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气体保护焊作业指导书

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2020年4月19日
文档仅供参考
二氧化碳气体保护焊作业指导书
1 范围
本指导书适用于本公司钢结构产品的气体半自动焊。
2 引用相关文件
GB/3375 焊接术语
GB/T8110 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝
GB 985 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
HG/T2537 焊接用二氧化碳
JGJ 81 建筑钢结构焊接技术规程
DL/T 868 焊接工艺评定规程
3 技术要求
3.1 焊工
焊工须经气体保护焊理论学习和实践培训，经考核并取得相应项目的合格证书，方可从事有关焊接工作。特殊工程的焊接人员应取得相关工程要求的资质证书。
3.2 焊接材料
3.2.1焊丝
3.2.1.1焊丝应符合《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T8110）的规定，并有制造厂商的质量证明书和产品合格证。
3.2.1.2应根据母材的化学成分和对焊接接头的机械性能的要求，合理选用焊材。
3.2.1.3本公司常见焊丝牌号为ER50-6，另外特殊材料焊接时应按照《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T8110）选择相应的焊丝。ER50-6焊丝的化学成份见表1
表1
牌 号
化 学 成 份 %
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Mo
V
Cu
ER50-6
0.06～0.15
1.40～1.85
0.80～1.15
0.025
0.025
0.15
0.15
0.15
0.03
0.50
3.2.1.4本公司所用焊丝直径规格为1.2mm。
3.2.1.5焊丝按表面状态，常见镀铜焊丝，焊丝以焊丝盘状态。
3.2.1.6焊丝表面应光洁无油污、无锈蚀以及无肉眼所能见到的镀层脱落。
3.2.1.7焊丝盘焊丝重量为20kg。
3.2.1.8焊材供应商的更改必须经总工程师同意。
3.2.2 保护气体
3.2.2.1混合气体的配比应符合规定的要求，质量稳定。常见的混合气体：Ar(80～85%)+CO2 (20～15%)。
3.3焊接设备的使用
3.3.1选择焊接电源形式
气体保护焊使用电源均为直流电源。
3.3.2焊机的设备容量及电流调节范围
焊机额定电流为350A、500A。
焊机的电流调节范围，应选择在焊机的额定焊接电流内调节。
3.4 焊接工艺
3.4.1焊前准备
3.4.1.1焊缝坡口的基本形式与尺寸，可按JGJ81选用。全焊透时，坡口尺寸见表2；部分焊透时，坡口尺寸见表3。如果工程另有加工说明，坡口应按加工说明加工。
表2
板厚(mm)
接头形式(焊接符号)
坡口形状示意图
坡口尺寸
t＜6
对接(BF)

b=0～3
角接(TF)

6≤t＜16
对接(BF)

b=0～3
p=0～3
a1=60°
角接(TF)

b=0～3
p=0～3
a1=45°
t≥16
对接(BF)

b=0～3
H1=0～3
P=0～3
H2=1/3(t-p)
a1=60°
a2=60°
角接(TF)

b=0～3
H1=0～3
P=0～3
H2=1/3(t-p)
a1=45°
a2=45°

表3
板厚(mm)
接头形式(焊接符号)
坡口形状示意图
坡口尺寸
t＜6
对接(BF)

b=0
角接(TF)

6≤t＜25
对接(BF)

b=0
H1≥
p=t- H1
a1=60°
角接(TF)

b=0
H1≥
p=t- H1
a1=45°
t≥25
对接(BF)

b=0
H1≥
P=t- H1- H2
H2≥
a1=60°
a2=60°
角接(TF)

