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[摘要]：安钢建安公司承接的安钢热风炉炉壳制作安装，电渣焊和气电立焊室两种生产效率很高的焊接方法，通过电渣焊和气电立焊两种方法比较，最后确定采用气电立焊，提高了生产效率，保质、保量、按时完成了任务。
[关键词]：热风炉炉壳 电渣焊 气电立焊
中图分类号：TF544 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2012）10- 0252–01
一、前言
2010年底至2011年我分公司承接了安钢3#高炉热风炉的建设工作，其中设计图纸要求炉壳的对接焊缝超声波100%探伤，20%射线探伤。炉壳板材质为Q345C，板厚为30～45mm，属于中厚板，且建设工期在12月份，气温位于0°左右，低温焊接容易出气孔及裂纹，四座热风炉的对接焊缝加起来有1600余米。怎么才能降低劳动强度，保证焊接质量，减少焊接工期呢？为了提高焊接效率，有电渣焊和气电立焊两种方法可以选择。两种焊接方法的技术基本相似，所不同的是电渣焊利用电阻热熔化金属，而气电立焊时利用电弧热熔化金属，能量密度比电渣焊高且集中。这两种方法生产效率高，成本低，但是热输入量大。本文将通过电渣焊和气电立焊两种方法在热风炉炉壳结构焊焊接中的适用性进行研究。
二、钢材选用
试验使用钢材的力学性能和化学性能如下：牌号：Q345C，板厚：40mm，生产厂家：安阳钢铁，状态：热轧，屈服强度：370MPa，抗拉强度：520MPa；五大元素含量：C：0.16%，Si：0.36%，Mn：1.37%，P：0.018%，S：0.008%。改组材料经热疲劳试验，其性能完全满足热风炉的要求。
三、电渣焊的特点
电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接。在开始焊接时，使焊丝与起焊槽短路起弧，不断加入少量固体焊剂，利用电弧的热量使之熔化，形成液态熔渣，待熔渣达到一定深度时，增加焊丝的送进速度，并降低电压，使焊丝插入渣池，电弧熄灭，从而转入电渣焊焊接过程。
电渣焊主要有熔嘴电渣焊、熔丝电渣焊两种焊接方法。
电渣焊使用试验用钢板，焊接工艺参数：焊接电流：450A，焊接电压44V，焊接速度：2.65，线能量：440KJ/cm。经过试验，得出下面结果，实测抗拉强度：475MPa，钢材要求强度470-630 MPa，试件弯曲180°，焊缝冲击功（J）：21 15 19，焊接热影响区冲击功（J）：24 37 42.
对各组焊接接头分别进行拉伸、弯曲、冲击试验，冲击实验温度为零度。从数据上看各组试件的抗拉强度均能达到要求，但实验数值偏低，说明熔丝电渣焊可以得到强度合格的焊缝，对强度的影响本文没有研究。所有试验组的弯曲实验都达到了要求，说明电渣焊接头塑性良好。因此电渣焊的高热输入队性能的影响主要体现在韧性上。从数据上看焊接接头的韧性已经大大下降，较母材的冲击功已大大下降，在更恶劣的环境或对韧性要求更高的情况下，电渣焊将无法保证接头和热影响区韧性要求。高热输入对焊缝的韧性的影响比热影响区还要重要。从实验结果看，绝大多数试件的冲击功都小于34J，已经无法满足现有标准的要求。从试验结果看，基本上可以认为电渣焊不适合热风炉炉壳的焊接要求。
四、气电立焊的特点
气电立焊是由普通熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保护电弧焊方法。其优点是：生产率高，成本低。与窄间隙焊的主要区别在于焊缝一次成形，而不是多道多层焊。气电力焊与电渣焊相比，除焊接方法和保护方式的变化外，气电立焊明显的特点是采用了小的坡口角度和实现了更快的焊接速度，从而有效的降低了焊接线能量，为焊接接头性能的提高提供了保证。
本次试验使用的钢板与电渣焊使用一样的钢板，保护气体为二氧化碳，焊丝为天津大桥牌，焊丝直径为1.6mm。实验采用的工艺参数是：焊接电流：420A，焊接电压：40V。按照工艺评定由焊接工程师制定详细的气电立焊焊接工艺卡，以保证焊接质量达到要求。按照焊接工艺卡的要求进行下料及组对，检验员监督其过程并检验，符合要求后进行焊接，操作人员齐心协力、遵循焊接工艺卡的参数对焊件进行焊接。
