陶瓷衬垫CO2焊与埋弧焊工艺在长直缝焊接中应用
二氧化碳气体保护焊双面成型焊接新工艺应用研究
二氧化碳气体保护焊双面成型焊接新工艺应用研究摘要：本文介绍了海洋平台小直径撑管二氧化碳气体保护焊药芯焊丝加陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接工艺、焊接规范、施焊要点以及必要的试验数据等，工艺切实可行，且经济可靠，为海洋平台小直径撑管焊接提供了工艺依据。
关键词：二氧化碳气体保护焊药芯焊丝陶瓷衬垫单面焊双面成型焊接工艺0 引言胜利油建工程有限公司管道容器厂施工的海洋平台如CB22F采修一体化平台和CB1FC平台等均有直径小于700mm的撑管，这类撑管由于直径小、长度大，若采用传统的双面焊，焊工的施工条件受到约束，劳动强度大，且效率低下。
胜利油建工程有限公司管道容器厂选用100%CO2或80%Ar+20% CO2气体保护焊药芯焊丝加陶瓷衬垫单面焊双面成型的焊接新工艺，熔深好，焊缝成型美观，便于单面焊双面成型。
撑管的单面焊双面成型焊接工艺焊缝外观质量好、焊接速度快、节省了焊接材料、焊接缺陷少、力学性能满足相关标准的要求。
1 二氧化碳气体保护焊工艺特点影响单面焊双面成型的主要因素是被焊金属的热物理性能、坡口角度、尺寸、焊接方法以及焊接规范等。
综合考虑以上因素，气体保护焊具有单面焊双面成型的有利条件，这是因为：（1）气体保护焊的电弧热量集中，加热面积小，液体熔池小，熔池几何形状比手工电弧焊、埋弧焊较小，有利于熔池的控制。
（2）气体保护焊电流密度较大，可以达到足够的熔深，由于熔池体积较小，焊接速度快，在气流的冷却作用下，熔池停留的时间短，因此既有利于控制熔池不下坠，又可以焊透。
（3）气体保护焊熔渣较少，熔池的可见度较好，便于直接观察熔池的形状，焊工可以依据熔孔的大小来控制焊接速度和摆动以保证焊缝成型，易操作且效率高。
2 二氧化碳气体保护焊焊接参数2.1 坡口形式及组装。
气体保护焊对坡口形式和组装的要求较为严格。
对接焊缝的坡口形式以及尺寸包括角度、钝边和装配间隙。
坡口角度主要影响电弧是否能深入到焊缝的根部，使根部焊透，进而获得较好的焊缝成型和焊接质量。
陶瓷衬垫在集装箱焊接生产中的应用
陶瓷衬垫在集装箱焊接生产中的应用作者：孙广齐于华楠来源：《集装箱化》2009年第07期0 引言由于原材料价格的持续上涨，不锈钢产品的制造面临很大的成本压力。
为了有效解决这一问题，提出对近海罐柜不锈钢罐体的支撑裙座采用不锈钢（0Cr18Ni9）加碳钢(Q345D)的连接方式，并针对该产品焊接结构的特点，提出采用自动熔化极气体保护焊（GMAW）、背面粘贴焊接陶瓷衬垫的方式，在满足焊接质量要求的同时，提高焊接生产效率。
1 原材料的化学成分及力学性能在这种焊接方式中使用的原材料的化学成分及力学性能见表1—3。
表1 焊丝ER309（AWSSFA5.9）的化学成分及力学性能注：抗拉强度标准值≥550 MPa，实测值为621 MPa；延伸率标准值≥30%，实测值为37%。
表2 Q345D（GB/T 1591—1994）的化学成分及力学性能注：抗拉强度和延伸率的标准值分别为516 MPa和28%， 20℃下的冲击功为72J，86J和94J。
表3 0Cr18Ni9（GB/T 4237—1992）的化学成分及力学性能注：抗拉强度和延伸率的标准值分别为695 MPa和54.5%。
2 焊接工艺清除待焊试板坡口周围范围内的油污和锈蚀，按要求组对点焊。
剥去衬垫两侧的防粘纸条，将其正面或背面的中心线对准焊缝间隙中心，捋压衬垫块两侧的铝箔胶带，使衬垫块紧密地贴在焊件接头的钢板上。
