6．關(guān)于C02實(shí)心焊絲和藥芯焊絲焊接
6.1 關(guān)于實(shí)心焊絲的焊接
實(shí)心焊絲氣保護(hù)焊應(yīng)是這兩種鋼的首選工藝方法，不僅可在廠房?jī)?nèi)預(yù)制，還應(yīng)用到工地安裝上，但要在工地風(fēng)力允許或解決防風(fēng)措施情況下，上面已闡述了此方法的優(yōu)點(diǎn)，效率是手工焊的2～3倍，低H，特別是脈沖焊，在平均電流較低的情況下達(dá)到大熔深，并能控制熱輸入和全位置焊的成形。
①此方法的韌性不但被過去的實(shí)踐證明，本次葛洲壩集團(tuán)的實(shí)驗(yàn)也證明了接頭具有良好的沖擊韌性，其數(shù)據(jù)如下：
--------------------------------------------------------------------------------
焊絲和保護(hù)氣所達(dá)到的沖擊韌性(平均值)J(-20℃)
鋼種 沖擊韌性 部位
--------------------------------------------------------------------------------
要求值 國(guó)產(chǎn)08MnSi+CO2 日本MG50，Ar+20%CO2
--------------------------------------------------------------------------------
16MnR ≥27(常溫) 焊縫熱影響區(qū) 45 94～124
49 74～152
≥47(-20℃) 焊縫熱影響區(qū) 日本MG60，Ar+20%CO2 MGA63B，Ar+20%CO2
610U2 ≥47(-40℃) 108.6 105～128
265 > 294，不斷
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②過去，實(shí)心焊絲CO2保護(hù)焊不被人歡迎的的另一個(gè)原因是這種方法飛濺大，焊縫成型不美觀，設(shè)備復(fù)雜等，但隨著技術(shù)進(jìn)步，隨著對(duì)工藝方法本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和設(shè)備不斷改進(jìn)，利用氣保焊工藝方法的特點(diǎn)和設(shè)備配合，可取得更大效益。
由于氣保焊的特點(diǎn)，熔滴過渡有短路、大滴、加入收藏噴射三種方式 初期，三種過渡方式只決定于電弧電壓和電流參數(shù)，在短路和大滴過渡時(shí)，熔滴是非軸向過渡，顆粒又大，所以焊接飛濺很大。而對(duì)于CO2氣體又很難得到細(xì)滴噴射。后來采用了富氬的混合氣體保護(hù)(Ar+20%～25%CO2或Ar+2%～5%C02)，使產(chǎn)生噴射過渡的臨界電流大大下降，焊接時(shí)飛濺極少，無(wú)噪音，全位置焊時(shí)易成形。
氣保焊的另一個(gè)技術(shù)進(jìn)步就是脈沖焊的應(yīng)用，脈沖焊采用峰值電流和維持電流間斷改變，這對(duì)特殊(橫立仰全位置)焊接有很大好處，而且對(duì)需控制熱輸入的材料以小的熱輸入(小的平均電流)達(dá)到高效高質(zhì)量焊接。初期要得到脈沖焊較難，因?yàn)闅獗：傅碾娏鞔笮Q定于送絲速度，小規(guī)范時(shí)，送絲速度低，為短路過渡，電弧不穩(wěn)，飛濺大，而現(xiàn)在設(shè)備先進(jìn)，特別是逆變技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，使脈沖焊不必以脈動(dòng)送絲取得，且可在任意電流下得到噴射過渡，也可得到頻率范圍很寬的脈沖焊接——即現(xiàn)在幾種混合氣體不必單獨(dú)輸送，氣體廠已混合好，另外焊把已把氣絲電合一，送絲機(jī)經(jīng)中間裝置可長(zhǎng)距離送絲。所以，根據(jù)其效率高，質(zhì)量好，特別是脈沖焊的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該盡量在工地安裝中應(yīng)用。
