气体保护焊技术及CO2气体保护焊注意事项

用外加气体作为电弧介质并保护电弧和补焊区的电弧焊称为气体保护焊。气体保护焊是利用特制的焊枪，不断通以某种气体，使电弧和熔池与周围的空气隔离，从而获得优质焊接接头的焊接方法。

气体保护焊按采用的电极类型，可分为熔化极气体保护焊（见图2-12）和非熔化极气体保护焊（见图2-13）。如果按选用的保护气体，则可分为钨极氩弧焊、CO₂气体保护焊、熔化极惰性气体保护焊、混合气体保护焊。

图2-12 熔化极气体保护焊

1—电弧 2—保护气体 3—导电嘴

4—喷嘴 5—送丝机 6—保护气体

7—焊丝 8—焊缝 9—焊件

图2-13 非熔化极气体保护焊方法

1—焊丝 2—氩气 3—喷嘴 4—钨极

5—电弧 6—焊缝 7—焊件

1.CO₂气体保护焊

CO₂气体保护焊是利用从喷嘴中喷出的CO₂气体隔绝空气，保护熔池的一种高效率、低成本较先进的熔焊方法，其操作方式有自动焊和半自动焊两种，由于铸钢件焊接或缺陷补焊坡口大部分形状不规则，并且有时还要求全位置操作，因此一般采用半自动CO₂气体保护焊。

（1）特点 与焊条电弧焊相比，CO₂气体保护焊在铸钢件焊接或缺陷补焊上的应用具有以下特点：

1）焊接或补焊效率比焊条电弧焊高2～3倍。

2）抗裂性能好，焊缝中的氢含量比低氢焊条还要低，在很多场合可以省略预热或降低预热温度，有利于铸钢件焊接工艺条件的改善。

3）深而窄的坡口内进行第一层焊接时，焊道上容易出现裂纹，可采取降低第一层电流，减少熔深的方法，以避免裂纹的发生。

4）由于电弧热量集中，减少了电弧加热区域，使焊接应力小，铸钢件焊后变形小。此外，CO₂气体对焊件有一定的冷却作用，可以减少热输入，明显降低焊接热应力，减少焊接变形。

5）CO₂气体保护焊焊丝有效利用率可达95%以上，而焊条电弧焊焊条的有效利用率一般为55%，表面缺肉堆焊时最多能达到65%。

6）飞溅多，并且飞溅颗粒较大；在粘有油污、灰尘、油漆的铸钢件上焊接，比用焊条电弧焊更容易出现气孔。因此，焊前应清除铸钢件表面的污垢。

7）保护气流属于柔性体，易受侧风干扰，在有风的地方焊接，CO₂气体消失，失去保护作用，也容易产生气孔。

（2）焊接参数的选择CO₂气体保护焊在铸钢件焊接或补焊中主要参数的选择如下：

1）焊丝直径。最适宜半自动CO₂气体保护焊操作的焊丝直径是1.2mm，少量焊接时也可采用直径1.6mm的焊丝。焊丝直径太小，效率低；直径太大，长时间手工操作，劳动强度大，操作不稳定，影响焊接质量。

2）焊接电流。不同焊丝直径都有一个适合的焊接电流区间，在这一区间内，焊接过程才能稳定进行。常用焊接电流见表2-5。

3）电弧电压。电压和电流必须适当匹配，才能获得良好的工艺性能和外观质量。一般情况下，当电流在250A以下时，电弧电压=（0.04×焊接电流＋16）±2（注：电弧电压单位为V，焊接电流单位为A）；当电流在250A以上时，电弧电压=（0.04×焊接电流＋20）±2（注：电弧电压单位为V，焊接电流单位为A）。常用电弧电压见表2-5。

4）电源极性一般采用直流反接，焊接过程电弧稳定，飞溅小，成形较好，熔深大，焊缝金属中扩散氢的含量少。

5）焊接速度。半自动CO₂气体保护焊因为是手工操作，其焊接速度范围较大，一般为25～35cm／min。

6）焊丝伸出长度。伸出长度一般为焊丝直径的10～12倍，虽然焊丝伸出长度的增加能提高焊接熔敷率，但会恶化焊接工艺及焊缝性能，如飞溅增大、焊缝波纹及成形粗糙、气体保护效果差、气孔敏感形变大、焊丝会成段熔断等。伸出长度过小，易造成飞溅物堵塞喷嘴，影响保护效果。因此，焊接电流低于250A时，焊丝伸出长度为10～18mm；焊接电流大于250A时，焊丝伸出长度为20～25mm。

