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摘要：本文介绍了在钢结构焊接中使用CO2气体保护焊，通过对焊接工艺参数的分析,选择合适的焊接方法,并在施工过程中掌握好焊接要点和焊接顺序, 所焊接的所有钢结构经无损检测全部合格。
关键词：CO2气体保护焊、工艺原理、参数、影响因素
中图分类号：O354 文献标识码：A 文章编号：
一、概述：
CO2气体保护焊是20世纪50年代发展起来的一种焊接技术，根据自动化程度分为自动焊接和半自动焊接两种，目前它已发展为一种重要的熔化焊接技术。在建筑钢结构中CO2气体保护焊主要是半自动气体保护焊。随着我国钢结构工程的发展，半自动CO2气体保护焊逐步成为受人欢迎的焊接方法。
二、CO2气体保护焊的特点：
1、焊接出本低。半自动CO2气体保护焊其成本只为手工电弧焊和埋弧焊的40%~50%。
2、生产效率高。半自动CO2气体保护焊的穿透能力强，熔深比手工电弧焊大，熔敷速度快，可减少焊接层数，生产效率是手工焊的1~4倍。
3、抗锈蚀能力强、抗裂性好。CO2气体保护焊熔渣少，电弧气氛中的含氢量较易控制，可减少发生冷裂纹倾向。
4、明焊弧。CO2气体保护焊电弧可见，能观察到焊接的全过程，容易操作，可进行全方位焊接。
5、焊接变形量小。CO2气体保护焊的电弧热量较集中，焊接速度快，熔池小，气体对焊缝区有冷却作用，热影响区较窄，使得构件焊后变形小。
三、工艺原理：
CO2气体保护焊是以CO2作为保护气体的熔化电极电弧焊，CO2气体通过喷嘴，沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围造成局部气体保护层，使溶滴及溶池与空气机械地隔离开来，从而保证焊接过程稳定持续地进行，并获得优质的焊缝。
四、焊接工艺：
1、CO2气体保护焊焊接工艺流程如下：
操作平台、防风棚及吊篮就位—钢结构高强螺栓终拧合格—根据测量结果确认焊接顺序—焊前确认—坡口清理—焊接—焊中检查—焊接完成—焊缝外观检查—超声波探伤检查
2、施工准备
（1）焊接材料检验准备
焊接材料的合格证、检验报告等材质证明书齐全。CO2气体纯度应不低于99.9%（体积比）；含水量应低于0.005%（重量比），瓶内高压低于1MPa时应停止使用。
（2）焊缝坡口检查
焊缝的坡口形式、位置、间隙等符合设计和规范要求，焊接前应复查焊接构件接头质量和焊缝区的处理情况，坡口表面及两侧各50mm区域内应清除水、锈、油污等杂物。
3、现场焊接焊接参数的选择
（1）焊絲直径
焊丝直径对焊接过程的稳定性、金属飞溅及熔滴过渡等均有较明显的影响，焊丝直径应根据工件厚度、施焊位置及生产效率等因素来确定。焊丝直径一般为0.8-1.6mm范围。
（2）焊丝伸出长度
焊丝伸出长度: CO2气体保护焊焊丝伸出长度可按下列经验公式计算： L≈10dL—为焊丝干伸长（mm） d—为焊丝直径（mm）焊丝伸出长度过大，焊丝容易发生过热而熔断，喷嘴至工件距离过大，保护效果变差，飞溅严重，焊接过程不稳定。焊丝伸出长度过小，喷嘴至工件距离变小，飞溅易堵塞喷嘴。
（3）焊接电流、电弧电压
电弧电压的大小决定电弧弧长和熔滴过渡形式，它对焊缝成形、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能都有较大影响，确定电弧电压的数值，应考虑电弧电压与焊接电流的匹配关系，才能获得稳定的焊接过程。
（4）气体流量
