二氧化碳气体保护焊在管道中的作用

二氧化碳气体保护焊在供水管道中的作用摘要通过实验，对比分析埋弧焊和二氧化碳气体保护焊这两种焊接技术的技术指标和经济指标；提出二氧化碳气体保护焊焊接技术在供水管道施工中应用的可能性和建议。关键词埋弧焊二氧化碳气体保护焊焊接速度X光探伤检测1概述供水钢管焊接技术多年来一直沿用埋弧焊焊接技术，而且在长期的工程建设中证明了焊接质量能够满足需求。然而越来越多的管道抢修、甚至在工程建设中在保证质量的前提下还需要速度，而埋弧焊的焊接速度慢一直是工程建设中的一大问题。二氧化碳气体保护焊是一种先进的焊接方法，在当前被认为是一种高效率、低成本、节省能源的焊接方法。二氧化碳气体保护电弧焊的工作原理是通过电极（焊丝或钨极）与母材间产生电弧，熔化焊丝及母材，形成焊缝金属。电极、电弧和焊接熔池是靠焊枪喷嘴捧出的保护二氧化碳气体来保护，以防止大气的侵入，从而获得完好接头。但是二氧化碳气体保护焊这一焊接技术的焊接质量能否满足供水钢管焊接工程的质量要求、从经济效益方面来考虑这种技术是否适宜在供水钢管焊接工程中推广，至今尚无定论。为此，我们对埋弧焊和二氧化碳气体保护焊这两种焊接技术进行了实验性分析，从经济、技术上对比分析，来探究论证二氧化碳气体保护焊在供水管道上应用的可能性。2实验内容及检测方法我们的实验分为厂内实验（指在厂内能根据焊接操作的需要随意滚动管子）和现场试验（指在工程现场沟槽内已被点焊住的管子焊接）两种情况。实验研究的主要技术指标有：气温、风速、辅料（包括焊条、焊丝、气体耗用量等）耗用量及市场价格、焊接时间、焊工日平均工资等。检测标准统一采用《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）。具体分为：1、外观检查。2、X光探伤检测。评定标准：3级片以上（含3级）为合格，3级片以下为不合格。3实验数据3.1场内数据表1、表2、表3分别描述了场内实验中不同口径钢管（DN300mm、DN600mm、DN1000mm）采用埋弧焊和二氧化碳保护焊两种不同焊接方法的对比情况。表4为X光探伤检测对比情况。表1埋弧焊和二氧化碳保护焊实验数据对比表（DN300厂内试验）作业方法管径（mm）作业时间温度（℃）气候情况辅料损耗数量操作花费时间焊工日工资费用总计埋弧焊DN30014:0015晴风速1级3.2焊条28根50分120元19.5元二氧化碳保护焊DN30015:3015晴风速1级焊条1.7公斤，气体0.25公斤20分150元27.67元表2埋弧焊和二氧化碳保护焊实验数据对比表（DN600厂内试验）作业方法管径（mm）作业时间温度（℃）气候情况辅料损耗数量操作花费时间焊工日工资费用总计埋弧焊DN60018:3015晴风速1级3.2焊条56根70分120元31.5元二氧化碳保护焊DN60016:3015晴风速1级焊条2.4公斤，气体0.55公斤20分150元41.75元表3埋弧焊和二氧化碳保护焊实验数据对比表（DN1000厂内试验）作业方法管径（mm）作业时间温度（℃）气候情况辅料损耗数量操作花费时间焊工日工资费用总计埋弧焊DN100018:3015晴风速1级4.0焊条100根100分120元52.0元二氧化碳保护焊DN100016:3015晴风速1级焊条3.75公斤，气体1.00公斤50分150元61.65元注：①费用计算说明：3.2埋弧焊焊条：0.25元/根，320根/箱；4.0埋弧焊焊条：0.27元/根，320根/箱；二氧化碳保护焊焊条：175元/箱，15kg/箱，二氧化碳气体：45元/瓶。②费用总计为完成一道焊缝所需的费用。③焊缝外观检查和X光检测详见表4。表4埋弧焊和二氧化碳保护焊实验数据对比表（X光检查情况，厂内试验）管道口径埋弧焊（评定级别*张数/总拍片数/合格率）二氧化碳保护焊（评定级别*张数/总拍片数/合格率）DN300（2级*1张+3级*1张+4级*2张）/4张/50%（2级*2张+4级*2张）/4张/50%DN600（1级*5张+2级*3张）/8张/100%（1级*5张+2级*3张）/8张/100%DN1000（1级*5张+2级*5张+3级*1张）/12张/100%（1级*9张+2级*3张）/12张/100%注：①X光检测中，根据供水管道安装的有关规定：1——3级为合格片，4级以下为不合格片。3.2施工现场现场数据表5、表6、表7分别描述了工程现场实验中不同口径钢管（DN300mm、DN600mm、DN1200mm）采用埋弧焊和二氧化碳保护焊两种不同焊接方法的对比情况。表8为X光探伤检测对比情况。