7）气体流量。由于大多数铸钢件的焊接或补焊都是在高温下操作的，多年来的铸钢件焊接或缺陷补焊修复的实践证明，高温下焊接时产生的热气流与焊枪喷嘴喷出的保护气体（冷气流）会形成紊流或涡流，而且高温下飞溅金属容易堵塞喷嘴，这两个因素都使补焊区的气体保护效果降低，如果采用Ar＋CO₂的混合气体，由于氩气的飘移作用，也会使补焊区的保护效果减弱，因此铸钢件在高温下焊接或补焊时的气体流量应适当加大，以保证气流有足够的挺度，加强保护效果。但气体流量也不能太大，否则会引起外界空气卷入焊接区，同样会产生不规则紊流，使保护效果变差。铸钢件焊接时的气体流量选取公式为

气体流量=喷嘴内径×（0.8～1.2）

8）铸钢件焊接或补焊时，常用焊丝直径的焊接电流、电弧电压和气体流量的选择范围见表2-5。

表2⁃5 常用焊丝直径的焊接电流、电弧电压和气体流量选择范围

（3）焊丝CO₂气体保护焊的焊丝分为实心焊丝和药芯焊丝，两类焊丝的应用原理及工艺特点见表2-6。

表2⁃6 实心焊丝和药芯焊丝的应用原理及工艺特点

为了有效地提高铸钢件的焊接或缺陷补焊效率，避免铸钢件在焊接或补焊过程清理焊接过程产生的少量熔渣，这些熔渣有时在高温下与母材粘连在一起，还难以清除混合在铸钢件中，形成超标的夹渣缺陷，因此在满足焊接质量的前提下，应尽可能选用实心焊丝。常用气体保护焊实心焊丝牌号及适用范围见表2-7。

表2⁃7 常用气体保护焊实心焊丝的牌号及应用范围

（续）

注：AWS为美国焊接协会。

（4）保护气体 碳素钢和低合金钢铸钢件焊接或缺陷补焊时一般可采用纯CO₂作为保护气体，如果UT检测标准要求较高，为了保证焊缝质量，可采用80%Ar＋20%CO₂（这种情况下的百分数均为体积分数，全书同）的混合气体；焊接低合金高强钢或马氏体不锈钢时，采用95%Ar＋5%CO₂的混合气体。当采用Ar＋CO₂或Ar＋O₂混合气体焊接时，气体配比的变化对焊接工艺及焊缝力学性能有较大影响，应确保获得稳定的气体配比。

（5）富氩混合气体保护焊与CO₂气保护焊在工艺上的差别 这两种气体保护方法的差别主要是气体配比导致熔滴过渡过程的不同。气体配比对熔化极气体保护焊的熔滴过渡、飞溅、焊缝成形、焊丝熔化速度以及焊接冶金等有重要影响。

1）焊接冶金。CO₂气体保护焊需采用必要的措施进行脱氧。常用的脱氧方法是在焊丝中加入适量的脱氧剂，脱氧剂与O的亲和力比Fe及C强，可阻止Fe、C等与O发生不利的反应。脱氧剂在完成脱氧任务之余，余量作为合金元素留在焊缝中，起着提高焊缝力学性能的作用。目前CO₂气体保护焊焊丝一般采用Si、Mn联合脱氧，有些焊丝中还加少量的Ti、Al。随着混合气体中氧化性增强，O的过渡系数增加，而Mn、Si的过渡系数则降低，从而使Si、Mn等脱氧元素会有一定的烧损，使焊缝强度降低。混合气体的氧化性越强，降低的幅度越大。焊缝中的氧都是以氧化物形式存在，如SiO₂、MnO等，它们对焊缝金属的冲击性能影响较大，故混合气体的氧化性越强，焊缝金属的冲击韧度就越低。