CO2气体保护焊气体流量应按焊接电流，焊丝干伸长及喷嘴直径等来选择，一般为5-20升/分。焊接电流大，焊接速度快，焊丝干伸出长度大或室外作业等情况下，气体流量应加大，以使保护气体有足够的挺度，加强保护效果但气体流量不宜过大，以免将外界空气卷入焊接区，降低保护效果。
（5）电弧极性
CO2焊主要采用直流反接，这样电弧稳定，飞溅小。
4 、焊接顺序：
（1）平面内焊接：焊接时应根据结构体形特点选择若干基准柱或基准节间，由此开始焊接主梁和柱之间的焊缝，然后向四周扩展施焊，以避免收缩变形向一个方向积累。
（2）竖直面焊接：一节柱各层梁安装好后应先焊上层梁后焊下层梁，以使框架稳固，便于施工。
（3）柱与梁节点上对称的两根梁应同时施焊，而一根梁的两端不得同时施焊，须焊接完一端并冷却后方可焊接另一端。
（4）全焊接节点：先焊下翼缘，再焊上翼缘，后焊腹板。
（5）栓、焊混合节点：先用高强螺栓连接，再焊下翼缘，后焊上翼缘。
五、 CO2气体保护焊在施焊过程中容易出现的缺陷和危害
（1） 气孔
气孔是焊接时熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝金属中所形成的空穴，是CO2 气保焊时常见的也是主要的一种焊接缺陷。气孔是体积性缺陷，对焊缝的性能影响很大。其危害主要是会降低焊缝的致密性，减少焊缝的有效工作截面积，致使焊接接头的承载能力下降。因为这些缺陷占据了焊缝金属一定的体积，使焊缝的有效工作截面积减小，因而也就相应降低了焊缝的力学性能，使焊缝的塑性，特别是弯曲性能和冲击韧度降低得更多。如果气孔穿透焊缝表面，特别是穿透接触介质的焊缝表面，介质积存在孔穴内，当介质有腐蚀性时，将形成集中腐蚀，孔穴逐渐变深、变大，以至腐蚀穿孔而泄漏。从而破坏了焊缝的致密性，严重时会由此而引起整个金属结构的破坏。
（2）焊接飞溅
焊接飞溅的特点主要表现为：高温铁溶液以点滴状、线段壮的形式向外飞溅而出。飞溅的危害主要表现为可能会烧（烫）伤焊工的皮肤，可能会引起火灾，飞溅物落到焊缝周围母材的表面，使其表面质量下降；焊后若不及时清理，会吸收空气中的水分、附着尘土等，加快金属腐蚀；会带走部分金属和能量，造成金属材料和能源的资源浪费。
六、焊缝质量检查：
本论文的质量检查与验收应按GB50205-95《钢结构工程质量检验评定标准》进行检查及验收；焊缝外形尺寸应符合现行国家标准《钢结构焊缝外形尺寸》的规定；焊接接头内部缺陷分级应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定；焊缝外观质量应符合GB50205-95二级的规定。
1、焊缝外观质量检验标准：
一级焊缝外观不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级焊缝和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷；
二级焊缝和三级焊缝的外观质量应满足GB50205-95要求。
2、焊缝内部缺陷的检测：
焊缝内部缺陷的检测采用无损检测方法。根据设计图纸要求全熔透的二级焊缝，应进行超声波探伤检查，抽检比例应不小于20%，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上；经检查发现的焊缝不合格部位，必须进行返修。当焊缝有裂纹、未焊透和超标准的夹渣、气孔时，必须将缺陷清除后重焊。清除可用碳弧气刨或气割进行。低合金结构钢焊缝返修，在同一处返修次数不得超过2次。对经过2次返修仍不合格的焊缝，否则要更换母材。
结束语：
