co2气体保护焊接在船舶焊接中的应用及其质量控制

co2气体保护焊接在船舶焊接中的应用及其质量控制

聂新磊

（南通象屿海洋装备有限责任公司  江苏  南通   226368）

摘要：在现代船舶制造业中，焊接技术是连接各种材料、构建船体结构的关键工艺之一。CO2气体保护焊接，以其高效、经济和操作简便的特点，已成为船舶焊接中的首选技术之一。这种焊接方法不仅提高了生产效率，降低了成本，而且在保证焊接质量方面发挥了重要作用。随着船舶工业的快速发展和对船舶安全性、经济性和环保性的日益重视，对CO2气体保护焊接技术及其质量控制的研究显得尤为重要。本文旨在探讨CO2气体保护焊接在船舶焊接中的应用，并分析其质量控制方法，以期为船舶制造业提供参考和指导。

关键词：CO2气体保护焊接；船舶焊接；焊接质量；质量控制

1 CO2气体保护焊接技术概述

1.1 CO2气体保护焊接原理

CO2气体保护焊接技术，作为一种高效且经济的焊接方法，其原理基于电弧在连续送进的焊丝和工件之间产生，同时由CO2气体作为保护介质，以防止焊缝氧化和其他化学反应的发生。这种焊接方式通过精确控制电弧长度和焊接参数，实现了金属熔池的稳定形成和焊接过程的连续性，从而确保了焊接接头的高质量和焊接过程的高效率。

1.2 CO2焊接技术的特点

CO2焊接技术具有多个显著特点，包括但不限于焊接速度快、热影响区域小、焊接变形小、操作简便以及成本较低。比如成本方面，二氧化碳气体分布比较广泛，相对容易获得，价格不高，其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊成本的40~50%。而在焊接效率方面，其穿透力更强，对于焊丝的熔化率更高，溶速快，生产率是焊条电弧焊的1~4倍。此外，由于二氧化碳密度比较大，更易和空气隔绝，保护性较好。这些特点使得CO2焊接技术特别适合于大规模生产环境，尤其是在船舶制造领域，其对于提高生产效率和降低成本具有非常重要的价值。

1.3 CO2焊接技术在船舶制造中的应用概况

在船舶制造中，CO2气体保护焊接技术的应用十分广泛。由于船舶结构通常由大量的钢板和型材组成，CO2焊接技术能够有效地连接这些结构组件，形成坚固的船体。从船体结构的焊接、甲板和船舱的组装，到动力系统的安装，CO2焊接技术都发挥着至关重要的作用。此外，由于船舶制造对焊接质量有着极高的要求，CO2焊接技术的高稳定性和可控性使其成为保证焊接质量的关键技术之一。随着船舶工业的不断发展，CO2焊接技术也在不断优化和升级，以满足更高标准的焊接需求，推动船舶制造业向更高质量和更高效率的方向发展。

2 CO2气体保护焊接在船舶焊接中的应用

2.1 船舶焊接工艺流程

CO2气体保护焊接技术在船舶焊接中的应用是多方面的，它始终贯穿于整个船舶焊接工艺流程，从材料预处理、切割、装配到最终的焊接完成。在工艺流程中，CO2焊接技术以其高效率和成本效益被广泛应用于船舶结构的各个部分，包括船体板的对接焊、T型接头焊以及角焊缝等。焊接前的准备工作包括对焊接材料的清洁和预热，以确保焊接过程中的质量和效率。

2.2 CO2焊接技术在船舶焊接中的应用实例

CO2焊接技术在船舶焊接中的应用实例广泛，例如在船体结构的制造中，它能够实现长直焊缝的快速焊接，减少了焊接时间和人工成本。在船舶维修领域，CO2焊接同样显示出其灵活性和高效性，尤其是在对受损船体结构进行快速修复时，能够迅速恢复船舶的航行能力。比如在某型号成品油船的生产制过程中，使用由焊接电源、自动送丝机、焊接小车及轨道、供气系统及控制系统组成的全自动CO2横焊设备，降低了人员的工作强度，提升了焊接的质效。

2.3 CO2焊接技术的优势与局限性

CO2焊接技术的优势在于其焊接速度快，能够大幅度提高生产效率；焊接质量稳定，通过精确控制焊接参数，可以获得高质量的焊缝；操作简便，对操作人员的技能要求相对较低；成本效益高，相比于其他焊接方法，CO2焊接在材料和能源消耗上更为经济。然而，CO2焊接也有其局限性，例如在焊接过程中可能产生飞溅，影响焊缝的外观和内部质量；对焊接环境的要求较高，需要良好的通风和干燥环境；在焊接厚板或不同材质的材料时，可能需要预热或后热处理来保证焊接质量。

