粘住或堵住喷嘴。

正确的焊丝伸出长度，一般细焊丝为l0~20mm。

控制并减少CO2焊熔池飞溅物，就减少了操作者被烫伤的可能性。

3．焊丝给送机构

焊丝给送机构主要由软管、送丝滚轮、减速机构和调速器等组成。

对焊丝给送机构的要求是调节灵活方便，结构轻巧简单，能均匀等速给送焊丝，以及软管的阻力小、刚性强等，这样，就能很好地与焊枪匹配，为焊工提供称心如意的操作条件。

4．供气系统

供气系统的作用是保证将CO2气体给送到焊枪，使之有效地保护焊接熔池。

CO2气体供给系统装置如图3-8所示。

它由气瓶、预热器、高压干燥器、减压流量计、低压干燥器、电磁气阀及导管组成。

图3-8供气系统装置

焊接用的二氧化碳气体由钢瓶储装的液态CO2气化而来。

钢瓶容积为40L，每瓶可装25kg二氧化碳，满瓶压力约为0.5~0.7MPa，瓶内压力随着室温的升高而增大。

液态CO2气化后可供使用。

钢瓶外表涂铝白色，并以黑色写上“二氧化碳”字样，以资鉴别，、用CO2气体时，不能将瓶内气体用完，应至少留0.1MPa余压，这样可减少二氧化碳气含水量，保持再次充装后的气体纯度。

预热器是将瓶内流出的二氧化碳气体进行加热。

这是由于瓶装液态CO2在转化为气态过程中，要吸收大量的热量，使减压器出现白霜，发生冻结，造成气路阻塞，因此必须将二氧化碳气体在未经减压前进行加热。

预热器利用电阻丝通电发热的原理制成，采用36V交流电源，功率为75~100W。

使用预热器应经常检查是否漏电，一旦漏电应立即停止使用。

停止焊接时，必须切断预热器电源。

5．干燥器

用以吸收二氧化碳气体中的水分和杂质。

当CO2气体通过干燥器内毡垫及干燥剂时，杂质被滤去，水分被吸收，便可获得纯度很高的CO2气体。

流量计是将高压CO2气体减压，并显示气体流量之用。

如301-1型浮标式流量计将减压器和流量计制成一体，使用方便可靠，其流量调节范围有0~15L/min和0~30L/min两种。

电磁气阀是控制保护气体通断的一种基本元件，使用过程中要求动作灵活可靠，一般应选用低电压电磁气阀。

供气系统的导管是将以上元件连通，并把二氧化碳气体导向焊枪。

在接装供气管道时，一定要使各管接头可靠连接，特别是气路中高气压部分的连接，万一脱落，就可能将元件甩出打伤操作者。

同时还应注意接头的气密性，不能将二氧化碳气体漏放到作业场所，污染空气，造成浪费。

控制箱由交流接触器、电磁气阀、水流开关、中间继电器、时间继电器等控制元件组成。

控制箱内的电气线路及电器元件的动作，是按CO2气体保护焊的工艺要求编定程序的，当焊枪上的控制按钮（开关）发出指令时，诸如冷却水开通，CO2气体流出，焊接电流接通，焊丝给送等动作，便可按程序进行。

当停止焊接时，各动作又按相反程序进行。

控制箱内的电气线路比较复杂，不能掉进杂物，并注意防水、防潮与防电，控制箱的外壳应经常保持完整，散热窗孔应畅通。

金属外壳应做可靠的接地或接零保护。

三、CO2气体保护焊的危害

CO2是一种透明无色的气体，有微弱的酸味和臭味，对人的眼睛、鼻子、呼吸道等有刺激作用。

空气中CO2气体浓度过高，会造成人体缺氧，甚至窒息。

CO2气体保护焊在焊接时，CO2气体在电弧高温的作用下，被分解为CO和O2。

与此同时，液态金属受到CO2气体的氧化作用，也会产生一部分CO气体。

CO有害气体能够引起人体中毒，严重时会造成死亡。

主要表现为：

疲乏无力，嗓子干，食欲不振和睡眠不好等。

CO2保护焊的电弧温度为6000-10000℃，所以电辐射也很强烈。

此外，CO2气保护焊所使用的电流密度（约200A/mm2）也比手工电弧焊（1~20A／mm2）高得多，所以各种相同因素的危害程序也要大得多。

四、CO2气体保护焊的安全防护

1、有害气体及有害尘埃的防护

有效地防止CO2气体保护焊时产生的CO及有害尘埃，目前比较好的办法就是加强容器的密闭和通风，对于一些小型焊件，可以在带有通风装置的密闭防护箱内焊接，在容积不大的房间和容器内（例如煤水车柜中）工作时，不仅要有足够的有效的进气、排气通风施，而且要使用能供给新鲜空气的特殊面罩。

表３-2列出了实测的数据和气体灰尘的极限容许浓度，以及安排出这些有害气体所必需的空气代谢量。

表3-2CO2气体保护焊卫生鉴定结果

排出的气体和灰尘

一氧化碳

氮氧化物

灰尘

气体和灰尘的排出量（g/kg熔敷金属）

2.7

0.062

4.1

气体和灰尘的极限容许浓度（g/m3）

0.03

0.005

0.006

必要的空气代谢量（m3/kg熔敷金属）

90

12.4

820

2．防止弧光热辐射和触电

CO2气体保护焊弧光的热辐射较手工焊的为重，应注意加强防护。

当采用大电流粗丝（￠>1.6mm）焊时，要用水冷焊枪。

同时要求水冷系统完好无泄漏，以保持绝缘程度不被破坏。

3．防止喷溅灼伤

当用大电流焊接时，可在焊把前加设防护挡板，以免飞溅灼伤手脚。

图3-9药芯焊丝截面形状

（a）O形；（b）梅花形；（c）T形；（d）E形；．（e）中间填丝形

为了减少CO2气保护焊接时的飞溅和气孔，改善焊缝成型，往往需要采用药芯焊丝，其截面形状如图3-9所示，药芯的成分与焊条的药皮相似，这样使焊接过程中的烟尘等有害因素也随之增加。

因此，采用药芯焊丝时，还必须加强对烟尘等有害因素的防护。

4．防止CO2气体钢瓶爆炸

装有液态CO2的气瓶，满瓶压力约为0.5~0.7MPa，但当受到外加的热源时，液体使能迅速地蒸发为气体，使瓶内压力升高，接受到的热量越大时，压力的增高越大。

这样就有造成爆炸的危险。

因此，装有CO2的钢瓶，不能接近热源：

，同时采取防高温等安全措施，避免气瓶爆炸事故发生。

五、二氧化碳气体保护焊安全操作要点

（1）二氧化碳气体保护焊的焊前准备与焊接工作结束时，对设备、作业场地的处理可参照氩弧焊的安全操作要点。

但要特别注意二氧化碳气体预热器的安全使用：

工作前，应提前15min给二氧化碳气体预热器送电。

工作结束时，一定要将二氧化碳气体预热器的电源切断。

（2）开启二氧化碳气瓶阀门时，操作者应站在阀口的侧面。

（3）工作时，注意防止焊丝头甩出伤人。

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（4）对电气设备必须采取防触电措施。