b=0
H1≥
P=t- H1- H2
H2≥
a1=45°
a2=45°
3.4.1.2全焊透时坡口及坡口周围15～20mm范围内必须保持清洁，不得有影响焊接质量的铁锈、油污、水和涂料等异物。
3.4.1.3焊接区域的风速应限制在1米/秒以下，否则应采用挡风装置。
3.4.2焊接参数
3.4.2.1焊丝直径
焊丝直径的选择，主要是以焊件厚度、焊接位置和生产率的要求为依据。
本公司焊接件多为中厚板焊接件，选用焊丝直径1.2mm。
3.4.2.2焊件极性
本公司采用直流反接：即焊件接电源负极，焊丝接电源正极。
3.4.2.3焊丝伸出长度
d)焊丝直径1.2mm时，焊丝伸出长度为8～15mm。
3.4.2.4焊接电流
a)在保证母材焊透又不致烧穿的原则下，应根据母材厚度，接头形式焊接位置及焊丝直径正确选用焊接电流。
b)焊接电流是确定熔深的主要因素。随着电流的增加，熔深和熔敷速度都要增加，熔宽也略有增加。
c)焊接电流越大，送丝速度越快，基本上是正比关系。
d)焊接电流过大时，会造成熔池过大，焊缝成形恶化。
e)焊接件厚度越大熔深越大，焊接电流也越大，焊接件板厚相同时焊接电流还与焊接时层道有关，具体焊接电流选择见：表4角接焊不同板厚的电流选择、表4对接焊时不同板厚的电流选择。
表4 角接焊不同板厚的电流选择
焊接件板厚t(mm)
t＜6
6≤t＜16
t≥16
焊接电流A
全焊透
打底焊
110～150
120～165
120～165
填充焊
-
195～295
190～310
盖面焊
180～245
230～295
190～300
部分焊透
打底焊
110～150
115～165
115～165
填充焊
-
185～305
185～320
盖面焊
175～250
220～300
200～300
表5 对接焊不同板厚的电流选择
焊接件板厚t(mm)
t＜6
6≤t＜16
t≥16
焊接电流A
全焊透
打底焊
125～155
120～150
120～160
填充焊
-
225～290
220～310
盖面焊
185～235
205～290
200～310
部分焊透
打底焊
120～165
120～165
120～165
填充焊
-
215～295
210～320
盖面焊
180～245
200～295
200～300
3.4.2.5电弧电压
a)为获得良好的工艺性能，应选择最佳的电弧电压，该值是一个很窄的电压区间，最佳的电弧电压与电流的大小，焊接位置、电缆长度、设备等因素有关。电压的选用可参见表5角接焊电流与电压的匹配、表6对接焊电流与电压的匹配。实际情况应以焊接工艺评定来确定。
表5 角接焊电流与电压的匹配
焊接电流（安）
电弧电压（伏）
120～150
17～21
150～180
20～22
180～210
22～23
210～260
23～28
260～320
28～33

表6 对接焊电流与电压的匹配
焊接电流（安）
电弧电压（伏）
120～150
17～20
150～180
20～22
180～210
21～23
210～260
23～27
260～320
27～32
b)随电弧电压的增加，熔宽明显增加，而余高和熔深略有减少，焊缝机械性能有所降低。
c)电弧电压过高，会产生焊缝气孔和增加飞溅，且容易产生飞溅。
电弧电压过低，焊丝将插入熔池，电弧不稳，影响焊缝的熔合程度。
3.4.2.6焊接速度
a)焊接速度过高，会破坏气体保护效果，焊缝成形不良，焊缝冷却过快，导致降低焊缝塑性，韧性。焊接速度过低易使焊缝烧穿，形成粗大焊缝组织。
b)半自动焊接时，焊接速度一般不超过300mm/min。
3.4.2.7气体流量
a)气体流量直接影响气体保护效果。气体流量过小时，焊缝易产生气孔等缺陷。气体流量过大时，不但浪费气体，而且焊缝由于氧化性增强而形成氧化皮，降低焊缝质量。
b)气体流量应根据焊接电流，焊接速度，焊丝伸出长度，喷嘴直径，焊接位置等因素考虑。当焊接电流越大，焊接速度越快，焊丝伸出长度较长，喷嘴直径增大，室外焊接及仰焊位置时，应采用较大的气体流量。
c)焊丝直径为1.2mm时，气体流量一般为10～15 L/min。
3.5操作技术
二氧化碳气体保护焊的操作技术与手工电弧焊相似，且比手工电弧焊容易掌握。
3.5.1平焊
按焊枪运动方向分右焊法和左焊法二种。右焊法时熔池保护良好，热量利用充分，焊缝外形较饱满；但右焊法时不易观察焊接方向，易偏焊。
左焊法时，电弧对母材有预热作用，熔宽增加，焊缝形成较平，改进焊缝形成，且能看清焊接方向，不易焊偏。因而，一般常见左焊法焊接。水平对接焊时，焊枪倾角约为10°～ 15°。厚板焊接时，为保证熔宽，可将焊丝作适当的横向摆动。

水平角焊缝的焊接时，焊枪与垂直板间夹角为45°。焊脚在5毫米以下时，可按图中A的方式，将焊丝指向尖角处；若焊脚在5毫米以上时，可按图中B的方式，将焊丝水平移开尖角处1～2毫米，这样能获得等焊脚的焊缝，且不易形成咬边（垂直板）和焊瘤（水平板）。

3.5.2水平旋转管的焊接
关键是焊枪位置直接影响焊缝成形。
在焊厚壁管时，焊枪应在管子上部，并与管子旋转方向相反位移一段距离L。L的大小对焊缝成形有明显的影响。
焊接薄壁管时，焊枪应放在时钟9点的位置。