2）熔滴过渡。CO₂气体保护焊的熔滴过渡方式主要有短路过渡、大滴过渡（半短路过渡）、细颗粒过渡三种。由于大滴过渡（半短路过渡）的飞溅大、电弧不稳定，因此实际焊接生产中一般不采用，通常采用短路过渡及细颗粒过渡进行焊接。在氩气中加入少量CO₂可使短路过程更趋稳定。只有富氩混合气体方能实现喷射过渡。

3）熔深。80%Ar＋20%CO₂的混合气体时熔深很浅，随着CO₂含量增加，逐渐由喷射过渡向颗粒过渡转变，CO₂含量越多，熔深越大。当CO₂为50%（体积分数）时，与纯CO₂焊接时的熔深已无多大区别，但飞溅得以大幅度减少。

4）焊缝成形。CO₂气体保护焊的焊缝成形较粗糙。随着Ar含量增加，熔深与余高均减小，而熔宽则成线性增加。以直流反接焊接碳钢和合金钢时，采用纯氩气保护时焊缝表面成形并不好，加少量氧化性气体O₂和CO₂后，不断生成的氧化膜使阴极斑点的位置和焊接电弧均趋于稳定，使熔池液体金属的流动性和焊缝表面成形都得到改善。

采用富氩混合气体保护焊，可实现喷射过渡，焊缝形成指状熔深。气体的成分变化将影响到熔深过渡的形态，进而影响到焊缝成形。对于Ar＋CO₂混合气体保护焊，当CO₂含量超过20%（体积分数）时，熔滴的过渡形式便由喷射过渡变为射滴过渡，熔透形状也相应地由指状熔深转变为盆底状熔深。气体混合比不同，对空间位置焊缝成形的影响也不同。采用混合气体保护焊获得的焊缝表面光滑，成形美观。当采用80%Ar＋20%CO₂的混合气体时，焊缝表面质量最好。通常采用80%Ar＋20%CO₂的混合比时，具有最宽的焊缝参数范围和最好的焊缝成形，所以这种富氩混合气体保护焊方法应用较为广泛。

5）焊丝熔化速度。直流反接时气体成分对焊丝熔化速度影响很小，正接时则有较大影响；随着氧气量的增加，焊丝熔化速度呈线性下降。Ar＋CO₂混合气体中CO₂含量的影响规律较为复杂：当CO₂小于20%（体积分数）时，焊丝熔化速度低；当混合气体中CO₂含量为20%～40%（体积分数）时，随着氧化性的提高，焊丝的熔化速度也提高；这是由于当CO₂含量增加时，阴极区压降也增加。当CO₂含量大于40%（体积分数）时，阴极区压降不再受CO₂含量的变化而影响了，基本上与纯CO₂气体保护焊时的阴极压降相同，所以焊丝熔化速度也就不随着CO₂含量的变化而变化。

选择混合气体时，要考虑到电弧的稳定性、焊缝成形效果、飞溅量、熔合性，以及对合金元素的氧化烧损、气体成本和获得该气体的难易程度等因素。铸钢件焊接或补焊采用喷射过渡混合气体保护焊和射流过渡CO₂气体保护焊时，推荐使用的保护气体及其主要特点见表2-8。

6）CO₂气体保护焊熔滴过渡会产生飞溅，大量的飞溅降低焊接生产率和焊丝的熔敷系数，增加焊接材料及电流的消耗；飞溅金属容易堵塞喷嘴，使气流保护效果受到影响，恶化焊缝成形质量，焊缝中易产生气孔；飞溅物易造成夹渣，使焊接质量下降；粘到焊件表面上的飞溅物又增加焊后清理工序。飞溅产生原因及防止措施如下：

①CO₂气体造成的飞溅。CO₂气体分解后具有强烈的氧化性，使碳氧化成CO气体，CO气体受热急剧膨胀，造成熔滴爆破，产生大量的细粒飞溅。防止措施是采用碳含量低的脱氧焊丝，以减少CO气体的生成。