6.2 關(guān)于藥芯焊絲的焊接
藥芯焊絲有氣保護(hù)和自保護(hù)兩大類，白保護(hù)主要用于工地安裝和用氣不方便的地方，防風(fēng)能力可達(dá)四級(jí)(<15m/s，)，由于僅靠熔渣和造氣劑保護(hù)，藥粉量相對(duì)焊條比例較少(焊條占30%，藥芯占15%)，所以一般不用于重要結(jié)構(gòu)。
氣保護(hù)藥芯焊絲屬氣聯(lián)合保護(hù)，兼有氣保護(hù)焊和手工焊兩方面的優(yōu)點(diǎn)，例如高效、冶金反應(yīng)完善、工藝性能好、低H。特別是弧穩(wěn)，飛濺少，熔敷速度是各種焊接方法中的，而且可以采用大電流進(jìn)行全位置焊，對(duì)設(shè)備要求低等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。所以國(guó)外此種方法的應(yīng)用速度最快，且有適應(yīng)各種要求的產(chǎn)品供選擇。
氣保護(hù)藥芯焊絲為氣渣聯(lián)合保護(hù)，其藥皮與焊條相同，有鈦型(酸性)、鈣型(堿性)、鈦鈣型(中性或弱堿性)。酸性工藝性能好，堿性工藝性能不好，但塑韌性高。中性介于其間。
為什么認(rèn)為藥芯焊絲的韌性不好呢?主要還是焊材選擇不當(dāng)和工藝不合理而不是這種方法固有的，特別是對(duì)氣保護(hù)的氣渣聯(lián)合情況。其實(shí)本次會(huì)議提供的實(shí)驗(yàn)資料也說明了這點(diǎn)。葛洲壩集團(tuán)搜集的一些資料，其中說氣保護(hù)藥芯焊絲“焊縫沖擊韌性低，擴(kuò)散氫含量大，CO氣孔及氫致裂紋傾向大……”但未指明各自的出處，因?yàn)樗麄冋{(diào)研的巖灘和隔河巖均用的是自保護(hù)焊絲NR203Nil，又說韌性塑性較低，但到底是多大?使用后有什么問題并未說明，相反在青云公司所作的藥芯焊絲的實(shí)驗(yàn)中，其結(jié)果卻相反。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中16MnR用國(guó)產(chǎn)芯焊絲GL-YJ502(Q)，CO2保護(hù)，其機(jī)械性能全部合格，其沖擊值最低為-20℃時(shí)78J，60公斤級(jí)的610U2分別用日本種鋼DW60焊絲+CO2，美國(guó)林肯91K2H+(Ar+CO2)，韓國(guó)TWE811Nil+CO2，TWE811Nil+(Ar+CO2)，TWE911N12+CO2進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果強(qiáng)度、冷彎、硬度全部合格，但是塑性、韌性、美國(guó)與日本焊絲不但合格，且保持較高水平(δ5>21%；Ak-200℃，美國(guó)平均108J、98J、日本平均85J)；南韓焊絲其δ5一般為16%～19%，Ak-20℃平均值TWE811Nil42-49J，TWE911Ni2平均52-67J，但δb(δs)高，δ低，剛滿足要求值也不理想。其實(shí)，葛洲壩集團(tuán)自己的藥芯焊絲的實(shí)驗(yàn)也否認(rèn)了上述資料的結(jié)論。
從以上實(shí)驗(yàn)可以得到這樣的結(jié)論：①只要焊材選擇適當(dāng)，氣保護(hù)藥芯焊接完全可以滿足母材的性能要求；②藥芯焊絲制造水平影響焊絲穩(wěn)定性；③接頭的塑性不僅取決于焊材和氣體，而且還取決于線能量和預(yù)熱等工藝參數(shù)。上述試驗(yàn)均為特殊位置，如經(jīng)仔細(xì)研究后確定工藝參數(shù)，其接頭性能可能比上述試驗(yàn)還好。
關(guān)于自保護(hù)藥性焊絲能否采用，首先看為什么采用，如果焊低合金高強(qiáng)鋼的重要結(jié)構(gòu)，為保證質(zhì)量必須采用堿性或鈦鈣加Ni的焊絲，其價(jià)格為普通藥芯焊絲的2～3倍，其優(yōu)點(diǎn)僅是防風(fēng)、簡(jiǎn)單，這需要根據(jù)具體情況來定。在我國(guó)大量應(yīng)用自保護(hù)焊絲的石油管道系統(tǒng)，他們?cè)谄h(yuǎn)地區(qū)野外施工，用此方法可以保證質(zhì)量(大部分選用美國(guó)林肯203Ni1，其AKV保證值是-30℃達(dá)39-150J)。美國(guó)產(chǎn)品提高韌性的方法是采用鈦鈣渣系加Ni，由于其熔化速度可提高50%以上，價(jià)格雖貴但綜合效益不低于手工焊。
