一、前言
在壓力容器製作安裝過程中， 焊接是關鍵環節， 焊接品質直接影響到產品的使用壽命和安全性。 為了保證焊接品質， 施工中的清根處理是保證焊縫熔透成型的重要工藝措施。
在雙面焊接時， 首先對坡口一側的焊口進行焊接， 焊後再對另一側的焊口進行清根處理， 以清除背面焊根及清除焊縫中的缺陷， 如果清根不徹底， 將影響焊接品質並引起安全事故。
目前， 現有的清根技術通常採用碳弧氣刨、角磨砂輪機、等離子弧清根方法， 其中:角磨砂輪機、碳弧氣刨是傳統方法， 在工程中應用較為廣泛，
二、清根的三種方法簡介
1）碳弧氣刨
碳弧氣刨是利用碳棒與工件之間產生的電弧將金屬熔化， 並用壓縮空氣將其吹掉， 實現在金屬表面溝槽加工的方法。 碳弧氣刨清根是目前焊接施工中應用最為廣泛的方法。
碳弧氣刨的優點：
◆適合於清除大量/大面積的金屬
◆設備簡單， 對於大部分焊接接頭有良好的可達性
◆設備便宜
碳弧氣刨的缺點:
◆手工操作對工藝規範很難掌握， 清根後的焊縫往往寬窄不一， 深淺不勻， 容易產生結碳現象（不少國外用戶， 禁止在不銹鋼材料上使用碳弧氣刨）。 尤其是對自動焊的單V型坡口， 清根後的坡口形狀和尺寸很難保證， 直接影響到焊縫品質和焊接效率的提高。
◆是碳弧氣刨清根產生的雜訊、煙氣對環境污染嚴重， 不利於環保。
◆刨後的不銹鋼表面必須將增碳的表面(對耐腐蝕性能有害)全部打磨清除。
◆所用碳棒燒損快， 不能連續作業， 工效低， 施工成本高。
2)砂輪磨削
砂輪磨削是一種機械切削的加工方法。
砂輪磨削的優點：
◆可以用於大部分金屬材料
◆適應性比較靈活。
◆磨削後坡口表面光滑， 無氧化層增碳的現象出現。
砂輪磨削的缺點：
◆由於手工打磨操作， 受人為因素影響較大， 很難保證坡口形狀和尺寸。
◆由於砂輪磨削難以實現自動化的作業， 勞動強度大， 雜訊高， 粉塵多， 工作環境惡劣。
3）等離子氣刨
等離子弧氣刨是利用高溫高速的等離子流來加熱， 將局部金屬熔化並吹除， 形成切口， 無滲碳現象伴隨。
等離子氣刨的優點：
◆可以用於任何金屬材料
◆刨後的溝槽， 焊接前僅需少量或不需清理。
◆由於刨後的表面清潔， 無任何增碳， 等離子氣刨特別適合於鋁和不銹鋼材料。
◆比碳弧氣刨雜訊低10db
◆比碳弧氣刨時的煙塵發生量少
◆由於刨後不增碳，
等離子氣刨的缺點：
◆可能需要額外的保護設備
◆刨的深度和可達性受所用的等離子槍限制
◆設備的可移動性差， 消耗品更昂貴(鎢極、等離子噴嘴等)
◆高的操作電壓， 更容易發生電擊傷害
三、等離子氣刨與碳弧氣刨的成本比較
上表為電流 150A 等離子氣刨和Φ8mm 碳棒氣刨的對比
四、如何開始等離子氣刨
1）選擇設備
開始等離子氣刨前， 第一步是選擇等離子設備。 大多數的等離子設備製造商都能提供配套的等離子氣刨噴嘴。
等離子氣刨噴嘴的嘴孔直徑比切割噴嘴大一些。
等離子氣刨電源的要求。 多數情況下， 等離子氣刨要在 100A 電流以上完成。 在更低的電流下氣刨， 去除金屬的效率低， 而刨槽小。
由於等離子氣刨時， 電弧是與工件表面是傾斜的， 電弧較長。 等離子氣刨就需要比等離子切割更高的電壓。
如當採用 120A 電流氣刨時， 電壓需要 200V 甚至以上。 這就對等離子切割電源提出了比較高的要求。
2）氣體選擇
等離子氣刨可以使用包括空氣， 氮氣， 氧氣， 氬氣/氫氣等其它混合氣體。
氬氣/氫氣混合氣能夠在鋁和不銹鋼表面提供清潔，明亮，光滑的溝槽。氬氣+氫氣的混合氣體通常是最好的選擇，它能提供最高的金屬去除效率，而不在金屬表面生成夾雜物。
氮氣能夠延長氣刨部件的壽命，並在碳鋼和不銹鋼表面生成可接受的品質。氮氣作為等離子氣時，金屬去除率稍低。
空氣作為等離子氣以最低的成本在碳鋼，不銹鋼，鋁表面提供可接受的品質。
當使用雙氣體槍時，第 2 種氣體最好也是惰性氣體，氬氣最為適宜，氮氣也可使用。
推薦的等離子氣刨氣體
3）操作的要求
最佳的槍與工件表面的夾角為 35~40°,電弧長度為 12.5~25mm。
等離子氣刨單道清除的金屬有限，如 150A 時，單道清除的金屬溝槽不超過 8mm。更深的溝槽應採用多道氣刨獲得。
典型的操作條件對刨槽形狀的影響
五、總結
等離子氣刨比碳弧氣刨更清潔、環保，能夠提高清根的品質。特別是對於不銹鋼和鋁合金，能夠降低直接成本和間接成本。
氬氣/氫氣混合氣能夠在鋁和不銹鋼表面提供清潔，明亮，光滑的溝槽。氬氣+氫氣的混合氣體通常是最好的選擇，它能提供最高的金屬去除效率，而不在金屬表面生成夾雜物。
氮氣能夠延長氣刨部件的壽命，並在碳鋼和不銹鋼表面生成可接受的品質。氮氣作為等離子氣時，金屬去除率稍低。
空氣作為等離子氣以最低的成本在碳鋼，不銹鋼，鋁表面提供可接受的品質。
當使用雙氣體槍時，第 2 種氣體最好也是惰性氣體，氬氣最為適宜，氮氣也可使用。
推薦的等離子氣刨氣體
3）操作的要求
最佳的槍與工件表面的夾角為 35~40°,電弧長度為 12.5~25mm。
等離子氣刨單道清除的金屬有限，如 150A 時，單道清除的金屬溝槽不超過 8mm。更深的溝槽應採用多道氣刨獲得。
典型的操作條件對刨槽形狀的影響
五、總結
等離子氣刨比碳弧氣刨更清潔、環保，能夠提高清根的品質。特別是對於不銹鋼和鋁合金，能夠降低直接成本和間接成本。