装贴衬垫前，应清除待焊接头两侧贴衬垫区域的锈迹、污物和水汽等，确保粘贴牢固。
然后进行自动GMAW焊接，焊后清除飞溅物并清理衬垫。
具体焊接参数如下：（1）母材：304不锈钢（0Cr18Ni9）和碳钢（Q345D）， =；（2）焊材：不锈钢焊丝（ER309），＝；（3）焊接衬垫：陶瓷（MY211）；（4）焊接电流：160~；（5）焊接电压：20~；（6）极性：DCEP；（7）保护气体：Ar占97.5%，CO2占2.5%；（8）气体流量：15~20 l/min；（9）过渡方式：短路过渡和喷射过渡；（10）焊接位置：水平固定；（11）焊前预热：无；（12）焊后热处理（PWHT）：无；（13）焊接设备：TPS 5000/TS 5000（Fronius数字化MIG/MAG焊机）。
陶瓷衬垫在钢结构焊接施工中的运用
陶瓷衬垫在钢结构焊接施工中的运用摘要：焊接是通过加热或加压（或者两者并用），用或者不用填充材料，使两个工件（同种或异种材质）达到原子间结合的一种连接方式。
钢结构建筑、桥梁、船舶等通常构造较为复杂、焊接量大，在一些不能进行背面清根且可以保证变形的部位，通过陶瓷衬垫的合理和正确运用单面焊接双面成形，获得外观成形优异、探伤合格率高的焊缝，同时由于陶瓷衬垫导热系数低、散热慢，对焊缝有保温作用，加上碱性陶瓷衬垫在高温作用下，部分物质与熔池中的FeS反应，产生不溶于钢液的物质，从而起到脱硫的作用，对焊缝力学性能及机械性能都有改善效果。
一、陶瓷衬垫的结构特点及运用范围随着钢结构技术的不断发展，在钢结构自重轻、强度高、施工速度快、工业化水平高、抵抗变形能力强等特点的牵引下，目前钢结构在建筑、桥梁、船舶以及航空航天领域不断得到广泛运用，但同时钢结构构造较为复杂、焊接量非常大，在工厂预制过程中，经常遇到焊接操作空间小、拼接钢板时不便于翻面以及熔透焊缝不宜采用炭弧气刨等问题，因此采用背面粘贴陶瓷衬垫、单面焊接双面成型的焊接工艺，可以解决上述问题。
陶瓷衬垫结构示意图钢结构加工使用的衬垫主要有：对接焊缝陶瓷衬垫、角焊缝陶瓷衬垫以及栓钉陶瓷环。
陶瓷衬垫具有耐热性、耐磨性、耐蚀性、价格便宜等特点，使用陶瓷衬垫焊接法是一种以陶瓷为衬托，使焊缝强制成型的焊接工艺方法，在狭小空间、不宜或不便背面清根的部位采用陶瓷衬垫，不仅焊缝质量良好，同时效率高、焊缝成形好、劳动强度低、职业危害小。
二、焊接接头的形成焊接时（熔焊），一般要经历加热、熔化、冶金反应、凝固结晶、固态相变、冷却，最后形成焊接接头的过程。
在钢结构生产过程中，最常用的焊接方法是气体保护焊，在热源的作用下焊丝熔化的同时被焊母材也发生局部熔化，焊丝熔化金属与母材局部熔化金属所组成的具有一定几何形状的液体金属叫熔池。
陶瓷衬垫是用来衬托住溶敷液态金属，使熔池在衬垫上冷却凝固从而正面和背面均得到成形良好的焊缝的一种工具，此种焊缝成形方法称为强制成形。
实用、另类的焊接技术 陶质 衬垫 焊方法
实用、另类的焊接技术陶质衬垫焊方法实用、另类的焊接技术-陶质衬垫焊方法1前言陶质衬垫焊是一种以特殊陶质材料为衬托，使焊缝强制成形的高效、优质、低成本的焊接方法。
这种焊接方法避免了清根、仰焊及狭窄封闭环境内作业，减轻了焊工劳动强度，使焊接生产效率成倍提高，焊接质量得到保障，同时对人体及环境不会造成危害，与传统焊接方法相比，是一种适应可持续发展潮流的"绿色"焊接方法。
日本、韩国、美国、德国、英国、前苏联、瑞典、挪威、比利时等国家一直都很重视衬垫焊的研究和应用。
二十世纪六十年代初，造船大国日本率先将衬垫焊应用于船体建造中，并取得显著效果。