目前國(guó)外有多家公司產(chǎn)品，可根據(jù)不同母材、不同焊接位置的不同性能要求進(jìn)行選擇。
6.3 關(guān)于垂直立縫的氣電焊。
厚板的垂直立縫用強(qiáng)迫成型自動(dòng)焊接，效率是手工焊的10倍以上。開始用熔咀電渣焊，后來用實(shí)心焊絲氣保焊，由這兩種方法熱輸入很大，焊縫及熱影響區(qū)晶粒粗大，最后采用專用藥芯焊絲氣保焊，可以氣渣聯(lián)合保護(hù)且用大量滲合金細(xì)化晶粒，使接頭性能大大提高，滿足工作要求，目前研制的自保護(hù)藥芯焊絲亦可滿足要求，例如林肯NR431，熔化效率達(dá)18～30kg/h，焊縫AKV在-20℃達(dá)60-74J。氣電立焊在造船和油罐上大量應(yīng)用，是可選擇的方法之一。
7．結(jié)論
綜上所述，我們認(rèn)為不但在預(yù)制廠應(yīng)推廣實(shí)心焊絲保護(hù)焊，而且在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上推廣藥芯焊絲氣保焊，推廣氣電立焊，在工地安裝立足手工焊的基礎(chǔ)上，推廣氣保護(hù)焊，因?yàn)槿龒{工程時(shí)間還長(zhǎng)，推廣這些方法必將帶來巨大效益，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是：上述觀點(diǎn)僅為現(xiàn)有資料基礎(chǔ)上的一些分析，如果為了某種焊接方法的實(shí)施推廣，必須針對(duì)三峽的具體情況，用充分的實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，別人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是不能作為基礎(chǔ)的。
6.1 關(guān)于實(shí)心焊絲的焊接
實(shí)心焊絲氣保護(hù)焊應(yīng)是這兩種鋼的首選工藝方法，不僅可在廠房?jī)?nèi)預(yù)制，還應(yīng)用到工地安裝上，但要在工地風(fēng)力允許或解決防風(fēng)措施情況下，上面已闡述了此方法的優(yōu)點(diǎn)，效率是手工焊的2～3倍，低H，特別是脈沖焊，在平均電流較低的情況下達(dá)到大熔深，并能控制熱輸入和全位置焊的成形。
①此方法的韌性不但被過去的實(shí)踐證明，本次葛洲壩集團(tuán)的實(shí)驗(yàn)也證明了接頭具有良好的沖擊韌性，其數(shù)據(jù)如下：
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焊絲和保護(hù)氣所達(dá)到的沖擊韌性(平均值)J(-20℃)
鋼種 沖擊韌性 部位
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要求值 國(guó)產(chǎn)08MnSi+CO2 日本MG50，Ar+20%CO2
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16MnR ≥27(常溫) 焊縫熱影響區(qū) 45 94～124
49 74～152
≥47(-20℃) 焊縫熱影響區(qū) 日本MG60，Ar+20%CO2 MGA63B，Ar+20%CO2
610U2 ≥47(-40℃) 108.6 105～128
265 > 294，不斷
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②過去，實(shí)心焊絲CO2保護(hù)焊不被人歡迎的的另一個(gè)原因是這種方法飛濺大，焊縫成型不美觀，設(shè)備復(fù)雜等，但隨著技術(shù)進(jìn)步，隨著對(duì)工藝方法本質(zhì)的認(rèn)識(shí)和設(shè)備不斷改進(jìn)，利用氣保焊工藝方法的特點(diǎn)和設(shè)備配合，可取得更大效益。
