曹軍輝

(天津電力建設(shè)公司，天津市，330027)

0 引言

中國(guó)電力投資集團(tuán)四川福溪電廠2×600 MW超臨界發(fā)電機(jī)組煙風(fēng)道包括煙道、一次熱風(fēng)道、二次熱風(fēng)道、一次冷風(fēng)道、二次冷風(fēng)道，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。鋼板材質(zhì)為Q235，板厚一般為4 mm。如采用傳統(tǒng)焊接方法，焊出的焊縫在根部易產(chǎn)生夾渣、未熔合等缺陷，且焊接變形較大。為此，采用CO2氣體保護(hù)焊提高煙風(fēng)道焊接質(zhì)量。

1 CO2氣體保護(hù)焊的工藝特點(diǎn)

氣體保護(hù)焊是利用保護(hù)氣體(氬、CO2氣體等)將空氣和熔化金屬機(jī)械隔開，防止熔化金屬氧化和氮化，以燃燒于工件與焊絲間的電弧作熱源的焊接方法。根據(jù)保護(hù)性介質(zhì)的不同又分為氬氣保護(hù)電弧焊和CO2氣體保護(hù)電弧焊。CO2氣體保護(hù)焊是利用CO2氣體作為保護(hù)介質(zhì)的電弧焊，可焊碳鋼、低合金鋼及耐熱鋼。根據(jù)焊絲直徑的差別，CO2氣體保護(hù)焊可分為粗絲焊和細(xì)絲焊2類，焊絲直徑在0.5～1.2 mm之間的稱為細(xì)焊絲，焊絲直徑在1.6 mm以上的稱為粗焊絲。本現(xiàn)場(chǎng)煙風(fēng)道焊接全部采用細(xì)焊絲。

1.1 CO2氣體保護(hù)焊的優(yōu)點(diǎn)

(1)生產(chǎn)效率高。由于CO2氣體保護(hù)焊具備焊接電流密度較大，電弧熱量利用率較高，熔透能力強(qiáng)，熔敷速度快，且焊后無(wú)須進(jìn)行清渣處理等特點(diǎn)，因此生產(chǎn)效率可以得到有效的提高。

(2)焊接成本低。CO2氣體及CO2氣體保護(hù)焊焊絲價(jià)格便宜，而且施焊過(guò)程中電能消耗量不大，CO2氣體保護(hù)焊所需成本為焊條電弧焊的37%～42%。

(3)焊接質(zhì)量好。由于焊縫含氫量少，所以抗裂性好，且電弧加熱較集中，焊接變形和內(nèi)應(yīng)力少，所以焊接接頭的綜合力學(xué)性能好。

(4)操作簡(jiǎn)便。焊接時(shí)可以觀察到電弧和熔池的變化情況，便于監(jiān)視及控制，操作者較易掌握其操作技能，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程機(jī)械化和自動(dòng)化。

1.2 CO2氣體保護(hù)焊的缺點(diǎn)

(1)CO2氣體保護(hù)焊時(shí)，飛濺較大，易產(chǎn)生氣孔。

(2)操作環(huán)境中CO2氣體含量較大，對(duì)工人健康不利，應(yīng)特別重視對(duì)操作人員勞動(dòng)保護(hù)。

(3)施焊過(guò)程中要求風(fēng)速適當(dāng)，不能在風(fēng)速較大的地點(diǎn)進(jìn)行操作。

1.3 本工程采用CO2氣體保護(hù)焊的難點(diǎn)

(1)煙風(fēng)道組合焊接采用CO2氣體保護(hù)焊在天津電力建設(shè)公司屬首次采用，施工管理經(jīng)驗(yàn)少。

(2)焊工雖然都取得相應(yīng)資質(zhì)證書，但大多數(shù)焊工此種焊接方法操作時(shí)間短。

(3)CO2保護(hù)焊焊接工器具不如手工電弧焊焊接工器具移動(dòng)方便。

2 焊接材料

(1)CO2專用焊機(jī):NBC-500(CPXD-500)。

(2)焊絲:H08Mn2SiA(ER50-6)，采用直徑1.2 mm焊絲。

(3)CO2保護(hù)氣體:無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒，純度大于99.5%，氣瓶涂銀白色，寫有“CO2”標(biāo)記。

3 焊接工藝參數(shù)