衬垫焊材料种类繁多，有水冷铜块、焊剂、黄砂、玻纤布、水玻璃粘结固化材料和耐高温的陶质材料，其中陶质衬垫以其优良的成形性能和工艺适应性，在衬垫焊技术中占主导地位。
陶质衬垫焊在中国工业生产中出现始于二十世纪八十年代，一些大的船厂为了提高焊接效率，缩短造船周期，大力投入技术改造，依靠进口设备和材料在船体建造中逐步推广应用。
进入九十年代，CO2焊陶质衬垫完全国产化，相配套的设备和工艺日趋完善，陶质衬垫焊方法在船厂广泛应用。
据我国造船业一九九九年度统计，陶质衬垫耗量达六十五万米以上。
造船业的大规摸应用促进了陶质衬垫焊方法在其它行业的推广。
目前，在钢箱结构桥梁、压力容器、管道工程、建筑结构、化工机械、冶金机械等制造业中，陶质衬垫需求呈节节上升趋势。
为了帮助更多的焊接工作者了解和掌握陶质衬垫焊方法，本公司根据多年来研究开发陶质衬垫的体会和大量用户的反馈信息，总结整理出这篇论文。
我们希望本论文有助于用户选用合适的衬垫产品，也为广大焊接同仁在进行工艺方案设计和质量分析时提供有益的参考;同时，为了开发更多更好的焊接新工艺新产品，我们更期望在同行中起到抛砖引玉的作用，共同为我国的高效焊接事业做出贡献。
2天高系列陶质衬垫天高焊接有限责任公司与广大用户共同努力，在生产实践中培育了许多成熟的陶质衬垫焊工艺方法，如何选用不同规格型号的衬垫材料，最好是了解衬垫焊的基本知识，再结合自身焊接生产的特点，触类旁通。
陶瓷衬垫法钢板对接焊缝焊接技术探讨
裂纹
去除
裂纹部分选用碳刨去除，然后用手工焊或CO2
半自动焊修补
19
结束语
▪ 经过对问题缺陷的产生位置原因分析和试验，
让我们清楚知道欲速则不达的道理，认真仔细执 行焊接工艺，才能达到良好的焊接效果。这些浅 而易懂的道理需要我们每一个工作岗位的工作人 员进行思考，特别是每一位焊接工人、检测、监 理等工作人员共同遵守和执行，将提供优质、高 效的产品，做我们的工作出发点。
4、拼缝坡口已安装好衬垫后，应立即开始焊接并连续一次完成，第 二层的焊接随即应马上进行以防止打底层的焊缝难以承受焊接应 力而形成裂纹。
18
工艺工法
▪ 焊接结束后，焊工需去除焊缝背面陶瓷衬垫，并检查背面焊
缝是否符合要求，进行必要的修补，修补标准见表4。
表4
缺陷种类
修补标准
修补要领
焊缝不成形 不成形部分修补
5
问题的提出
▪ 在工程实例中，我们往往会发现，由于规范要求的不同， 同一条焊缝，采用不同的检测方法，检测结果略有不同。 超声检测可以通过，达到检测要求。而射线检测确会出 现30%～50%甚至更多的不合格。行业里常常有人会说这 是陶瓷垫片的质量通病。这真是质量通病吗？我们以怀 疑的态度，做些比对试验，探其究竟。
▪ 经典焊缝比对试验表 表1
序号 焊缝名称 缺陷特性
备注
1 YD2-17-3 密集性气孔
拍片已知
2 YD2-17-1 未融合
拍片已知
3 YD1-16-1 肉眼可见咬边
外观检查判断
4 YD2-18-1 肉眼可见未融合
外观检查判断
5 YD2-17-4 距YD2-17-3,300㎜位置假 外观检查判断 设密集性气孔焊缝
陶瓷衬垫法钢板对接焊缝焊接技术探讨
THANKS
感谢观看
传统焊接方法的局限性
传统焊接方法在某些特定条件下存在一定的局限性，如难以 保证焊接质量、生产效率低下等问题，而陶瓷衬垫法钢板对 接焊缝焊接技术的出现为解决这些问题提供了新的解决方案 。
技术应用领域
建筑行业
陶瓷衬垫法钢板对接焊缝焊接技术在 建筑行业中广泛应用于钢结构的焊接 连接，提高了建筑物的稳定性和安全 性。
钢板对接焊缝焊接技术的应用场景
建筑行业
用于钢结构建筑、桥梁 、高层建筑等结构的焊
接连接。