表2⁃8 混合气体保护焊和CO₂气体保护焊时使用的保护气体及其主要特点

注：表中百分数均为体积分数。

②斑点压力引起的飞溅。主要取决于电弧的极性。正极性接法飞溅大，反极性接法飞溅小。

③短路过渡引起的飞溅。动态特性差的焊机会造成短路电流增长速度过快，短路峰值电流过大，从而导致飞溅增加。可调节焊接回路的电感值，使电源的动特性良好。若电感值合适，则爆破声小，过渡过程稳定。

④焊接参数选用不当，也会引起飞溅。

7）CO₂气体保护焊在铸钢件焊接或补焊中采用的熔滴过渡形式。在铸钢件补焊中，由于大多数采用的CO₂气体，加上使用的焊接电流偏大，因此采用的是射流过渡或细颗粒过渡，对于一定直径焊丝（如常用的ϕ1.2mm焊丝），当增大电流并配以较高电弧电压时，焊丝熔化以颗粒状态过渡到熔池中。这时颗粒过渡的电弧穿透力强，熔深大，适合于铸钢件的补焊。在采用Ar＋CO₂混合气体时，应采用喷射过渡，因为喷射过渡溶滴较细，过渡频率较高，飞溅小，电弧较平稳。

8）铸钢件焊接或补焊中的操作技术及操作要领如下：

①CO₂气体保护焊规范大，熔化速度快，要求焊工操作时必须精力集中，每层焊道不能焊得太厚，尤其是重要铸钢件或要求进行RT、UT检测的焊缝，一般每层焊道厚度应不大于4mm，太厚了内部易造成未熔合、夹渣等焊接缺陷。

②采用CO₂气体保护焊，容易产生一氧化碳、氢、氮气孔。尤其是氢气孔，主要来自焊丝、焊件表面的油污和锈蚀，以及CO₂气体所含的水分，所以在补焊前一定要仔细确认坡口表面是否打磨或清洗干净没有。

③在补焊时一定要注意防风，如果有风吹一定会引起气孔，必须采取相应的防风措施，风速在2m／s以上时不要进行焊接。

④保护气体的流量应控制在15～25L／min。流量过小，导致空气渗入，或者当喷嘴被飞溅物堵塞时，使保护气体的挺度不够，焊缝易产生气孔等缺陷。流量过大，将产生紊流，不仅浪费气体，而且氧化性增强，焊缝表面上形成一层暗灰色的氧化皮，使焊缝质量下降。

⑤焊丝伸出长度增大后，喷嘴的高度、沿焊接件间的距离也增大，保护气体效果差，焊缝容易出现气孔；但伸出长度过小势必缩短喷嘴与焊件间的距离，飞溅金属容易堵塞喷嘴。

⑥焊接过程中的关键是要保持焊枪合适的倾角和喷嘴的高度，沿焊接方向尽可能均匀移动，当焊道较宽时，为保证母材熔池很好的熔合在一起，焊枪可做较小的横向摆动，但不能摆动太宽，一般不超过20mm。

⑦在补焊时主要依靠在焊接过程中看到的熔池的大小和形状、电弧的稳定性、飞溅的大小，以及焊缝成形的好坏和各种焊接位置来调整焊接参数。

⑧打底焊时，采用小电流，单道焊，填充焊接时可采用稍大电流。在收弧时焊枪除停止前进外，不能抬高喷嘴即使弧坑已填满，电弧熄灭，也要让焊枪在弧坑处停留几秒钟才能移开。因为灭弧后，保证一段时间滞后停气可以保证熔滴凝固时能得到可靠的保护，若收弧时抬高焊枪，则容易因保护不良引起焊接缺陷。

⑨母材坡口上的飞溅物和焊渣要清除干净，以免造成母材与焊缝接合处产生夹渣。

⑩重要铸钢件或UT检测标准要求较高的，补焊时应采用80%Ar＋20% CO₂的混合气体作为保护气体。因为此时飞溅率最小，熔敷效率最高。

9）焊接操作注意事项如下：

①导电嘴孔径合适，但要拧紧，磨损后及时更换，经常清理焊嘴的飞溅物，送丝要通畅。焊丝直径和导电嘴规格应一致，导电嘴直径过大易造成导电不良，飞溅加大，焊缝成形不良等缺陷。