3.5.3引弧
一般都采用直接短路引弧。
如果焊丝与焊件接触太紧或接触不良都会引起焊丝成段爆炸。因此，一般在引弧前焊丝端头与焊件保持2～3毫米的距离，并要注意剪掉丝端头的球状焊丝。
3.5.4收弧
收弧时须填满弧坑，焊枪在收弧处稍停片刻，继续送气保护；不应立即抬起焊枪，否则容易产生弧坑和形成气孔。
3.6混合气体的影响
3.6.1对飞溅的影响
CO2+Ar混合气体中，随着Ar气体比例的增加，飞溅率减少。
3.6.2对焊缝成形的影响
CO2+Ar混合气体中，随着CO2含量的增加，熔深也相应增加。50%Ar+50%CO2的混合气体能够得到较大的溶深和较小的飞溅，常见于短路过渡的焊接。
80%Ar+20%CO2的混合比时，具有最宽的焊接规范和最好的焊缝成形。
3.6.3对焊缝机械性能的影响
CO2+Ar混合气体中，随着CO2气体含量的增加，其氧化性能增强，使焊缝强度和冲击韧性都降低。
3.7焊接检验
3.7.1焊后须对焊缝进行焊接质量检验。
A） 焊接人员在完成焊接过程后应当按照产品技术要求进行自检
B）质检人员进行专检；
C）对不合格产品应进行补焊处理。
3.7.2焊缝质量的检验项目，检验要求及合格等级，由产品技术要求确定。
3.7.3对不合格的焊接接头，允许返修。在返修焊前须将焊接缺陷彻底清除。为保证产品质量，应按产品质量要求，限制返修次数，一般不超过2次。
3.7.4常见焊接缺陷的产生原因
3.7.4.1气孔
A）工件有油，锈及水分。
B）气体保护不良：气体流量低，喷咀堵塞，较大的风，阀门冻结等。
C）气体纯度不够，或含水量过多。
3.7.4.2裂纹
A）电流与电压配合不当，溶深过大。
B）母材含碳量过高。
C）多层焊第一道焊缝过小。
D）焊接顺序不当，工件内应力较大。
E）工件有油，锈，水分。
F）气体含水量过多。
3.7.4.3夹渣
A）小电流，低焊速。
B）多层焊时前道焊缝熔渣去除不净。
C）坡口内左焊法时熔渣向前流。
D）焊枪摆动不恰当。
3.7.4.4飞溅
A）电流与电压配合不当。
B）工件清理不良。
C）短路过渡时电感过大或过小。
D）气体含水量过多。
E）送丝不均匀。
F）导电咀磨损。
G）电流极性不对。
H）焊丝伸出长度太长。
3.7.4.5咬边
A）焊枪位置不合适，运条不当。
B）电流过大，弧长太长，焊速过快。
3.7.4.6焊缝成形欠佳
A）电流与电压配合不当。
B）导电嘴磨损严重，引起电弧摆动。
C）焊丝校直欠佳。
D）焊丝伸出长度过长。
E）送丝不均匀。
3.8焊接安全
3.8.1电焊机必须装有独立的专用电源开关，其容量应符合要求。禁止多台焊机共用一个电源开关。
3.8.2工作完毕或临时离开工作场地时，必须及时切断焊机电源。
3.8.3气瓶应坚立固定，防止倾倒，防止气瓶的直接受热，气瓶不应靠近热源且要防止剧烈震动。
3.8.4工作结束时应及时切断气体加热器电源，采用必要的防地线措施，必须把地线接零，并经常进行检查和维修，有良好的防护隔离装置和自动断电装置，经常检查焊枪的绝缘性。
3.8.5操作结束时，禁止立即用手触摸焊枪喷咀或导电咀，以防烫伤。
3.8.6带好防护面罩及防护眼镜，防止弧光辐射。
3.8.7在狭窄、局部空间内焊接时，应采取局部通风换气。应防止焊接空间积聚有害气体，必要时应有专人负责监护工作。
3.8.8在规定的禁火区内，不准焊接。
3.8.9焊接作业的可燃、易燃物料，与焊接作业点火源距离不应小于10米。
3.8.10焊接工作地点有以下情况时，禁止焊接：
A）堆存大量易燃物料，而又不可能采取防护措施时；
B）7.2可能形成易燃易爆蒸气或积聚爆炸性粉尘时。
3.8.11焊接车间或工作地区应配有足够的灭火器材。存放的灭火器材应经检验合格的、有效的。
3.8.12焊接工作完毕应及时清理现场，彻底消除火种，经检查确认完全清除危险后，方可离开现场。