CO2保護(hù)氣體焊接工藝參數(shù)見表1。

表1 CO2保護(hù)氣體焊接工藝參數(shù)Tab.1 Technological parameter of CO2shielded arc welding

(1)電流:電流決定熔化速度，電流越大，熔化速度越快。

(2)電弧電壓:20～24 V。

(3)電壓適當(dāng)時(shí)，為均勻密集的短路聲。

(4)電壓較小時(shí)，飛濺增加，焊道變窄，易出現(xiàn)頂絲。

(5)電壓過(guò)大時(shí)，弧長(zhǎng)變長(zhǎng)，飛濺顆粒度變大，易產(chǎn)生氣孔，焊道變寬，熔深和余高變小，有較強(qiáng)的爆破聲。

(6)氣體流量:一般與噴嘴大小一致，為10～15 L/min。

(7)焊接速度:速度過(guò)慢時(shí)，焊縫變寬;而焊速過(guò)快時(shí)，易出現(xiàn)凸形焊道。通常焊接速度為300～600 mm/min。

(8)電流極性:采用直流反極性，這時(shí)電弧穩(wěn)定，焊接過(guò)程平穩(wěn)，飛濺小。若采用直流正極性，則熔深較淺，余高較大和飛濺很大。

(9)焊絲干伸長(zhǎng)L=10 d，d為焊絲直徑，mm。

當(dāng)焊絲干伸長(zhǎng)增加時(shí)，焊絲熔化速度增加，這時(shí)電流減小，將使熔滴與熔池溫度降低，造成熱量不足而引起未焊透;另外，電弧不穩(wěn)，難以操作，飛濺大，成形差，易產(chǎn)生氣孔。

(10)當(dāng)焊絲干伸長(zhǎng)變短時(shí)，電流增大，弧長(zhǎng)變短，熔深變大，飛濺易黏附到噴嘴內(nèi)壁，不易觀察熔池，甚至燒壞導(dǎo)電嘴。

4 焊接工藝措施實(shí)施

4.1 施工工藝流程

坡口加工打磨(機(jī)械加工或砂輪機(jī)修磨)—對(duì)口檢查—定位焊—煙風(fēng)道焊接—焊縫清理、自檢(外觀質(zhì)量)—(修補(bǔ)復(fù)檢)—質(zhì)檢員專檢—滲油試驗(yàn)—質(zhì)量評(píng)定—報(bào)監(jiān)理—資料移交。

4.2 焊接工藝要求

(1)板材下料時(shí)要采用半自動(dòng)切割或者等離子切割的方式，產(chǎn)生的氧化鐵要清理干凈，切割不整齊的地方要打磨整齊。

(2)對(duì)口前將焊口表面及附近母材內(nèi)、外壁每側(cè)各10～15 mm范圍內(nèi)的油、漆、垢、銹等雜物清理干凈，直至發(fā)出金屬光澤。

(3)煙風(fēng)道對(duì)接板的焊縫錯(cuò)口值不宜超過(guò)壁厚的10%，且不大于2 mm;加強(qiáng)筋與風(fēng)道薄板的間隙不得大于2 mm，加強(qiáng)筋應(yīng)做成閉合環(huán)狀，其閉合接頭位置應(yīng)在風(fēng)道垂直截面。加強(qiáng)筋的對(duì)接焊縫應(yīng)與風(fēng)道縱向焊縫錯(cuò)開，其間距不應(yīng)小于100 mm。

(4)進(jìn)行CO2氣體保護(hù)焊焊接時(shí)，宜采用小電流、快速焊，嚴(yán)格控制焊接的熱輸入量，防止焊接變形，同時(shí)盡量減小焊絲伸出長(zhǎng)度，使得焊接時(shí)產(chǎn)生的熔池在氣體的保護(hù)范圍之內(nèi)。

(5)利用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行立焊時(shí)，應(yīng)該從上向下焊接，進(jìn)行其他位置焊接的時(shí)候應(yīng)該采取左向焊法。

(6)每道焊縫焊接完畢后，應(yīng)用砂輪機(jī)或鋼絲刷將焊渣、飛濺等雜物清理干凈(尤應(yīng)注意中間接頭和坡口邊緣)，仔細(xì)檢查根部及填充層的焊接質(zhì)量，如發(fā)現(xiàn)表面缺陷立即用機(jī)械加工法清除、補(bǔ)焊。