②送丝轮松紧要合适，焊枪导线不能有死弯，导线软管弯曲直径大于500mm以保持送丝畅通，当导线软管过长而焊接位置较近时，导线要尽可能平行摆开放置。

③CO₂气瓶内压力低于1MPa时应停止使用，因为这时CO₂气内H₂ O气含量增加，焊后易产生气孔等缺陷。

④地线必须夹紧，而且与焊件接触良好，接地线位置应正确以防产生磁偏吹。

⑤气体活性的降低将导致对油污、锈蚀、水分等杂质的敏感性加大，所以焊前应严格清除坡口表面的锈蚀、油污、水分及其他杂质，否则对焊接工艺性及焊缝力学性能极为不利，这是保证获得优良焊缝力学性能的重要环节。

⑥为使收弧弧坑不影响整个焊件的安全可靠性，可采用熄弧后焊枪在原处暂停几秒钟、断续燃弧、回移电弧等方法填充弧坑。

⑦当采用Ar＋CO₂或Ar＋O₂混合气体进行施焊时，电流有一临界值，低于此电流，金属一般以大于焊丝直径的粗熔滴过渡，飞溅较大；高于此电流，会突然发生高的熔滴形成速率，形成喷射过渡；对于这种类型的焊接，其电弧不稳定，不推荐采用交流焊接。

⑧焊接过程中，焊枪向焊缝一侧倾斜将会减少熔深，这对穿透性坡口焊接有利。

⑨随时清除导电嘴及导筒内的飞溅焊渣，特别在大电流焊接、仰焊或对焊件表面质量要求较高情况焊接时。

⑩当采用气体火焰预热或去除坡口表面的水分时，加热温度必须大于100℃，且要保持一段时间，以避免吸附水分。

2.钨极氩弧焊

在铸钢件焊接或缺陷补焊生产中常用的是手工钨极氩弧焊，它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与焊件之间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝的一种焊接修复方法。图2-14所示为钨极氩弧焊焊接过程。焊接时惰性气体以一定的流量从焊枪的喷嘴喷出，在电弧周围形成气体保护层将空气隔离，以防止大气中的氧、氮等对钨极、熔池及焊接热影响区金属的有害作用，从而获得优质的焊缝。当需要填充金属时，一般在焊接方向的一侧把焊丝送入焊接区，使之溶入熔池而成为焊缝金属的组成部分。

图2-14 钨极氩弧焊焊接过程

（1）特点 钨极氩弧焊具有如下特点：

1）由于氩气是惰性气体，不与金属发生反应，不会使被焊金属中的合金元素烧损，能充分保护金属熔池不被氧化，氩气在高温时不溶于液态金属中，焊缝不易引起气孔，也隔绝了周围空气对金属和钨极的有害作用，因此氩气的保护效果好，焊接质量高。

2）用氩气保护时，焊接过程中合金元素不易烧损，电弧稳定，可控制性好，可以全位置焊接，焊缝质量高，成形美观。

3）手工钨极氩弧焊焊接修复时铸钢件吸热少、熔深浅、焊缝形状容易控制，由于电弧受到氩气流的压缩和冷却作用，电弧热量集中，因此热影响区小，焊接变形和应力均小。

4）可焊接的材料范围大，几乎所有的金属材料都可进行氩弧焊。

5）成本高，氩气价格较高，设备较复杂，效率低，引弧困难，氩气的电离电势高，需要采用高频引弧及稳弧装置。

6）熔深浅，焊接速度较慢。

（2）应用范围 钨极氩弧焊在铸钢件焊接或缺陷修补中的应用范围如下：

手工钨极氩弧焊，由于生产效率低，在铸钢件焊接或缺陷修补中用得不多。在补焊工作量较小、材料的冷裂敏感性大或铸钢件已处于精加工状态以及补焊后不希望进行热处理的场合，采用加填充丝的钨极惰性气体保护焊可以得到预期的良好效果。某些铸钢件穿透性缺陷补焊或深坡口的对接焊，作为打底层焊接也往往采用氩弧焊。此外，厚壁大型气缸管子对接焊中也可以采用氩弧焊焊接打底层。