经现场钢结构焊接使用CO2气体保护焊的研究论证，焊后的焊缝质量与焊接过程中所使用的焊接材料的选择，焊缝坡口的清理，以及焊接过程中工艺参数的选择和焊接顺序等有很大的关系，所以在以后使用CO2气体保护焊焊接钢结构中，着重从以上方面控制，焊缝质量才能检查合格并符合国家现行标准。
关键词：CO2气体保护焊、工艺原理、参数、影响因素
中图分类号：O354 文献标识码：A 文章编号：
一、概述：
CO2气体保护焊是20世纪50年代发展起来的一种焊接技术，根据自动化程度分为自动焊接和半自动焊接两种，目前它已发展为一种重要的熔化焊接技术。在建筑钢结构中CO2气体保护焊主要是半自动气体保护焊。随着我国钢结构工程的发展，半自动CO2气体保护焊逐步成为受人欢迎的焊接方法。
二、CO2气体保护焊的特点：
1、焊接出本低。半自动CO2气体保护焊其成本只为手工电弧焊和埋弧焊的40%~50%。
2、生产效率高。半自动CO2气体保护焊的穿透能力强，熔深比手工电弧焊大，熔敷速度快，可减少焊接层数，生产效率是手工焊的1~4倍。
3、抗锈蚀能力强、抗裂性好。CO2气体保护焊熔渣少，电弧气氛中的含氢量较易控制，可减少发生冷裂纹倾向。
4、明焊弧。CO2气体保护焊电弧可见，能观察到焊接的全过程，容易操作，可进行全方位焊接。
5、焊接变形量小。CO2气体保护焊的电弧热量较集中，焊接速度快，熔池小，气体对焊缝区有冷却作用，热影响区较窄，使得构件焊后变形小。
三、工艺原理：
CO2气体保护焊是以CO2作为保护气体的熔化电极电弧焊，CO2气体通过喷嘴，沿焊丝周围喷射出来，在电弧周围造成局部气体保护层，使溶滴及溶池与空气机械地隔离开来，从而保证焊接过程稳定持续地进行，并获得优质的焊缝。
四、焊接工艺：
1、CO2气体保护焊焊接工艺流程如下：
操作平台、防风棚及吊篮就位—钢结构高强螺栓终拧合格—根据测量结果确认焊接顺序—焊前确认—坡口清理—焊接—焊中检查—焊接完成—焊缝外观检查—超声波探伤检查
2、施工准备
（1）焊接材料检验准备
焊接材料的合格证、检验报告等材质证明书齐全。CO2气体纯度应不低于99.9%（体积比）；含水量应低于0.005%（重量比），瓶内高压低于1MPa时应停止使用。
（2）焊缝坡口检查
焊缝的坡口形式、位置、间隙等符合设计和规范要求，焊接前应复查焊接构件接头质量和焊缝区的处理情况，坡口表面及两侧各50mm区域内应清除水、锈、油污等杂物。
3、现场焊接焊接参数的选择
（1）焊絲直径
焊丝直径对焊接过程的稳定性、金属飞溅及熔滴过渡等均有较明显的影响，焊丝直径应根据工件厚度、施焊位置及生产效率等因素来确定。焊丝直径一般为0.8-1.6mm范围。
（2）焊丝伸出长度
焊丝伸出长度: CO2气体保护焊焊丝伸出长度可按下列经验公式计算： L≈10dL—为焊丝干伸长（mm） d—为焊丝直径（mm）焊丝伸出长度过大，焊丝容易发生过热而熔断，喷嘴至工件距离过大，保护效果变差，飞溅严重，焊接过程不稳定。焊丝伸出长度过小，喷嘴至工件距离变小，飞溅易堵塞喷嘴。
（3）焊接电流、电弧电压
电弧电压的大小决定电弧弧长和熔滴过渡形式，它对焊缝成形、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能都有较大影响，确定电弧电压的数值，应考虑电弧电压与焊接电流的匹配关系，才能获得稳定的焊接过程。
（4）气体流量
CO2气体保护焊气体流量应按焊接电流，焊丝干伸长及喷嘴直径等来选择，一般为5-20升/分。焊接电流大，焊接速度快，焊丝干伸出长度大或室外作业等情况下，气体流量应加大，以使保护气体有足够的挺度，加强保护效果但气体流量不宜过大，以免将外界空气卷入焊接区，降低保护效果。