船舶制造
用于船体结构的焊接连 接，要求高强度、耐腐
蚀。
汽车制造
用于汽车车架、底盘等 部件的焊接连接，要求
高精度、高强度。
压力容器
用于制造石油化工、核 工业等领域的压力容器 ，要求高强度、耐高压
。
04
CATALOGUE
来确保焊接效果。
05
CATALOGUE
技术发展与展望
当前技术发展状况
陶瓷衬垫法钢板对接焊缝焊接 技术已广泛应用于各种工程领 域，如建筑、桥梁、船舶等。
当前技术已实现了高效、高质 量的焊接效果，提高了结构的 安全性和稳定性。
焊接工艺和材料不断改进，提 高了焊接质量和效率，降低了 生产成本。
技术发展趋势与展望
艺和材料。
技术发展面临的挑战与对策
技术更新换代
随着技术的不断进步，需要不断 更新焊接设备、工艺和材料，以 满足更高的生产要求。
技能培训
随着焊接技术的不断智能化和自 动化，需要加强技能培训和技术 交流，提高焊接工人的技能水平 。
安全生产
焊接过程存在高温、高压等危险 因素，需要加强安全生产管理， 确保工人的人身安全和生产安全 。
陶瓷衬垫和药芯焊丝CO2焊单面焊双面成型工艺在钢管安装中的应用夏磊
陶瓷衬垫和药芯焊丝CO2焊单面焊双面成型工艺在钢管安装中的应用夏磊发布时间：2021-12-03T07:25:05.756Z 来源：基层建设2021年第26期作者：夏磊[导读] 单面焊双面成形是一种高效的焊接技术。
本工程通过现场对钢管安装焊接的应用，证实了该焊接工艺应用于钢管对接的实用性和可行性，对以后类似工程的安装和制作具有一定的参考作用。
中国水电建设集团十五工程局有限公司 710065摘要：单面焊双面成形是一种高效的焊接技术。
本工程通过现场对钢管安装焊接的应用，证实了该焊接工艺应用于钢管对接的实用性和可行性，对以后类似工程的安装和制作具有一定的参考作用。
关键词：单面焊双面成型，陶瓷衬垫；药芯焊丝CO2半自动焊1、前言在压力钢管安装过程中，特别是在引水隧洞直径和重量较大的埋管安装过程中需要对接时，其仰焊、横焊、立焊焊缝多且质量要求严格，一般没有良好操作位置，施焊难度大、劳动强度高。
本文以老挝南欧江六级引水隧洞压力钢管安装对接焊缝为例，阐述用陶瓷衬垫和药芯焊丝CO2半自动焊在钢管对接焊缝施工中的应用技术。
2、焊接方法：由于引水隧洞管外的施工空间窄且工况恶劣，再加上碳刨，施焊时需仰面操作，施工难度大，劳动强度高，造成管道焊接质量无法保证，而焊接质量在很大程度上决定了工程质量，焊接是管道施工的关键环节，焊材、焊接工艺以及焊接设备等是影响焊接质量的关键因素。
因此我们采用CO2的半自动焊和陶瓷衬垫配合对钢管焊接进行单面焊双面成型。
3、陶瓷衬垫药芯焊丝CO2气体保护半自动焊的特点：用于焊接的陶瓷衬垫材料中各组份的重量百分比为：SiO2：40%~60％、Al2O3：30%~45％、Fe2O3：0%~1.2％、MgO和/或CaO：3%~18％、Na2O和/或K2O：1.5%~5％，其孔隙率小于5％，防水抗潮能力强、具有满足焊接要求的脱渣性及物理性能，无论在平焊或立焊位置，其焊缝成形均匀光滑、无气体压坑，能确保焊缝成形质量。
CO2陶质衬垫单面焊双面成型焊接工艺规范
50 100
100
6.1 引熄弧板、定位马的安装 6.1.1 引熄弧板的尺寸为（ 150×100） mm，安装方式见图 6。
150
图 6 引熄弧板的尺寸及安装方式
6.1.2 引熄弧板选用的厚度必须符合表 3 要求
表 3 引熄弧板选用的厚度
拼板板 厚
（ mm）
14≤t ≤16
16＜ t 18＜ t 20＜ t 22＜ t 24＜ t ≤18 ≤20 ≤22 ≤24 ≤26