3 CO2气体保护焊接的质量影响因素

3.1 焊接参数对焊接质量的影响

CO2气体保护焊接的质量受多种因素的影响，其中焊接参数、焊接材料的选择以及焊接环境是三个关键要素。焊接参数对焊接质量的影响至关重要，包括焊接电流、电压、焊接速度以及焊丝的送进速度等。这些参数的适当选择能够确保焊接过程的稳定性，形成均匀且无缺陷的焊缝。例如，电流和电压的匹配决定了电弧的稳定性和熔深，而焊接速度的控制则影响焊缝的成形和冷却速率，进而影响焊缝的微观结构和机械性能。如表1所示，为CO2焊船体结构平焊工艺参数，在实际操作中根部间隙一定要大于四毫米，通常采用左向焊法，焊枪做错齿形运动。需要根据不同的板材厚度，需要合理选择焊层、焊接电流、电弧电压等参数，才能确保最终的焊接质量。

表1

3.2 焊接材料的选择

焊接材料的选择同样对焊接质量起着决定性作用。选择合适的母材和焊丝材料，能够保证焊缝金属的化学成分和机械性能满足技术要求。例如，对于不同的船舶结构材料，可能需要选用不同成分的焊丝以实现良好的焊接匹配和性能。此外，焊丝的直径和表面质量也会影响焊接过程的顺畅度和焊缝的质量。

3.3 焊接环境对质量的影响

焊接环境对焊接质量的影响不容忽视。一个良好的焊接环境包括适宜的温度、湿度和通风条件。温度和湿度的控制可以防止焊接过程中的冷凝和氧化，而良好的通风则有助于保护气体的有效覆盖和排除焊接烟尘。此外，清洁无尘的焊接环境有助于减少焊缝中的夹杂和气孔等缺陷。

综合考虑这些因素，CO2气体保护焊接的质量控制是一个系统工程，需要对焊接参数进行精确设置，对焊接材料进行严格筛选，并对焊接环境进行细致管理。通过综合这些因素，可以显著提高焊接接头的质量，减少焊接缺陷，延长船舶结构的使用寿命，并确保船舶的航行安全。

4船舶焊接的质量控制方法

4.1 焊接前的准备工作

船舶焊接的质量控制是一个全面而细致的过程，它涵盖了焊接前的准备工作、焊接过程中的质量监控以及焊接后的检验与评估。在焊接前，准备工作的质量直接影响到后续焊接的顺利进行和最终焊接质量。这包括对焊接材料的检查，确保其符合技术规范要求；对焊接区域的清洁，去除油污、锈蚀和杂质；以及对焊接设备的校准和调试，确保焊接参数的准确性。此外，焊接人员的技能培训和资格认证也是确保焊接质量的重要环节。

4.2 焊接过程中的质量监控

焊接过程中的质量监控是实时控制焊接质量的关键。通过实时监测焊接参数，如电流、电压和焊接速度，以及观察焊接熔池的状态，可以及时发现并调整焊接过程中可能出现的任何偏差。此外，焊接操作人员需要严格按照既定的焊接工艺进行操作，避免因人为因素导致的质量问题。

4.3 焊接后的检验与评估

焊接完成后，对焊接接头进行检验与评估是确保焊接质量符合标准的最后环节。这包括对焊缝的外观检查，检测焊缝的表面是否有裂纹、气孔、夹杂等缺陷；进行无损检测，如射线检测、超声波检测等，以评估焊缝内部的质量；以及进行力学性能测试，如拉伸试验、冲击试验等，以确保焊接接头满足船舶结构的力学性能要求。如果发现质量问题，需要及时进行缺陷的分析、定位和修复，直至满足质量标准。

5结语

通过对CO2气体保护焊接技术在船舶焊接中的应用及其质量控制的深入分析，我们可以得出结论，CO2气体保护焊接技术是船舶制造业中不可或缺的一部分。它不仅提高了生产效率，降低了成本，而且通过严格的质量控制，确保了焊接接头的高质量和船舶结构的安全性。随着技术的不断进步和创新，CO2气体保护焊接技术及其质量控制方法将继续发展和完善，以适应船舶制造业对更高标准的追求。

未来，CO2气体保护焊接技术将更加注重与自动化、智能化技术的结合，提高焊接过程的精确性和一致性。同时，质量控制方法也将更加科学和系统化，以适应日益复杂的船舶结构和更高的性能要求。我们期待CO2气体保护焊接技术能够在船舶制造业中发挥更大的作用，为船舶的安全性、经济性和环保性做出更大的贡献。

参考文献

[1]刘卫东.CO2气体保护焊工艺探讨[J].设备管理与维修,2023,(22):118-120.

[2]许成凯,姜明宇,甘彪.复杂节点CO2气体保护焊焊接施工技术[J].四川建材,2023,49(12):131-133.