由于氣保焊的特點(diǎn)，熔滴過渡有短路、大滴、加入收藏噴射三種方式 初期，三種過渡方式只決定于電弧電壓和電流參數(shù)，在短路和大滴過渡時(shí)，熔滴是非軸向過渡，顆粒又大，所以焊接飛濺很大。而對(duì)于CO2氣體又很難得到細(xì)滴噴射。后來采用了富氬的混合氣體保護(hù)(Ar+20%～25%CO2或Ar+2%～5%C02)，使產(chǎn)生噴射過渡的臨界電流大大下降，焊接時(shí)飛濺極少，無(wú)噪音，全位置焊時(shí)易成形。
氣保焊的另一個(gè)技術(shù)進(jìn)步就是脈沖焊的應(yīng)用，脈沖焊采用峰值電流和維持電流間斷改變，這對(duì)特殊(橫立仰全位置)焊接有很大好處，而且對(duì)需控制熱輸入的材料以小的熱輸入(小的平均電流)達(dá)到高效高質(zhì)量焊接。初期要得到脈沖焊較難，因?yàn)闅獗：傅碾娏鞔笮Q定于送絲速度，小規(guī)范時(shí)，送絲速度低，為短路過渡，電弧不穩(wěn)，飛濺大，而現(xiàn)在設(shè)備先進(jìn)，特別是逆變技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，使脈沖焊不必以脈動(dòng)送絲取得，且可在任意電流下得到噴射過渡，也可得到頻率范圍很寬的脈沖焊接——即現(xiàn)在幾種混合氣體不必單獨(dú)輸送，氣體廠已混合好，另外焊把已把氣絲電合一，送絲機(jī)經(jīng)中間裝置可長(zhǎng)距離送絲。所以，根據(jù)其效率高，質(zhì)量好，特別是脈沖焊的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該盡量在工地安裝中應(yīng)用。
6.2 關(guān)于藥芯焊絲的焊接
藥芯焊絲有氣保護(hù)和自保護(hù)兩大類，白保護(hù)主要用于工地安裝和用氣不方便的地方，防風(fēng)能力可達(dá)四級(jí)(<15m/s，)，由于僅靠熔渣和造氣劑保護(hù)，藥粉量相對(duì)焊條比例較少(焊條占30%，藥芯占15%)，所以一般不用于重要結(jié)構(gòu)。
氣保護(hù)藥芯焊絲屬氣聯(lián)合保護(hù)，兼有氣保護(hù)焊和手工焊兩方面的優(yōu)點(diǎn)，例如高效、冶金反應(yīng)完善、工藝性能好、低H。特別是弧穩(wěn)，飛濺少，熔敷速度是各種焊接方法中的，而且可以采用大電流進(jìn)行全位置焊，對(duì)設(shè)備要求低等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。所以國(guó)外此種方法的應(yīng)用速度最快，且有適應(yīng)各種要求的產(chǎn)品供選擇。
氣保護(hù)藥芯焊絲為氣渣聯(lián)合保護(hù)，其藥皮與焊條相同，有鈦型(酸性)、鈣型(堿性)、鈦鈣型(中性或弱堿性)。酸性工藝性能好，堿性工藝性能不好，但塑韌性高。中性介于其間。
為什么認(rèn)為藥芯焊絲的韌性不好呢?主要還是焊材選擇不當(dāng)和工藝不合理而不是這種方法固有的，特別是對(duì)氣保護(hù)的氣渣聯(lián)合情況。其實(shí)本次會(huì)議提供的實(shí)驗(yàn)資料也說明了這點(diǎn)。葛洲壩集團(tuán)搜集的一些資料，其中說氣保護(hù)藥芯焊絲“焊縫沖擊韌性低，擴(kuò)散氫含量大，CO氣孔及氫致裂紋傾向大……”但未指明各自的出處，因?yàn)樗麄冋{(diào)研的巖灘和隔河巖均用的是自保護(hù)焊絲NR203Nil，又說韌性塑性較低，但到底是多大?使用后有什么問題并未說明，相反在青云公司所作的藥芯焊絲的實(shí)驗(yàn)中，其結(jié)果卻相反。