1、余高过低，用手工焊或 1、余高＜ 1mm 需修补；
CO2 半自动焊加焊，并用砂轮修
磨光顺； 2、余高＞ 5mm 需修补；
2、余高过高，可用碳刨或砂轮
修磨。
焊瘤除去 咬边深度＞ 0.5mm 需 修补
选用碳刨或砂轮修磨； 咬边部分选用手工焊或 CO2 半自动焊修补，并用砂轮修磨 光顺
修补
选用碳刨去除，然后用手工焊 或 CO2 半自动焊修补
CO2 陶质衬垫单面焊双面成型焊接工艺规范
1 范围 本标准规定了 CO2 陶质衬垫单面焊双面成型焊接的焊接前准备、
人员、工艺要求、工艺过程和检验。 本标准适用于 CO2 陶质衬垫单面焊双面成型焊接。可用于焊接
（ 8～ 50） mm 厚度的船用 A、 B、 D 级钢及 AH32、 AH36、 DH32、 DH36 和 EH32、 EH36 高强度钢的平、立、横位 置对接接头和部分角接接头焊缝。 2 规范性引用文件
电弧电压 （ V） 24~26 26~28
28~30
6.3.2 CO2 陶质衬垫单面焊立对接焊接参数见表 5
表 5 单面焊立对接焊接参数
图示
焊丝直径 焊道 焊接电流
（ mm）
（ A）
CO2陶瓷衬垫焊通用工艺
安徽鸿路钢结构（集团）股份有限公司 二 0 一二年十月一日
1
CO2 陶瓷衬垫焊通用工艺
1、概述
半自动 CO2 气体保护焊单面焊双面成型工艺是一种高效的焊接方法。它具有
熔敷率高、坡口角度小、装配间隙广、背面不需清根、成型美观、变形小等一系
列优点，在造船业上已越来越得到普及应用。为了推广应用 CO2 单面焊双面成型
启动→提前通气（1—2s）→通电、送丝、引弧（开始焊接）→停止送丝→
5
切断电源（停止焊接）→滞后停气（2—3s）。 应根据焊接施工时需要的焊接电流和实际负载持续率，选用具有合适额定电
流的焊机。焊机应有专人维护，定期检修。 2.4 焊缝的装配
由于双面成型焊是预留间隙的，因此不允许在焊缝上搭焊进行定位。接头的 两侧板材，是靠邦码(卡码)加以固定的。邦码尺寸的确定有三个准则：一是邦码 应有一定的强度，保证装配好的接头不再变形。二是有较大的过焊孔，保证衬垫 和焊枪能顺利通过。三是邦码不宜太重，保证安装工人操作方便。邦码间距的确 定，原则上在保证板缝平整度和足够刚性的情况下尽可能的加大间距，一般以 200-300 ㎜为宜。邦码厚度不宜小于 10 ㎜。通常邦码和焊缝装配成 70 夹角。图 2 为标准邦码图，以供参考。
焊接位置
对接平焊 对接立焊
横焊 平角焊
焊丝直径 ㎜
ф1.2 ф1.2 ф1.2 ф1.2
表 4 CO2 焊接规范表
电流
电压
A
V
180-230
28-32
120-150
24-26
150-200
26-30
160-210
25-30
速度 cm/min
8-12 6-8 13-15 8-12
陶瓷衬垫在铁路货车焊接生产中的应用
陶瓷衬垫在铁路货车焊接生产中的应用摘要：模拟40t轴重矿石车的牵引梁下盖板与枕梁下盖板的对接焊缝形式,采用单面焊双面成型(加陶瓷衬垫)的工艺方法进行试验,并通过对焊接接头的力学性能检验、微观组织观察和分析,证明了该工艺的可行性,现已应用于出口澳大利亚铁路货车的批量生产中。
关键词：陶瓷衬垫；CO2气体保护焊；单面焊双面成形引言为满足国内外铁路货车重载(40t轴重)技术的要求，铁路货车的轴重越来越大，因此，对车体承载焊缝的焊接质量要求也越来越高，其中最重要的就是枕梁与中梁的焊缝。
针对该产品的结构特点，特提出采用半自动熔化极气体保护焊、单面焊双面成形+背面粘贴焊接陶瓷衬垫的方式，在满足焊接质量要求的同时，提高焊接生产效率本文对应用该工艺焊接的试验过程及结果进行了介绍和分析。