（3）钨极 钨极是钨极氩弧焊中常用易耗材料。钨极作为电极，起传导电流，引燃电弧和维持电弧正常燃烧的作用。钨极的规格一般根据坡口的尺寸和装配间隙选用，常用的钨极直径有0.5mm、1.0mm、1.6mm、2.0mm、2.5mm、3.2mm、4.0mm、5.0mm、6.3mm、8.0mm、10mm共11种，长度范围为76～610mm。

（4）焊丝 手工钨极氩弧焊时，氩气仅起保护作用，焊丝是填充金属，主要靠焊丝来完成焊缝的合金化，保证焊缝质量。熔化极氩弧焊时，焊丝还要起传导电流、引弧和维持电弧燃烧的作用。对焊丝的要求如下：

1）化学成分应与母材的成分相匹配。

2）为了补偿焊接过程中化学成分的损失，焊丝的主要合金成分含量应比母材稍高。

3）焊丝规格：直径为0.4～9mm，每根长为500～1000mm。

4）氩弧焊在铸钢件焊接或补焊常用焊丝的选用见表2-9。

（5）保护气体（氩气）氩气是一种惰性气体，焊接用氩气的最低纯度应达到99.99%（体积分数）。氩气是单原子气体，对电弧的热收缩效应较小，加上氩弧的电位梯度和电流密度不大，维持氩弧燃烧的电压较低，一般10V即可，故焊接时拉长电弧，其电压改变不大，电弧不易熄灭。

（6）氩气保护效果 为了评定氩气保护效果好坏，可采取用测量“有效保护”的试验方法。具体做法：用铝板作为焊件，采用交流电，选择一定的焊接工艺，引燃电弧后，焊枪固定不动，待燃烧5～10s后熄弧，此时在铝板表面就会留下焊点，其周围有一个圆圈，保护效果好，可分辨出明显的光亮圆圈（见图2-15）。

表2⁃9 氩弧焊在铸钢件焊接或补焊常用焊丝的选用

在实际生产中，可用焊缝表面的颜色鉴别氩气的保护效果。不锈钢用氩弧焊后，根据焊缝的颜色可判断保护效果（见表2-10）。

（7）焊接选择要点 包括下列内容：

1）电源极性，铸钢件缺陷补焊或进行对接焊操作时，焊接电源一般采用直流正接。采用直流正接时，钨极烧损小，焊件发热量大，钨极发热量小，因而熔深大，焊缝宽度窄，生产率高。

图2-15 氩气保护效果示图

表2⁃10 根据焊缝表面颜色判断保护效果

2）钨极直径的选择与夹钨的形成。钨极一般按焊件厚度、焊接电流和电源极性来选择，如果钨极直径选择不当，将造成电弧不稳、钨棒烧损严重和焊缝夹钨。夹钨的性质相当于夹渣，即钨由钨极进入到焊缝中。夹钨产生原因：焊接电流过大使钨极端头熔化，焊接过程中钨极与熔池接触，以及采取短路接触法等。

3）焊接电流。根据铸钢件的材料、厚度和接头空间位置选择焊接电流，过大或过小的焊接电流都会使焊缝成形不良或产生焊接缺陷。

4）电弧电压。电弧电压由弧长决定，弧长增加，焊缝宽度增加，熔深减少，气体保护效果随之变差，甚至产生焊接缺陷，因此尽量采用短弧焊。

5）保护气体（氩气）流量。随着焊接速度和弧长的增加，气体流量也应增加。钨极伸出长度增加时，气体流量也应相应增加，易于产生气孔和焊缝被氧化等缺陷。一般钨极的伸出长度以3～5mm为佳。若气体流量过大，则会产生不规则紊流，反而使空气卷入焊接区，降低保护效果，还会影响电弧稳定燃烧。一般情况下流量要求通常小于15L／min，当焊接电流为100～200A时气体流量应为7～12L／min。当焊接电流为200～300A时气体流量应为12～15L／min。

常用氩气流量的经验公式为

式中Q———氩气流量（L／min）；

D———钨极直径（mm）。

6）焊接速度。焊接速度太快容易产生未焊透，焊接速度太慢则易产生焊漏烧穿等缺陷。此外，氩气保护是柔性的，当遇到侧向空气吹动或焊速过快时，氩气气流会受到弯曲，保护效果减弱。如果适当加大气流量，气流挺度增大，可以减小弯曲程度。

