1.前言
CO2氣體保護焊由于其具有優質、價廉、高效等優點，目前已被大量應用于工業與民用鋼結構施工中，其中實芯焊絲CO2：氣體保護焊應用最為廣泛。工業管道焊接施工中尤其是現場安裝焊接經常遇到全位置焊接，實芯焊絲CO2氣體保護焊由于自身特點，較難適應全位置焊接，因而大量的現場安裝焊接不得不仍采用傳統的手工電弧焊或價格高的藥芯焊絲進行焊接。這樣大大增加施工成本和施工周期。為了解決這一問題，就實芯焊絲CO2氣體保護焊在全位置焊接時的焊接坡口形式、工藝參數、操作要點進行了大量的研究。
2.試驗用材料的性能
2.1 鋼管的規格與性能：試驗選用了規格為Φ402X9mm的20號鋼管，其化學成分和機械性能見表1。
2.2焊接材料的牌號與性能：試驗選用了鑫宇GHS-50(ER70S-6)Φ1.2mm焊絲，該焊絲采用美國AWS標準生產，材質相當于我國ER50-6焊絲，其化學成分與機械性能見表2。
2.3保護氣體的要求、選定：CO2氣體保護焊保護氣體的純度尤其是含水量對焊接質量的好壞有重要影響，美國和日本等國家有專門的焊接氣體質量要求，其中含水量要求不大于0.005％。我國焊接用CO2：過去基本上采用化工廠或釀酒廠的副產品，因而含水量大大高于上述水平。按我國有關標準的要求，焊接用CO2的純度≥99.5％，含水量≤0.05％，實際試驗用氣體的純度見表3。
3．焊接坡口形式
試驗焊接位置為鋼管水平固定全位置焊接，用機械加工制備。試件的尺寸及坡口形式詳見圖1，坡口采用機械加工制備。
4．試件的焊接
前面已經提到，對實芯焊絲CO2氣體保護焊工藝而言，水平固定的全位置焊接是難度最大的焊接位置，因而，選擇合適的焊接工藝參數并采用正確的操作手法非常重要。
4.1焊接工藝參數：經過反復試驗，確定焊接工藝參數見表4。
4.2焊接試件的檢驗：采用圖1給出的坡口尺寸和表4所示的焊接工藝參數進行了三組試件的焊接。焊縫的外觀檢驗按《工業管道施工及驗收規程》(GB50236)中的要求進行評定，其質量均達到了I級要求。焊接接頭內在質量按GB3323標準進行X射線探傷，II級合格。三組試件中I級一件，II級兩件，全部為合格。
4.3焊接接頭機械性能檢驗：按《工業管道施工及驗收規程》(GB50236)的要求，取兩組焊接焊接試件(無損探傷I級、II級各一件)，每組試件分別取兩個拉伸試件、兩個面彎、兩個背彎試件進行試驗，試驗結果見表5。
上述檢驗結果證明，采用CO2氣體保護焊所焊的三組試件接頭質量均滿足標準要求。
5．施工應用
工程建設工程中，有大量直徑在300~600mm之間的工業管道施工焊接，通過充分試驗，總結出了適合現場施工的實芯焊絲CO2氣體保護焊焊接工藝參數和實際操作要領，并將之應用到了實踐中。
5.1焊接操作要領：實芯焊絲CO2氣體保護焊的操作與一般手工電弧焊有所不同，其中打底焊道的操作尤其需要注意。通過試驗，該方法焊接操作要點如下：
(1)進行打底焊道焊接時，焊工可以觀察到熔池的前面有一個小孔，該小孔的的直徑維持在2mm左右。當小孔直徑變小時，說明焊接速度偏快，容易產生未焊透，這時需要降低焊接速度：當小孔直徑變大時，說明焊接速度偏慢，存在燒穿的可能性，故應適當提高焊接速度。適合的焊接速度下，熔池前面的小孔基本上維持固定的尺寸。
(2)焊絲伸出長度直接影響電弧燃燒的穩定性和氣體的保護效果，過長影響氣體保護效果，過短則容易導致飛濺損壞噴嘴，且焊工不易觀察熔池。焊接時焊絲伸出長度最大不得超過焊絲直徑的10倍。
(3) CO2氣體保護焊的焊接參數調節范圍窄，尤其是在進行管道全位置焊接時。必須嚴格按規定的數值設定焊接工藝參數，特別是焊接電壓，調整幅度僅為1~2V。’
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5.2 CO2氣體保護焊的優點：大量的工程應用表明，實芯焊絲CO2氣體保護焊有下述特點:
(1)大幅度提高焊接效率，縮短施工周期。CO2氣體保護焊電弧穿透力強，熔深大且熔敷效率高，其生產效率可比手工電弧焊提高2~3倍。
(2)焊接施工質量穩定。由于CO2氣體保護焊焊縫金屬含氫量低，具有優良的抗裂性能；焊接過程中無渣．便于觀察控制焊接質量，減少焊接缺陷；焊接時電弧穿透力強，接頭反面成型好。焊工經過專門培訓后，很容易掌握操作要領，尤其是在仰焊位置，比手工電弧焊更容易施焊。
(3)降低工程成本。工業管道現場安裝施工中，焊接是最重要的施工工序。實芯焊絲CO2氣體保護焊由于采用了價格相對低廉的實芯焊絲和CO2氣體，焊接耗電量比手工電弧焊可降低l／3左右，加上高的焊接效率和穩定的焊接質量，因而該方法用于實際施工中具有明顯的經濟效益。
6．小結
試驗研究和工程應用表明，實芯焊絲CO2氣體保護焊應用于工業管道施工焊接中是可行的，這一方法在工程施工中的應用成功，標志著我國對CO2氣體保護焊工藝的應用已日益廣泛。大量推廣應用這一高效、先進的焊接工藝，必然會給企業和國家創造更多的經濟效益，同時也會帶來巨大的社會效益。
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