一、试验材料本试验模拟40t轴重矿石车的牵引梁下盖板与枕梁下盖板的对接焊缝形式，采用单面焊双面成型(加陶瓷衬垫)的工艺方法进行试验。
陶瓷衬垫是目前船舶制造广泛应用的单面焊衬垫材料，在实芯焊丝COZ气体保护半自动焊与手工焊条电弧焊中应用最为广泛。
加陶瓷衬垫COZ气体保护焊，可单面焊双面成型，无需背面碳弧气刨清根，解决了工件背面清根费时、费力以及碳弧气刨增碳、焊接韧性差等难题，尤其在结构空间狭小、不利于操作且要求焊透的关键部位效果显著，在有效保证单面焊双面成型焊接质量的同时，改善了作业环境、减轻劳动强度、降低成本、提高生产效率，具有显著的经济和社会效益Ca一本试验采用既具有较好的传导性、机械强度和耐高温性同时又对焊缝影响较小的氧化铝陶瓷衬垫。
焊接试板采用与产品材质一致的Q450NQR1高强度耐候钢，其尺寸为300mmx150mmx12mm，坡口采用机械加工，无钝边。
从强制成形单面焊基本过程及其特点出发,叙述了强制成形单面焊的实现条件及陶瓷衬垫CO2气体保护单面焊工艺要点,介绍了陶瓷衬垫CO2气体保护单面焊接工艺实验及接头的力学性能,根据CO2电弧特征及单面焊工艺过程特点,结合工艺试验,分析和讨论了主要的焊接规范参数和焊接工艺因素对陶瓷衬垫CO2气体保护单面焊接工艺过程及背面焊缝成形的影响。
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探讨陶瓷衬垫CO2焊与埋弧焊工艺在长直缝焊接中应用摘要：长直焊缝在高层建筑钢结构对接焊中大量存在，采用陶瓷衬垫co2焊打底+埋弧焊填充、盖面的焊接工艺，省去碳弧气刨背面清根，焊接效率高，焊缝成形美观。
通过对焊接接头的力学性能检验、微观组织观察和分析，证明了该焊接工艺的可行性。
关键词：陶瓷衬垫；co2焊；埋弧焊；单面焊
陶瓷衬垫是目前广泛应用的单面焊衬垫材料，尤其在co2半自动焊中应用最为广泛。
埋弧焊是一种高效、高自动化的焊接技术。
在高层建筑钢结构的制作过程中，大量的中厚板对接或管体制作都可采用埋弧焊焊接。
单纯的陶瓷衬垫埋弧焊因电弧燃烧及焊缝成形是在焊剂之下进行，无法进行实时观察，焊丝无法摆动，在长直焊缝打底焊时容易因装配间隙等问题而出现电弧跑偏、击穿、未融合等缺陷。
为此，我们尝试将陶瓷衬垫co2焊打底+埋弧焊填充、盖面的焊接工艺应用于高层建筑钢结构长直焊缝的焊接。
陶瓷衬垫co2焊打底焊无需背面碳弧气刨清根，解决工件背面清根费时、费力，碳弧气刨增碳，焊缝韧性差等难题， co2焊还可以实时观察焊缝熔合情况，避免焊接缺陷产生；同时利用埋弧焊高效、高自动化的优势，降低成本，减轻工人劳动强度。
本文对应用该焊接工艺焊接的对接接头的试验过程和试验结果进行了介绍和分析。
1试验方法和材料
1.1试验方法
装配形式见图1，试板尺寸为300mm×200mm×20mm，坡口为机
械加工而成。
焊接前使用角向磨光机将坡口内侧及边缘20mm范围内打磨至出现金属光泽，做到无油、无锈、无水分。
然后将试板两侧点焊固定，保证装配间隙3～4mm，反变形5～6°，焊好拘束板。
作为熄弧板和引弧板的拘束板尺寸为200mm×50mm×6mm。
焊好拘束板后贴好陶瓷衬垫。
先进行co2焊打底，再由埋弧焊焊至结束。
试验环境温度27℃，试板焊前不预热，层间温度≤150℃。
焊后将试板静置24进行外观检查及超声波探伤。
然后进行拉伸、侧弯、冲击、硬度等试验，并使用大型金相显微镜对接头组织进行观察。
1.2试验材料
试验用母材为高层建筑用钢q345gjc，板厚20mm，其成分及性能列于表1。