7）喷嘴直径。增大喷嘴直径的同时，应增加气体流量，此时保护区大，保护效果好。但喷嘴过大不仅使氩气的消耗增加，而且造成焊枪无法到达焊接位置，或妨碍焊工视线，不便于观察操作，常用的喷嘴直径一般取为8～20mm。

8）喷嘴至焊件的距离指的是喷嘴端面和焊件间距离，这个距离越小保护效果越好，所以喷嘴至焊件间的距离应尽可能小些。但该距离过小将使操作观察不便，通常取喷嘴至焊件间的距离为5～15mm。

（8）基本操作技术 手工钨极氩弧焊是一种需要用焊工双手同时操作的焊接方法，有别于焊条电弧焊，难度比焊条电弧焊大。其基本操作主要包括引弧、焊枪摆动方式、填丝、收弧等。

1）引弧。手工钨极氩弧焊的引弧方法有非接触引弧和短路接触引弧两种。①非接触引弧指利用高频振荡器产生的高频高压击穿钨极与焊件之间的间隙而引燃电弧；②短路接触引弧指依靠钨极和引弧板接触引弧，是无引弧器时的短路接触引弧。

2）焊枪摆动方式。手工钨极氩弧焊焊枪摆动方式及其适用范围见表2-11。

表2⁃11 手工钨极氩弧焊焊枪摆动方式及其适用范围

3）填丝的基本操作技术包括如下几种：

①连续填丝。这种填丝的特点是焊接质量好，要求焊丝比较平直，填丝量较大，但比较难掌握，大参数时多采用此法。

②断续填丝（又叫点动送丝），全位置焊时多用此法。

③特殊填丝法。要求根部间隙小于焊丝直径，适用于焊丝遮住焊工视线，位置困难的焊接。

4）填丝的要点如下：

①熔透。打底焊时，必须等坡口两侧熔化后才填丝。

②角度。焊丝与焊件表面夹角为15°～20°。

③速度。填丝要均匀、快慢适当。

④摆动。无论采用哪种填丝动作，送丝速度应与焊接速度相适应。

⑤位置。填充焊丝时，沿熔池边缘送入焊丝。

⑥打磨。被污染和夹钨的焊缝，应停止焊接，进行打磨清理后，可继续焊接。

⑦防止氧化。撤回焊丝时，不要让焊丝端头撤出氩气的保护区，以免焊丝端头被氧化造成氧化物夹渣和气孔。

5）收弧。收弧一般有四种方法：增加焊接速度法、焊缝增高法、熄弧板法、焊接电流衰减法。收弧方法不正确，在弧坑处容易发生弧抗裂纹、气孔和烧穿等缺陷。接头要采取正确的方法，收弧时要加快焊接速度，收弧的焊道长度为10～15mm。焊枪在停弧的地方重新引燃电弧，待熔池基本形成后，再向后压一两个波纹；接头起点不添加或少添加焊丝，即可进入正常焊接。

（9）手工钨极氩弧焊单面焊双面成形操作技术 包括如下内容：

1）打底焊道的质量控制。打底焊的焊缝应该一气呵成，不允许中途停顿。打底焊道的焊接过程中，应注意以下三个问题：

①表面气孔。由坡口及其近旁清理不干净，或氩气不纯、流量过大、过小或钨极伸出喷嘴太长等造成。

②弧坑裂纹。熄弧方法不正确，收弧时未填满熔池造成的。

③未焊透。由焊枪角度和送丝不正确，电流过小，速度过快，电弧过长等造成。

对于壁厚不大于10mm的管子，打底焊道的厚度为2～3mm；对于壁厚大于10mm的管子，打底焊道的厚度为4～5mm。打底层焊缝应清理后，才能进行填充层和盖面层。

2）焊接。焊接开始后，焊丝与焊枪要协调配合，送丝要均匀，有规律，稳定，速度一致。注意焊接参数的变化，随时进行调整，根据情况调整焊枪的角度和送丝速度，通过各参数之间的良好配合及焊丝、焊枪的协调运行来保证焊缝的良好成形。为熟练掌握焊枪的使用和技能操作方法，焊工还应注意以下几点：