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中16MnR用國(guó)產(chǎn)芯焊絲GL-YJ502(Q)，CO2保護(hù)，其機(jī)械性能全部合格，其沖擊值最低為-20℃時(shí)78J，60公斤級(jí)的610U2分別用日本種鋼DW60焊絲+CO2，美國(guó)林肯91K2H+(Ar+CO2)，韓國(guó)TWE811Nil+CO2，TWE811Nil+(Ar+CO2)，TWE911N12+CO2進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果強(qiáng)度、冷彎、硬度全部合格，但是塑性、韌性、美國(guó)與日本焊絲不但合格，且保持較高水平(δ5>21%；Ak-200℃，美國(guó)平均108J、98J、日本平均85J)；南韓焊絲其δ5一般為16%～19%，Ak-20℃平均值TWE811Nil42-49J，TWE911Ni2平均52-67J，但δb(δs)高，δ低，剛滿足要求值也不理想。其實(shí)，葛洲壩集團(tuán)自己的藥芯焊絲的實(shí)驗(yàn)也否認(rèn)了上述資料的結(jié)論。
從以上實(shí)驗(yàn)可以得到這樣的結(jié)論：①只要焊材選擇適當(dāng)，氣保護(hù)藥芯焊接完全可以滿足母材的性能要求；②藥芯焊絲制造水平影響焊絲穩(wěn)定性；③接頭的塑性不僅取決于焊材和氣體，而且還取決于線能量和預(yù)熱等工藝參數(shù)。上述試驗(yàn)均為特殊位置，如經(jīng)仔細(xì)研究后確定工藝參數(shù)，其接頭性能可能比上述試驗(yàn)還好。
關(guān)于自保護(hù)藥性焊絲能否采用，首先看為什么采用，如果焊低合金高強(qiáng)鋼的重要結(jié)構(gòu)，為保證質(zhì)量必須采用堿性或鈦鈣加Ni的焊絲，其價(jià)格為普通藥芯焊絲的2～3倍，其優(yōu)點(diǎn)僅是防風(fēng)、簡(jiǎn)單，這需要根據(jù)具體情況來定。在我國(guó)大量應(yīng)用自保護(hù)焊絲的石油管道系統(tǒng)，他們?cè)谄h(yuǎn)地區(qū)野外施工，用此方法可以保證質(zhì)量(大部分選用美國(guó)林肯203Ni1，其AKV保證值是-30℃達(dá)39-150J)。美國(guó)產(chǎn)品提高韌性的方法是采用鈦鈣渣系加Ni，由于其熔化速度可提高50%以上，價(jià)格雖貴但綜合效益不低于手工焊。
目前國(guó)外有多家公司產(chǎn)品，可根據(jù)不同母材、不同焊接位置的不同性能要求進(jìn)行選擇。
6.3 關(guān)于垂直立縫的氣電焊。
厚板的垂直立縫用強(qiáng)迫成型自動(dòng)焊接，效率是手工焊的10倍以上。開始用熔咀電渣焊，后來用實(shí)心焊絲氣保焊，由這兩種方法熱輸入很大，焊縫及熱影響區(qū)晶粒粗大，最后采用專用藥芯焊絲氣保焊，可以氣渣聯(lián)合保護(hù)且用大量滲合金細(xì)化晶粒，使接頭性能大大提高，滿足工作要求，目前研制的自保護(hù)藥芯焊絲亦可滿足要求，例如林肯NR431，熔化效率達(dá)18～30kg/h，焊縫AKV在-20℃達(dá)60-74J。氣電立焊在造船和油罐上大量應(yīng)用，是可選擇的方法之一。
7．結(jié)論
綜上所述，我們認(rèn)為不但在預(yù)制廠應(yīng)推廣實(shí)心焊絲保護(hù)焊，而且在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上推廣藥芯焊絲氣保焊，推廣氣電立焊，在工地安裝立足手工焊的基礎(chǔ)上，推廣氣保護(hù)焊，因?yàn)槿龒{工程時(shí)間還長(zhǎng)，推廣這些方法必將帶來巨大效益，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是：上述觀點(diǎn)僅為現(xiàn)有資料基礎(chǔ)上的一些分析，如果為了某種焊接方法的實(shí)施推廣，必須針對(duì)三峽的具體情況，用充分的實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，別人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是不能作為基礎(chǔ)的。