(7)焊工操作技術(shù)要熟練，認(rèn)真觀察熔化狀態(tài)，注意熔池和收弧接頭質(zhì)量，避免出現(xiàn)弧坑裂紋，同時(shí)注意盡量焊得平滑，避免出現(xiàn)“死角”。

(8)由于該地區(qū)雨水較多，一定要保證焊縫焊前干燥，防止焊接產(chǎn)生氣孔，還要保證焊后焊縫在熱量未散盡前干燥，防止發(fā)生淬火及焊接區(qū)域的冷卻速度過(guò)快而發(fā)生形變，從而影響焊接質(zhì)量及側(cè)板表面質(zhì)量。

4.3 加強(qiáng)肋焊接

煙風(fēng)道的加強(qiáng)肋在其基礎(chǔ)平臺(tái)上組合拼裝，拼裝前仔細(xì)檢查水平度、外形尺寸及對(duì)角線尺寸等確保平整，而后點(diǎn)焊加固，點(diǎn)固長(zhǎng)度為40～60 mm，待點(diǎn)固后再進(jìn)行焊接，焊接方法是從中間由2名焊工同時(shí)向兩邊焊接時(shí)采用兩側(cè)交替分段逆向焊法，如圖1所示。

圖1 加固肋焊接示意圖Fig.1 Sketch of reinforcement rib welding

4.4 煙風(fēng)道拼板焊接

煙風(fēng)道拼板焊縫和內(nèi)貼角鋼與板的焊縫，焊縫層道采用兩側(cè)交替分段逆向焊法從中間由2名焊工同時(shí)向兩邊焊接，焊接完成后再?gòu)闹虚g采用相同的方法補(bǔ)焊完畢。焊縫焊接順序如圖2，焊角高度嚴(yán)格執(zhí)行圖紙要求。

圖2 拼板焊縫和內(nèi)貼角鋼與板焊接順序Fig.2 Welding sequence of welded seam of contact joint and angle iron with armor plate

5 效果驗(yàn)證

效果1:通過(guò)采用CO2氣體保護(hù)焊，有效降低了焊接藥皮、焊條頭造成的環(huán)境污染。

效果2:節(jié)能、增效，通過(guò)采用CO2氣體保護(hù)焊節(jié)約成本29.33%。

效果3:焊縫平直、過(guò)度圓滑、焊接變形小。

由表2可以得出，CO2氣體保護(hù)焊的焊接速度是手工電弧焊的4～5倍，CO2氣體保護(hù)焊比手工電弧焊每小時(shí)節(jié)約電量0.4～0.73 kW(比使用φ3.2 mm焊條節(jié)能)，0.8～1.23 kW(比使用φ4.0 mm焊條節(jié)能)。

從表3可以看出，采用CO2氣體保護(hù)焊，比采用手工電弧焊，節(jié)約成本29.33%。

表2 手工電弧焊與CO2氣體保護(hù)焊節(jié)能增效對(duì)比Tab.2 Contrastive table of energy saving efficiency between electrode welding technology and CO2shielded arc welding technology

表3 CO2氣體保護(hù)焊與手工電弧焊焊接成本對(duì)比Tab.3 Contrastive table of welding cost between electrode welding technology and CO2shielded arc welding technology

6 結(jié)語(yǔ)

在本次煙風(fēng)道焊接過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用CO2氣體保護(hù)焊對(duì)薄壁板的焊接，不僅有效地控制和降低了薄壁板的焊接變形，保證了工程施工質(zhì)量。與傳統(tǒng)手工電弧焊相比較，較好地解決了采用焊條電弧焊時(shí)焊縫易產(chǎn)生根部夾渣及未熔合的缺陷問(wèn)題，而且加快了施工進(jìn)度，降低了施工成本，CO2氣體保護(hù)焊在鋼結(jié)構(gòu)焊接中得到很好的應(yīng)用。

［1］DL/T 869—2004火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］電力工業(yè)部華北電業(yè)管理局.火電施工質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn):焊接篇1996版［S］.北京:電力工業(yè)部華北電業(yè)管理局，1996.

［3］DLT 678—1999電站鋼結(jié)構(gòu)焊接通用技術(shù)條件［S］.

［4］劉云龍.CO2氣體保護(hù)焊技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.