唐远刚1 闫光宁1 刘松1 丁科艳2
1 中国石油天然气管道第二工程公司科研与技能中心 江苏徐州 221100 2 中石化华东石油工程有限公司江苏钻井公司 江苏扬州 225261
摘要：本文详细叙述了几种常用气体保护焊操作方法简介、工艺特点，为以后的电焊工培训、比赛和生产施工提供技术支持。
关键词： 气体保护焊 操作方法 特点
一、气体保护焊原理简介
（一）概念
气体保护焊是利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊称为气体保护电弧焊，简称气体保护焊。
（二）分类
气体保护焊通常按照电极是否熔化和保护气体不同，分为
1、非熔化极(钨极)惰性气体保护焊(TIG)
2、熔化极气体保护焊(GMAW)：熔化极气体保护焊包括惰性气体保护焊(MIG)、氧化性混合气体保护焊(MAG)、CO2气体保护焊、管状焊丝气体保护焊(FCAW)。
MIG/MAG气体保护焊保护气通常是氩气或氦气或它们的混合气。MIG用惰性气体，MAG在惰性气体中加入少量活性气体，如氧气、二氧化碳气等
特点
气体保护焊与其它焊接方法相比，具有以下特点:
（1）电弧和熔池的可见性好，焊接过程中可根据熔池情况调节焊接参数。
(2)焊接过程操作方便，没有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣。
(3)电弧在保护气流的压缩下热量集中，焊接速度较快，熔池较小，热影响区窄，焊件焊后变形小。
(4)有利于焊接过程的机械化和自动化，特别是空间位置的机械化焊接。
(5)可以焊接化学活泼性强和易形成高熔点氧化膜的镁、铝、锌及其合金。
(6)可以焊接薄板。
(7)在室外作业时，需设挡风装置，否则气体保护效果不好，甚至很差。
(8)电弧的光辐射很强。
(9)焊接设备比较复杂，比焊条电弧焊设备价格高。
二、常用气体保护焊种类及特点
（一）、钨极氩弧焊（非熔化极(钨极)惰性气体保护焊(TIG) ）
手工钨极氩弧焊是气体保护焊方法中的一种，是使用氩气作为保护气体的气体保护焊。即在焊接过程中，氩气在电弧周围形成保护层，并利用钨极与焊件之间产生的电弧热熔化母材金属和填充焊丝。
手工钨极氩弧焊具有以下一些特点：
(1) 氩气能有效地隔绝空气 氩气是惰性气体，它不溶于金属而且不和金属反应。在焊接过程中氩气不断从焊炬的喷嘴喷向焊接区，在钨极、电弧和熔池周围形成气流保护套，隔绝周围空气对金属和钨极的有害作用。
(2) 电弧稳定 采用难熔金属钨作电极，易于维持弧长，使电弧稳定。
(3) 电弧易控制 因热源和填充焊丝可分别控制，所以热输入易调节，可进行各种位置的焊接；另外，由于电弧受氩气的压缩和冷却作用，电弧集中，热影响区小，因此是单面焊双面成形的好方法。
(4) 成本高，效率低 由于氩气较贵，使成本增加；因钨极承载电流能力低，所以熔深浅，熔敷速度小，生产率低。
手工钨极氩弧焊根据结构和材料的要求可以添加或不添加填充焊丝。根据其特点主要用于焊接有色金属、不锈钢、高温合金、钛及钛合金，以及一些难熔的活性金属，也经常用于黑色金属重要构件的焊接及一些构件根部熔透焊道的焊接。
（二）、二氧化碳气体保护焊
?50年代初期，前苏联和日本等国研究成功了C02气体保护焊。我国从1955年开始研究C02气体保护焊，60年代初开始用于生产。现C02气体保护焊已在造船、机车制造、汽车制造、石油化工，工程机械、农业机械等部门广泛应用，成为我国重点推广的熔焊工艺。
CO2气体保护焊的特点
（1）生产效率高
① C02气体保护焊采用的电流密度比手弧焊和埋弧焊大得多，
② CO2气体保护焊焊接过程中产生的熔渣极少，多层多道焊时，层间不必清渣。
③ CO2气体保护焊采用整盘焊丝，焊接过程中不必更换焊丝，因而减少了停弧换焊条的时间，既节省了填充金属(不必丢掉焊条头)，又减少了引弧次数，减少了因停弧不当产生缺陷的可能性。
（2）对油锈不敏感 因CO2气体保护焊焊接过程中CO2气体分解，氧化性强，对工件上的油、锈及其它赃物的敏感性较小，故对焊前清理的要求不高，只要工件上没有明显的黄锈，一般不必清除，详见表12-2。