其成形槽宽度为10mm，深度为0.4mm，适用于co2对接焊。
陶瓷衬垫底部中央划有一条红线，用于粘贴时与焊缝找正对中。
陶瓷块两侧的铝箔上沿衬垫长度方向分布着一些小孔，作为焊接时的排气孔，使用前经120℃左右烘焙1～1.5h，随烘随用。
1.3焊接设备、焊材及工艺参数
焊接设备、焊材及工艺参数见表2。
打底co2焊和填充盖面埋弧焊用焊丝，根据等强匹配原则分别选用h08mn2sia（ 1.2）和h10mn2（ 4.0）。
在埋弧焊剂的选用中，考虑到焊接线能量较高，若用普通熔炼型焊剂（如431）则熔池上部熔化的焊剂可能呈现剧烈的翻腾状态，焊剂不能完全覆盖弧光而
在焊缝金属中出现夹渣，甚至裂纹等缺陷，故选用烧结型焊剂
sj101，不但可避免以上问题的出现，而且能使焊接接头获得更优的综合力学性能。
sj101焊剂使用前需350℃烘焙1.5h。
2试验结果及分析
2.1焊接接头融合情况
图3为焊接接头的融合情况，可看出焊缝背面及正面余高和熔宽都均匀合适，无成形缺陷。
陶瓷衬垫co2焊打底时，由于陶瓷衬垫是不导电的，因此焊速不宜过快，否则熔池不连续，易出现熄弧，造成焊接过程不稳定[1]。
同时在焊接过程中，焊丝应做适当摆动，在边缘处停留一下，这样可有效防止未熔合缺陷的产生。
按照
gb/t11345规定进行超声波探伤，结果为i级。
2.2力学性能
焊接接头力学性能测试结果见表3，各项指标均满足
gb/t19879-2005要求。
接头拉伸试验断在母材上。
不同位置的冲击试验结果表明，熔合线及haz区的冲击功最低，但也都远高于国家标准要求。
2.3焊接接头的硬度分布
焊接haz的硬度是反映钢种焊接性的重要标志之一，比碳当量更为准确[2]。
按照gb2654-89《焊接接头及堆焊金属硬度试验方法》对焊接接头硬度进行了测定。
试验的接头试样在磨床上将两个接头端面磨至相互平行，然后用4%硝酸酒精腐蚀15s，对接头的焊缝区、熔合线、haz进行划分，以便确定最高硬度点出现的位置。
焊接接
头硬度试验划线示意如图4，焊接接头硬度分布见图5。
通过观察发现，距试板上下表面各2mm的线1、3及试板中心线2处的最高硬度都出现在热影响区的粗晶区。
且呈现线1硬度>线2硬度>线3硬度的分布。
这主要是由于后焊层对前焊层的热处理作用造成的。
按图3焊接接头融合情况照日本焊接学会制定的参考性标准（aws-135），q345gjc类钢的最大允许硬度应小于390hv10，本试验接头的最大硬度为256hv10，满足要求，表明q345gjc在本焊接工艺下淬硬倾向及冷裂纹敏感性很小，从而使得使用中出现氢致裂纹及应力腐蚀裂纹的危险性大大降低。
2.4焊接接头的显微组织
图6为打底焊熔合线处的金相照片。
母材a处组织为铁素体带和珠光体带间隔分布，晶粒细小；焊缝b处没有出现普通焊缝常有的铸态组织，而是细密的铁素体粒+少量珠光体粒。
图7为打底co2焊和填充埋弧焊的熔合情况照片。
a处为打底焊；b处为埋弧焊，b 处为铁素体+伪珠光体组织。
由图6、7可看出，作为焊缝的薄弱部位———打底焊处，熔合情况良好，组织细密，这为焊接接头的优良力学性能提供了保障。
3结语
对于高层建筑钢结构长直焊缝的焊接，采用陶瓷衬垫co2焊打底+埋弧焊填充、盖面的焊接工艺，焊接效率高，焊缝成形美观，焊接接头综合力学性能优良。
我们将该焊接工艺应用于部分钢结构长直焊缝的生产，取得了很好的效果。
参考文献：
[1]杜学铭，张建强.陶瓷衬垫co2气体保护单面焊接工艺的研究[j].航海工程，2002，（1）：23-24.
[2]张文钺.焊接冶金学（基本原理）[m].北京：机械工业出版社，2002.。