（5）电弧极性
CO2焊主要采用直流反接，这样电弧稳定，飞溅小。
4 、焊接顺序：
（1）平面内焊接：焊接时应根据结构体形特点选择若干基准柱或基准节间，由此开始焊接主梁和柱之间的焊缝，然后向四周扩展施焊，以避免收缩变形向一个方向积累。
（2）竖直面焊接：一节柱各层梁安装好后应先焊上层梁后焊下层梁，以使框架稳固，便于施工。
（3）柱与梁节点上对称的两根梁应同时施焊，而一根梁的两端不得同时施焊，须焊接完一端并冷却后方可焊接另一端。
（4）全焊接节点：先焊下翼缘，再焊上翼缘，后焊腹板。
（5）栓、焊混合节点：先用高强螺栓连接，再焊下翼缘，后焊上翼缘。
五、 CO2气体保护焊在施焊过程中容易出现的缺陷和危害
（1） 气孔
气孔是焊接时熔池中的气体在凝固时未能逸出而残留在焊缝金属中所形成的空穴，是CO2 气保焊时常见的也是主要的一种焊接缺陷。气孔是体积性缺陷，对焊缝的性能影响很大。其危害主要是会降低焊缝的致密性，减少焊缝的有效工作截面积，致使焊接接头的承载能力下降。因为这些缺陷占据了焊缝金属一定的体积，使焊缝的有效工作截面积减小，因而也就相应降低了焊缝的力学性能，使焊缝的塑性，特别是弯曲性能和冲击韧度降低得更多。如果气孔穿透焊缝表面，特别是穿透接触介质的焊缝表面，介质积存在孔穴内，当介质有腐蚀性时，将形成集中腐蚀，孔穴逐渐变深、变大，以至腐蚀穿孔而泄漏。从而破坏了焊缝的致密性，严重时会由此而引起整个金属结构的破坏。
（2）焊接飞溅
焊接飞溅的特点主要表现为：高温铁溶液以点滴状、线段壮的形式向外飞溅而出。飞溅的危害主要表现为可能会烧（烫）伤焊工的皮肤，可能会引起火灾，飞溅物落到焊缝周围母材的表面，使其表面质量下降；焊后若不及时清理，会吸收空气中的水分、附着尘土等，加快金属腐蚀；会带走部分金属和能量，造成金属材料和能源的资源浪费。
六、焊缝质量检查：
本论文的质量检查与验收应按GB50205-95《钢结构工程质量检验评定标准》进行检查及验收；焊缝外形尺寸应符合现行国家标准《钢结构焊缝外形尺寸》的规定；焊接接头内部缺陷分级应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定；焊缝外观质量应符合GB50205-95二级的规定。
1、焊缝外观质量检验标准：
一级焊缝外观不得存在未焊满、根部收缩、咬边和接头不良等缺陷，一级焊缝和二级焊缝不得存在表面气孔、夹渣、裂纹和电弧擦伤等缺陷；
二级焊缝和三级焊缝的外观质量应满足GB50205-95要求。
2、焊缝内部缺陷的检测：
焊缝内部缺陷的检测采用无损检测方法。根据设计图纸要求全熔透的二级焊缝，应进行超声波探伤检查，抽检比例应不小于20%，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验的Ⅲ级及Ⅲ级以上；经检查发现的焊缝不合格部位，必须进行返修。当焊缝有裂纹、未焊透和超标准的夹渣、气孔时，必须将缺陷清除后重焊。清除可用碳弧气刨或气割进行。低合金结构钢焊缝返修，在同一处返修次数不得超过2次。对经过2次返修仍不合格的焊缝，否则要更换母材。
结束语：
经现场钢结构焊接使用CO2气体保护焊的研究论证，焊后的焊缝质量与焊接过程中所使用的焊接材料的选择，焊缝坡口的清理，以及焊接过程中工艺参数的选择和焊接顺序等有很大的关系，所以在以后使用CO2气体保护焊焊接钢结构中，着重从以上方面控制，焊缝质量才能检查合格并符合国家现行标准。