中间起弧、熄弧及接头处均应用气刨枪刨清后修补，补焊长度约100mm左右。尤其背面焊穿处，用气刨枪刨清缺陷后，再用手工电弧焊或CO2气体保护焊填满缺陷空隙，重新起弧焊接。气电立焊焊接时应注意一些问题：使用气电立焊技术，应在风速小于3m/s的环境下进行，如果在焊接过程中遇到刮风或者下雨，应对焊接作业区域采取有效的防风防雨措施。对保护气体CO2的纯度要求达到99.5%以上，水分含量小于0.05%，对接接头装配错边量不应超过1mm。坡口两侧应至少打磨30mm，确保正面水冷滑块顺利滑移和反面衬垫贴紧。
试验结果如下：实测抗拉抢度：535MPa，钢材要求强度：470-630 MPa，试件弯曲角度：180°，焊缝冲击功（J）：100 80 86，焊接热影响区冲击功（J）：172 156 161
本次试验条件下，拉伸试验合格，弯曲性能满足了3倍弯心下180°合格，焊缝的冲击值在50J以上，热影响区的冲击功值在86J以上。与电渣焊的实验结果相比本次气电立焊实验的弯曲和冲击性能更好。
本次试验我们也针对气电立焊的焊缝区进行了金相分析，气电立焊各接头的组织特点比较明显和接近，焊缝区组织的特点主要呈方向性明显的柱晶，。晶内组织多为针状铁素体和粒状贝氏体交叉混合组织。
五.结论
从本次试验结果看，因为电渣焊焊缝区的韧性差，在对焊接接头由较高要求的情况下，不推荐使用电渣焊。气电立焊的焊缝及热影响区的强度、塑性、韧性能够达到标准的要求，各个指标優于电渣焊，尤其在对接头有韧性要求时，气电立焊更体现出其优越性。气电立焊焊接一次熔深可以达到40mm，能够实现20～40mm中厚板焊接一次成型，成型美观，焊接质量高，力学性能符合要求，因此在安钢建安公司承接的安钢热风炉炉壳制作安装时采用了气电立焊，提高了生产效率。但本次试验的试验量不足，没有涉及到影响焊接接头性能的各个因素，因此本次安钢3#高炉热风炉炉壳中应用气电立焊，必须根据实际情况，制定正确的焊接工艺，才能使气电立焊更好的应用到生产中去，提高生产效率。
参考文献：
【1】高忠民.电焊工基本技术【M】北京：金盾出版社.2000
【2】王文翰.焊接技术手册.河南科学技术出版社.2004
【3】中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第3卷）【M】北京：机械工业出版社.2001
【4】王国凡.钢结构焊接制造【M】北京：化学工业出版社.2004
【5】于福州.金属材料的耐蚀性【M】北京：科学出版社.1982
[关键词]：热风炉炉壳 电渣焊 气电立焊
中图分类号：TF544 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2012）10- 0252–01
一、前言
2010年底至2011年我分公司承接了安钢3#高炉热风炉的建设工作，其中设计图纸要求炉壳的对接焊缝超声波100%探伤，20%射线探伤。炉壳板材质为Q345C，板厚为30～45mm，属于中厚板，且建设工期在12月份，气温位于0°左右，低温焊接容易出气孔及裂纹，四座热风炉的对接焊缝加起来有1600余米。怎么才能降低劳动强度，保证焊接质量，减少焊接工期呢？为了提高焊接效率，有电渣焊和气电立焊两种方法可以选择。两种焊接方法的技术基本相似，所不同的是电渣焊利用电阻热熔化金属，而气电立焊时利用电弧热熔化金属，能量密度比电渣焊高且集中。这两种方法生产效率高，成本低，但是热输入量大。本文将通过电渣焊和气电立焊两种方法在热风炉炉壳结构焊焊接中的适用性进行研究。
二、钢材选用
试验使用钢材的力学性能和化学性能如下：牌号：Q345C，板厚：40mm，生产厂家：安阳钢铁，状态：热轧，屈服强度：370MPa，抗拉强度：520MPa；五大元素含量：C：0.16%，Si：0.36%，Mn：1.37%，P：0.018%，S：0.008%。改组材料经热疲劳试验，其性能完全满足热风炉的要求。
三、电渣焊的特点
电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源，将填充金属和母材熔化，凝固后形成金属原子间牢固连接。在开始焊接时，使焊丝与起焊槽短路起弧，不断加入少量固体焊剂，利用电弧的热量使之熔化，形成液态熔渣，待熔渣达到一定深度时，增加焊丝的送进速度，并降低电压，使焊丝插入渣池，电弧熄灭，从而转入电渣焊焊接过程。
电渣焊主要有熔嘴电渣焊、熔丝电渣焊两种焊接方法。
电渣焊使用试验用钢板，焊接工艺参数：焊接电流：450A，焊接电压44V，焊接速度：2.65，线能量：440KJ/cm。经过试验，得出下面结果，实测抗拉强度：475MPa，钢材要求强度470-630 MPa，试件弯曲180°，焊缝冲击功（J）：21 15 19，焊接热影响区冲击功（J）：24 37 42.