表5埋弧焊和二氧化碳保护焊实验数据对比表（DN300现场试验）作业方法管径（mm）作业时间温度（℃）气候情况辅料损耗数量操作花费时间焊工日工资费用总计埋弧焊DN30010:0015晴风速1级3.2焊条27根80分120元26.75元二氧化碳保护焊DN30010:0015晴风速1级焊条2.0公斤，气体0.3公斤50分150元39.64元表6埋弧焊和二氧化碳保护焊实验数据对比表（DN500现场试验）作业方法管径作业温度气候辅料损耗操作花焊工日费用（mm）时间（℃）情况数量费时间工资总计埋弧焊DN50013:0015晴风速1级4.0焊条35根130分120元32.5元二氧化碳保护焊DN50013:0015晴风速1级焊条3.5公斤，气体0.8公斤80分150元67.65元表7埋弧焊和二氧化碳保护焊实验数据对比表（DN1200现场试验）作业方法管径（mm）作业时间温度（℃）气候情况辅料损耗数量操作花费时间焊工日工资费用总计埋弧焊DN120010:0015晴风速1级4.0焊条160根330分120元125.7元二氧化碳保护焊DN120010:0015晴风速1级焊条7.5公斤，气体2.0公斤250分150元168.87元注：①费用总计为完成一道焊缝所需的费用。②焊缝外观检查和X光检测详见表8。表8埋弧焊和二氧化碳保护焊实验数据对比表（X光检查情况，现场试验）管道口径埋弧焊（评定*张数/总拍片数/合格率）二氧化碳保护焊（评定*张数/总拍片数/合格率）DN3004级*4张/4张/0%（1级*2张+3级*1张+4级*1张）/4张/75%DN500（1级*1张+2级*2张+4级*3张）/6张/50%（1级*1张+2级*1张+4级*4张）/6张/33%DN1200（1级*7张+2级*2张+3级*2张+4级*3张）/14张/79%（1级*6张+2级*6张+4级*2张）/14张/86%注：①X光检测中，根据供水管道安装的有关规定：1——3级为合格片，4级以下为不合格片。4结果分析4.1厂内的实验结果分析a、X光探测结果显示，埋弧焊和二氧化碳保护焊在探伤结果中合格比例基本相等，在DN600mm以上的口径中都达到了100%以上，也就是说，二氧化碳保护焊和埋弧焊如果完全按照操作规范作业，在质量上都能满足市场要求；b、二氧化碳保护焊比埋弧焊在操作的时间上有相当大的优势，根据我们得出的数据，二氧化碳保护焊比埋弧焊节约了一半以上的时间。4.2施工现场实验结果分析厂内焊接完成的DN1000mm钢管a、X光探测结果显示，二氧化碳保护焊和埋弧焊的检测合格率基本相等，对于小口径管道，二氧化碳保护焊的合格率还要优于埋弧焊的合格率。b、从两种方法的操作时间来看，二氧化碳保护焊仍旧占有一定的优势，但相比较厂内试验，节省的时间有所减少。引起这种情况的主要原因是二氧化碳保护焊对工作坑的要求比较高，而且对于管子的底部、死角，无法象在场内试验时根据需要来滚动管子，二氧化碳保护焊相对于埋弧焊操作不够灵活，焊接困难，降低了焊接的速度，这也从一定程度上影响了焊接的质量。c、从经济角度来看，由于二氧化碳保护焊焊丝价格大大超过了埋弧焊焊条的价格，根据统计的数字，一箱二氧化碳保护焊焊丝的价格要超过埋弧焊焊条的一倍，加上焊接不如埋弧焊方便、灵活直接造成焊丝等辅料试用数量的增加，由此引起的费用提升超过了因操作时间的减少而带来的经济效益。此外，这次用两种焊接方法焊接的焊口，我们发现好几道焊口质量评定在3级片以下，其不合格的原分析如下：对于小于DN600mm口径的管道，由于其口径小，焊工操作时无法用双面焊的技术，只能采用单面焊双面成型的技术，操作难度加大，造成拍片结果不够理想；DN1000mm口径的管道，我们具体分析了不合格的原因，发现全部是因气孔和夹渣引起，属于焊工清跟不够彻底或操作不当应起的。所以，如果焊工在操作时如果能完全按照操作规程操作，这些问题能完全避免。5结论和建议1、从厂内和现场的试验的各种数据来看，二氧化碳保护焊在焊接速度方面比普通焊接有明显的改善，但由于二氧化碳保护焊的焊丝价格要远远超过普通焊条的价格，其总的焊接成本已超过了普通埋弧焊的焊接成本，因此，这种焊接方法还不具备在管道实际施工中大面积推广的意义。2、二氧化碳气体保护焊在焊接速度方面体现出来的优势是非常明显的。如果现场施工条件比较好，同时施工工期要求比较高的地方可以采用二氧化碳气体保护焊。如在顶管施工时，由于焊接全部在工作井内进行，井内施工条件比较好，外界的气候影响对它的影响较小，因此可以考虑采用这种施工方法；倒虹管、桥管施工时，一般管子都在管子预制好以后才下管，因此也可以考虑这种施工方法；对于土质条件较好、工作坑挖掘方便的工程也可以考虑这种方法。由于二氧化碳保护焊能在较大程度上提高操作的速度，从而减少了整个作业环节的作业时间，由此能加快各种与焊接配套的机械的周转率（如因焊接需要配备的挖土机、装卸管子用的吊机、车辆等），减少因作业时差引起的机械台班损失，这对于一个施工项目来说，所带来的经济效益是难以估算的。因此，对于采用租赁施工设备施工或工程业务较为繁忙的施工企业来说，二氧化碳保护焊会是一个不错的选择。3、二氧化碳气体保护焊是通过二氧化碳气体来保护整个焊接过程，外界的风速对焊接有非常明显的影响。因此在长距离管道管内焊接时，二氧化碳气体的浓度在管内过高的话，将对焊工的身体产生伤害。如果在工程实践中采用这种方法，如何解决通风与焊接质量的矛盾也是我们需要解决的一个问题。