CO2半自動焊改進(jìn)技術(shù)研究

桑梓心

CO2半自動焊改進(jìn)技術(shù)研究

桑梓心

通過對CO2半自動焊在10×104m3儲罐底板焊接過程中發(fā)現(xiàn)的一些問題進(jìn)行改進(jìn)和研究，在確保焊接質(zhì)量的前提下提高焊接效率，并降低了勞動強(qiáng)度，解決了CO2半自動焊焊接效率低下，勞動強(qiáng)度高的難題。并成功的應(yīng)用于后期的10×104m3儲罐底板的焊接，為大容量儲罐底板的焊接積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

近年來，隨著全球原油價格的不斷走低，為加大原油儲備量，多地陸續(xù)建設(shè)了多處10×104m3原油儲備罐區(qū)。10×104m3原油儲罐具有焊接量大，質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。

本文依托中石油國際儲備庫項(xiàng)目，對CO2半自動焊在儲罐底板焊接上出現(xiàn)的一系列問題進(jìn)行了改進(jìn)和研究，通過一系列對比試驗(yàn)確定了改進(jìn)后的實(shí)際操作方法，取得了良好的焊接質(zhì)量，提高了勞動效率。

1. 母材焊接性

焊接工藝評定用母材為Q235B，其化學(xué)成分與力學(xué)性能如表1和表2所示。

Q235B屬于碳鋼類母材，焊接性良好。適用于碳鋼的焊接方法很多，如焊條電弧焊、實(shí)芯和藥芯焊絲埋弧焊、 實(shí)芯和藥芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊、富氬混合氣體（Ar+少量CO2氣體）保護(hù)焊等，幾乎所有焊接方法，都可以焊接碳鋼。

2. 焊接工藝評定

（1）焊接方法及焊接材料的選用 針對現(xiàn)場儲罐底板焊接和安裝的要求，為了提高焊接效率，儲罐底板打底層焊縫最終選用了實(shí)芯焊絲CO2氣體保護(hù)焊。焊接材料焊絲選用ER50—6，主要化學(xué)成分如表3所示。

（2）坡口類形及焊接層次 焊評用試板坡口形式如圖1所示， 焊接層數(shù)和道數(shù)如圖2所示。

表1 Q235B的化學(xué)成分

表2 Q235B的力學(xué)性能

表3 焊接材料主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

圖1 坡口形式

圖2 焊接層數(shù)和道數(shù)

（3）焊接準(zhǔn)備及參數(shù) 進(jìn)行焊評試驗(yàn)的試件規(guī)格為200mm×300mm×12mm，坡口為單V形，焊接位置為3G，焊接方向?yàn)橄蛏虾福附訁?shù)如表4所示。

（4）焊后檢測及試驗(yàn) 試板焊接完成后按照NB/T47014—2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》的相關(guān)要求進(jìn)行了外觀檢查、無損檢測和力學(xué)性能試驗(yàn)。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)試板焊縫成形美

觀，無咬邊、氣孔、表面夾渣和裂紋等缺陷；經(jīng)射線檢測，依據(jù)JB4730.2—2005《承壓設(shè)備無損檢測 射線檢測》標(biāo)準(zhǔn)評定，達(dá)到Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)，評定合格。

經(jīng)測試，試板焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和彎曲性能均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 焊接參數(shù)

3. 實(shí)踐與應(yīng)用

（1）問題發(fā)現(xiàn) 在油罐底板（中輻板）的焊接過程中發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)的CO2半自動焊焊接時（見圖3），不僅焊接效率低，而且焊接質(zhì)量受環(huán)境影響很大。

（2）改進(jìn)措施 改進(jìn)前我們使用焊工手握焊槍的傳統(tǒng)操作方法進(jìn)行焊接。所使用的焊接設(shè)備為IGBT逆變CO2/MAG半自動焊機(jī)NB—500Ⅲ，焊絲為CHW50—C6、φ1.2mm，焊接部位為10×104m3油罐底板中幅板打底層焊接。

改進(jìn)后在原有設(shè)備基礎(chǔ)上增加一臺半自動火焰切割機(jī)、半自動火焰切割機(jī)導(dǎo)軌（導(dǎo)軌規(guī)格根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際確定）及一個擋風(fēng)框，改進(jìn)后的CO2半自動焊焊接以及焊接設(shè)備如圖4所示。

擋風(fēng)框固定在行走小車上。另外，為減少因刮風(fēng)對焊接的影響，在擋風(fēng)框下部與罐底板接觸的部位可增加一環(huán)摩擦力較小的橡膠皮，以減小焊槍附近的空氣流動。主要改進(jìn)設(shè)備和工具型號如下：半自動火焰切割機(jī)型號為CG1—30，擋風(fēng)框尺寸為480mm×200mm×180mm。在采用行走小車焊接時，焊機(jī)長焊、短焊檔開關(guān)撥至長焊檔進(jìn)行連續(xù)焊接。

（3）改進(jìn)前后效果對比 經(jīng)過兩個罐區(qū)的試驗(yàn)對比，我們發(fā)現(xiàn)改進(jìn)前由于焊工用手握焊槍，隨著時間的影響，焊槍行走的高度以及行走的速度會出現(xiàn)層次不齊的現(xiàn)象，由于人為原因，還會出現(xiàn)很多接頭，從而影響到焊縫的成形以及焊道的質(zhì)量。

改進(jìn)后由于焊槍固定，行走速度被小車控制，只要開始調(diào)整好焊接參數(shù)，在以后焊接中焊道成形會很均勻，并且減少了焊接接頭，使焊縫成形非常美觀。具體對比效果如表5所示。

通過表5中的對比數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的施工工藝不僅在焊接速度上有了很大的提高，在焊接接頭數(shù)量、焊接成形、焊接成本、勞動強(qiáng)度、環(huán)境對焊接的影響以及焊接質(zhì)量等方面都有了很大提高。

因此，通過兩個罐區(qū)的對比試驗(yàn)，我們決定在后續(xù)罐區(qū)儲罐底板焊接時均采用了上述改進(jìn)后的方法，取得了良好的效果，節(jié)約了施工成本約100萬元。

4. 結(jié)語

通過本次焊接施工工藝的優(yōu)化改進(jìn)，我們在施工質(zhì)量和施工成本等方面均取得了較好的效果。

改進(jìn)后的焊接施工工序應(yīng)用于我單位承接的原油儲備罐區(qū)，焊接質(zhì)量全部達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。該裝置于2010年10月交付使用，截止目前儲罐的焊接質(zhì)量均未發(fā)現(xiàn)任何問題，得到了用戶的一致好評。

圖3 改進(jìn)前的CO2半自動焊焊接

圖4 改進(jìn)后的CO2半自動焊焊接

表5 改進(jìn)前后效果對比（以焊接一條長30m焊縫為例）

桑梓心，中國石油天然氣第六建設(shè)公司。