对各组焊接接头分别进行拉伸、弯曲、冲击试验，冲击实验温度为零度。从数据上看各组试件的抗拉强度均能达到要求，但实验数值偏低，说明熔丝电渣焊可以得到强度合格的焊缝，对强度的影响本文没有研究。所有试验组的弯曲实验都达到了要求，说明电渣焊接头塑性良好。因此电渣焊的高热输入队性能的影响主要体现在韧性上。从数据上看焊接接头的韧性已经大大下降，较母材的冲击功已大大下降，在更恶劣的环境或对韧性要求更高的情况下，电渣焊将无法保证接头和热影响区韧性要求。高热输入对焊缝的韧性的影响比热影响区还要重要。从实验结果看，绝大多数试件的冲击功都小于34J，已经无法满足现有标准的要求。从试验结果看，基本上可以认为电渣焊不适合热风炉炉壳的焊接要求。
四、气电立焊的特点
气电立焊是由普通熔化极气体保护焊和电渣焊发展而形成的一种熔化极气体保护电弧焊方法。其优点是：生产率高，成本低。与窄间隙焊的主要区别在于焊缝一次成形，而不是多道多层焊。气电力焊与电渣焊相比，除焊接方法和保护方式的变化外，气电立焊明显的特点是采用了小的坡口角度和实现了更快的焊接速度，从而有效的降低了焊接线能量，为焊接接头性能的提高提供了保证。
本次试验使用的钢板与电渣焊使用一样的钢板，保护气体为二氧化碳，焊丝为天津大桥牌，焊丝直径为1.6mm。实验采用的工艺参数是：焊接电流：420A，焊接电压：40V。按照工艺评定由焊接工程师制定详细的气电立焊焊接工艺卡，以保证焊接质量达到要求。按照焊接工艺卡的要求进行下料及组对，检验员监督其过程并检验，符合要求后进行焊接，操作人员齐心协力、遵循焊接工艺卡的参数对焊件进行焊接。
中间起弧、熄弧及接头处均应用气刨枪刨清后修补，补焊长度约100mm左右。尤其背面焊穿处，用气刨枪刨清缺陷后，再用手工电弧焊或CO2气体保护焊填满缺陷空隙，重新起弧焊接。气电立焊焊接时应注意一些问题：使用气电立焊技术，应在风速小于3m/s的环境下进行，如果在焊接过程中遇到刮风或者下雨，应对焊接作业区域采取有效的防风防雨措施。对保护气体CO2的纯度要求达到99.5%以上，水分含量小于0.05%，对接接头装配错边量不应超过1mm。坡口两侧应至少打磨30mm，确保正面水冷滑块顺利滑移和反面衬垫贴紧。
试验结果如下：实测抗拉抢度：535MPa，钢材要求强度：470-630 MPa，试件弯曲角度：180°，焊缝冲击功（J）：100 80 86，焊接热影响区冲击功（J）：172 156 161
本次试验条件下，拉伸试验合格，弯曲性能满足了3倍弯心下180°合格，焊缝的冲击值在50J以上，热影响区的冲击功值在86J以上。与电渣焊的实验结果相比本次气电立焊实验的弯曲和冲击性能更好。
本次试验我们也针对气电立焊的焊缝区进行了金相分析，气电立焊各接头的组织特点比较明显和接近，焊缝区组织的特点主要呈方向性明显的柱晶，。晶内组织多为针状铁素体和粒状贝氏体交叉混合组织。
五.结论
从本次试验结果看，因为电渣焊焊缝区的韧性差，在对焊接接头由较高要求的情况下，不推荐使用电渣焊。气电立焊的焊缝及热影响区的强度、塑性、韧性能够达到标准的要求，各个指标優于电渣焊，尤其在对接头有韧性要求时，气电立焊更体现出其优越性。气电立焊焊接一次熔深可以达到40mm，能够实现20～40mm中厚板焊接一次成型，成型美观，焊接质量高，力学性能符合要求，因此在安钢建安公司承接的安钢热风炉炉壳制作安装时采用了气电立焊，提高了生产效率。但本次试验的试验量不足，没有涉及到影响焊接接头性能的各个因素，因此本次安钢3#高炉热风炉炉壳中应用气电立焊，必须根据实际情况，制定正确的焊接工艺，才能使气电立焊更好的应用到生产中去，提高生产效率。
参考文献：
【1】高忠民.电焊工基本技术【M】北京：金盾出版社.2000
【2】王文翰.焊接技术手册.河南科学技术出版社.2004
【3】中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第3卷）【M】北京：机械工业出版社.2001
【4】王国凡.钢结构焊接制造【M】北京：化学工业出版社.2004
【5】于福州.金属材料的耐蚀性【M】北京：科学出版社.1982