①焊接过程中，应始终把填充焊丝置于氩气的保护区内。

②焊丝与钨极端部要保持一定距离，焊丝应在熔池前缘熔化，焊丝送给要有规律，严格控制点进速度，才能保持高度平整均匀。

③在焊接过程中，要求手要稳、焊枪运行平稳，保持电弧稳定燃烧，钨极端部距试件要有2～4mm的距离，焊枪不能跳动和摆动，双手要等速、均匀由右向左移动。

④焊缝保持直线，宽度保持均匀。

（10）充氩保护 铸钢件结构焊接或管道对接焊进行封底焊时，为防止焊缝根部氧化，采用钨极惰性气体保护焊打底及焊条电弧焊焊接填充第一层焊缝时应在管内侧充氩气，通常采用对焊缝背面进行充氩气保护，保护背面金属防止其过度氧化。以下是管道对接焊的操作要求。

1）操作流程如下：

2）焊前准备工作如下：

①检查接管尺寸，按图将接管装配并留好间隙，焊条电弧焊打底时坡口间隙为焊条直径加1～2mm，氩弧焊坡口间隙为3～5mm。

②接管装配好后定位焊牢固，定位焊要求焊3～6点，焊缝长度不大于10mm，对于管径较大的接管，装配好后可装焊Π铁进行固定。

③采用锡箔纸对管口两端及坡口进行包裹密封，并留好充气孔和检查孔，充气孔和检查孔一般留在上管口位置，对于长度较长的接管，为保证惰性气体纯度，密封时可在距坡口100～200mm位置进行封堵，如图2-16和图2-17所示。

图2-16 短管对接焊充氩包裹图

图2-17 长管对接焊充氩包裹图

④充氩气。包裹好后开始充氩气，开始充氩速度为15～25L／min，通过检查孔检查氩气充满后将充氩速度降到5～10L／min。

⑤检查氩气是否充满，将点燃的火柴或带火星的木条靠近事先留好的检查孔（ϕ10mm左右），若火熄灭则表示氩气已经充满，可以将气体流量表调低，并准备施焊。

3）打底层焊接，要点如下：

①打底层焊接前先将坡口位置包裹的锡箔纸逐次剥开，一次剥开30～50mm为宜，待焊完后再剥30mm，如此反复直至打底层焊完，焊接时当遇到定位焊焊缝时，需先将定位焊焊缝采用砂轮打磨去除后再焊。

②打底层焊接完成后进行目视（VT）检查焊缝背面成形情况（对于空间狭窄无法直接目视检查的，可采用内窥镜检查），对于成形不良的焊缝需打磨去除后，重新充氩焊接，充氩程序同上。

③打底层焊完后，打磨焊缝按产品技术标准进行MT或PT检测，合格后便可进行填充焊。

（11）钨极氩弧焊焊接注意事项 包括如下内容：

1）钨极伸出长度相对喷嘴应尽可能短，电弧长度应以1～4mm为准（焊接碳钢时为2～4mm，焊接低合金钢及不锈钢时为1～3mm）。

2）当风速大于1.0m／s时应采用防风措施。

3）由于钨极氩弧焊时氩气只起机械保护作用，故对焊件与填充金属表面的油、锈及其他污物非常敏感，焊前应严格清除坡口、间隙及焊接区及周围50～100mm范围的油污、锈蚀、水分等杂质。

4）采用陡降外特性的直流电源，钨极为正极。

5）在焊接铬质量分数大于1.25%的低合金钢时，背面也应进行保护。

3.混合气体保护焊

（1）混合气体保护焊的特点 与CO₂气体保护焊相比，混合气体保护焊具有飞溅小、合金元素烧损小、焊缝表面美观、焊缝质量高等优点。用混合气体保护焊焊接时，焊缝金属的冲击韧度较纯CO₂气体保护焊高，但生产成本较高。

（2）应用范围 混合气体在铸钢件焊接或补焊中的应用范围见表2-12。

表2⁃12 混合气体在铸钢件焊接或补焊中的应用范围