(3) 焊接变形小 因为C02气体保护焊电流密度高、电弧热量集中、C02气体有冷却作用，受热面积小，所以焊后焊接变形小。
（4） CO2气体保护焊的主要缺点是抗风能力差、CO2具有氧化性不能焊接化学性质活泼的金属材料。
（三）、管道全自动焊
1、用自动焊接装置完成全部焊接操作的焊接方法称为自动焊。
2、用管道自动焊接装置完成全部管道焊接操作焊接方法称为管道自动焊。
3、管道自动焊是由焊接电源、焊接小车和控制系统三大部分组成。焊接电源的作用是向焊接电弧提供所需的电能；焊接小车的作用是焊丝的送进、送气、焊枪的摆动和焊枪的移动等；控制系统的作用是将焊接电源和焊接小车有机的结合起来，控制焊接小车按设定的程序和参数进行工作。
管道全自动焊特点
（1）、工作效率高。由于全位置自动焊接技术的焊丝能够连续送进，焊丝的熔敷速度快，减少了焊工换条的时间，而且更加容易清理层间的杂物，其焊接效率相对于手工焊接，足足提高了3－4倍。
（2）、保证质量。由于药芯焊丝和气体的保护，使得焊道成型好，缺陷少，焊接质量也不再受焊接工人的技术水平限制，可以获得优良的焊接质量，特别是在大口径、大壁厚的管道上表现显著。
（3）、降低工人的劳动强度。在焊接过程中，焊接稳定，飞溅小，烟尘少，不仅降低了工人的劳动强度，还改善了工人的劳动环境。
3.1 CRC管道全自动焊
由CRC根焊+P260热焊+P600填充盖面构成
CRC管道全自动焊工艺具有以下特点：
（1）、根焊采用75%Ar+25%CO2的混合气体作保护，全部焊接在管子内部完成，自动化程度高，焊接速度快。焊缝成形好，错边量小于3.5mm时，根焊质量不受影响。
（2）、热焊采用100%CO2气作保护，焊接速度很快，电弧穿透力强，操作简单。
（3）、填充盖面焊采用85%Ar+15%CO2的混合气体作保护，电弧燃烧稳定，飞溅少，无需清渣，节省了焊接时间，焊缝成形美观。P600具有自动倾角感应功能，可根据焊机所处的位置而自动切换焊接参数。它的CPU可存储多组参数，可焊接直径φ600以上的钢管。
3.2 CPP900-W2管道全位置自动焊
CPP900-W2自动焊系统包括机械部分和智能部分，机械部分包括焊接小车，快装式导向轨道，智能控制部分以DSP（数字信号处理器）和ARM为核心。主要包括：主控单元，手持单元，信号处理单元，焊缝跟踪单元，焊接小车驱动单元，触摸屏。采用Fronius TPS3200电源作为焊接电源，采用混合气体（80%Ar+20%CO2）保护焊/实芯焊丝下向焊完成管道全位置自动焊接。
（四）气体保护焊根焊方法
4.1 RMD焊接技术
RMD焊接技术是一种对熔滴短路过渡的精确控制技术。它是检测短路电流发生时间来及时改变焊接电流和电弧电压，它是一种动态的控制技术。Pipepre 450RFC管道焊接设备，标准配置可以实现多种管道焊接工艺，适合于厂内和野外作业。标准焊接工艺包括RMD和精确控制脉冲技术及传统的气体保护焊和自保护药芯焊。RMD和精确控制脉冲技术对碳钢、低合金钢和不锈钢管道的焊接性能优越。
Pipepre 450RFC管道焊接设备可以使用实芯及管状焊丝在多种管道上焊接。使用的保护气体、焊丝类型和焊丝直径及所焊钢管材质等均已程序化，内置于系统之中，焊接时可直接调用。
4.2 STT焊接技术
STT是一种以表面张力为熔滴主要过渡力的熔化极气体保护电弧焊。
STT是美国林肯公司二十世纪九十年代开发的焊接电源， STT电源具有波形控制功能，根据熔滴的不同过渡过程，控制电流、电压的波形，即焊接电源能自动调节焊接电流和电弧电压达到电弧所需的瞬时热量。确保焊接电弧的稳定燃烧和有效地控制焊缝成形。
STT焊接可以采用CO2气体作为保护介质，也可采用Ar和CO2的混合气体作为保护介质。采用CO2气体作为保护介质焊接，熔池的流动性和熔透性较好，但焊缝的力学性能稍差；当采用Ar和CO2的混合气体作为保护介质时，熔池的流动性较差，但焊缝的力学性能好。
总结
长输管道施工中可以采用的焊接方法种类较多，采用合理的焊接工艺评定、严格遵守焊接工艺规程，就能在实际生产中保证焊接质量。