CO2陶瓷衬垫焊通用工艺

大船600t×182m×90m门式起重机 《CO2陶瓷衬垫焊通用工艺》 编制： 校核： 批准： 无锡市华锦起重机有限公司 2007．1．30 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。 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                                        c t    t1                      t              t1 6≤t≤40 c=6—10    6≤t≤40 c=6—10 0≤t1-t<4        0≤t1-t<4 用于对接平焊    用于对接立焊 t                                        t c    38o—42o            40o c 陶  瓷    t1 衬                                      陶瓷衬垫 垫 6≤t≤40 c=6—10                        8≤t≤32 0≤t1-t<4                                c=6—8 用于横焊                              用于半角焊 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。 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° C 15o20o 22.5o t 6 2 3 3 8 2 3 3 10 3 3 4 12 3 4 5 14 4 5 6 16 4 6 7 18 5 6 7 20 5 7 8 22 6 8 9 24 6 9 10 26 7 9 11 28 8 10 12 30 8 11 12 32 9 11 13 35 9 13 14 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。 15    打磨区域 15 图 1  打磨区域示意图 2.3 焊接材料及设备 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。 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，则要有挡风装置或相应保护措施。 2.3.3、陶瓷衬垫 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 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     表3 上海耐火材料厂生产的陶瓷衬垫的型号 型号 适用的焊接位置 TSHD-1 平面对接焊 TSHD-2 平面对接焊（不同板厚） TSHD-3 平面对接焊（圆弧形焊缝） TSHD-4 角焊 TSHD-5 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、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： 启动→提前通气（1—2s）→通电、送丝、引弧（开始焊接）→停止送丝→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。 t=10─12 45o R40─50        160              270 图 2 邦码尺寸 2.5 焊接规范 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。 表4 CO2焊接规范表 焊接位置 焊丝直径 ㎜ 电流 A 电压 V 速度 cm/min CO2气流量 L/min 对接平焊 ф1.2 180-230 28-32 8-12 18-20 对接立焊 ф1.2 120-150 24-26 6-8 18-20 横焊 ф1.2 150-200 26-30 13-15 18-20 平角焊 ф1.2 160-210 25-30 8-12 18-20             表5 CO2多层焊接工艺 接头形式 层次 焊接规范 电流 A 电压 V 速度 cm/min 气体流量 L/min 板厚 12