氬電聯合焊在不銹鋼厚壁管焊接中的應用

摘 要：本文論述了不銹鋼厚壁管在工程施工中的焊接要求，著重論述了氬電聯焊焊在不銹鋼厚壁管焊接中的應用和質量控制。

關鍵詞：氬電聯合焊；不銹鋼厚壁管；質量控制；

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-03-00-02

不銹鋼厚壁管作為一種工業生產設備，主要用于某些需要耐酸或耐熱的重要管道中，它在改善工藝生產裝置方面起了很重要的作用。焊接作為不銹鋼厚壁管安裝的主要工序，焊接質量的好壞將直接影響到工業生產裝置能否安全有效的運行，因此確保不銹鋼厚壁管的焊接質量就顯得尤為重要。而在工程施工中由于其焊接作業環境的復雜性，自動化焊接較難以實行，在我國工程施工中不銹鋼厚壁管的焊接還是大量使用氬電聯焊，因此研究氬電聯焊在不銹鋼厚壁管中的應用就顯得非常重要。

一、氬電聯合焊的論述

氬電聯焊是由氬弧焊打底和手工焊條電弧焊填充蓋面組成，氬弧焊能有效的保證打底層的質量，提高焊縫的探傷合格率，而手工焊條電弧焊能有效提高焊接生產效率。

（一）氬弧焊論述

氬弧焊是一種氣體保護焊，它有熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種，本文的氬電聯焊講的是非熔化極鎢極氬弧焊（TIG焊），利用難熔的鎢極合金棒作為電極，通過鎢極與工件之間產生電弧，利用氬氣作為保護氣體，使焊絲和熔池之間進行焊接成形的一種焊接方法。該焊接方法有諸多優點：

1、TIG焊做打底焊接時，由于可以連弧焊接，其焊接速度快，質量高，幾乎沒有熔渣出現；

2、TIG焊是明弧焊接，便于焊接控制，適合全位置焊接；

3、TIG焊用鎢極做電極，由于鎢極熔點極高，非常穩定，保證了焊接電弧的穩定，從而也使焊接過程非常穩定；

4、TIG焊使用氬氣做為保護氣體，氬氣是惰性氣體，它很穩定，并由于其密度比空氣大，保護效果很好，不容易出現氣孔和合金元素燒損的現象，保證了焊縫的質量。

（二）手工焊條電弧焊論述

手工焊條電弧焊是以焊條為電極和填充金屬，并且通過焊條上藥皮的冶金反應產生保護氣體從而保護焊接熔池的一種焊接方法。本文主要論述不銹鋼焊條的焊接，不銹鋼厚壁管焊接中不銹鋼焊條填充和蓋面時一般采用滅弧焊的方法進行焊接，從而更好的保證焊接質量。

二、焊接性分析

由于不銹鋼熱膨脹率、導電率均與碳鋼及低合金剛差別較大，且熔池流動性差，在不銹鋼厚壁管仰焊位置焊接時其操作難度大，對管道內外表面的成形要求很高，不允許有較大的內余高，也不允許出現內凹，焊接完成后一般還要進行PT或RT檢測，對不銹鋼厚壁管質量要求非常高。

三、焊接準備

焊接準備主要從人、機、料、法、環、檢六個方面進行準備。

（一）人

焊工作為焊接的直接操作者，在從事不銹鋼厚壁管焊接時，焊工必須通過相關焊工資格項目的考試，并且其焊工資格的維護必須符合相關焊工管理的規定，其資格項目必須有效。再者在疑難位置焊接時必須選用焊接技能好，焊接經驗豐富的焊工進行，以最大限度保證質量。

（二）機

氬電聯焊的焊接設備主要是焊機（常關注的是電流顯示器，氬弧瓷噴嘴大小，鎢極材質和大小的情況）、焊條保溫桶、干濕溫度計以及不銹鋼刷等輔助工具。焊機、焊條保溫桶、干濕溫度計必須通過相關檢定，相關焊接設備必須工作正常。嚴禁使用碳鋼刷，碳鋼切割片，碳鋼磨光片在不銹鋼上進行作業。

（三）料

不銹鋼厚壁管焊接主要材料就是不銹鋼管、不銹鋼焊絲、不銹鋼焊條，氬氣。焊接前相關材料必須具備相關質量證明文件，并根據相關標準要求進行檢查，如不銹鋼管和不銹鋼焊絲沒有污染，不銹鋼焊條藥皮完好，標識是否清楚，氬氣純度是否滿足工藝要求。對材料的把關可從源頭上保證焊接質量。

（四）法

焊接工藝是不銹鋼厚壁管焊接的指導性文件，正式工程施焊前必須根據標準要求進行焊接工藝評定、并根據工藝評定編制焊接工藝卡，嚴格執行焊接工藝參數是焊工的職責，在焊接過程中根據需要在工藝范圍內合理調整焊接參數，以保證焊接的順利進行。

（五）環

焊接環境主要指焊工操作環境和焊口周邊環境，當處于較為復雜的焊接操作環境時，應該選擇經驗豐富的焊工進行焊接操作，焊接環境溫度和濕度，所處環境的風速等必須滿足工藝上的要求。當焊件溫度過低時禁止焊接或加熱焊件后再進行焊接；焊接環境濕度大于90%時也要禁止焊接；大風天，大雪天焊接時要做相關防護或禁止焊接操作。

（六）檢

正式施焊前，焊工和質量檢查人員務必對焊接前的所有要素進行檢查，包括對焊接工藝文件，焊工資格項目，焊條保溫桶的通斷情況，坡口形式（根據管子壁厚決定坡口的具體形式），坡口質量（坡口兩側15mm范圍內油污清理，有必要時進行坡口PT檢測），坡口組對（組對間隙，錯邊量等），焊接環境溫度和濕度，充氬情況，定位情況等進行系統檢查，檢查合格后方可進行正式焊接。

四、焊接操作

管道焊接具有平、橫、立、仰四個焊接位置，焊接前先將管道內的空氣排干凈。焊接時在離6點位置5mm左右處起弧，焊接操作過程中注意保持氬弧弧長，弧長直接關系到氬弧挺度，關系到氬氣的保護效果。弧長不穩，焊縫就有可能被氧化；在不同的焊接位置一定要把控好焊槍的操作角度并保持鎢極垂直于管子軸心；焊絲在送絲時要注意送絲速度和角度，焊絲不要觸及鎢極，也不要退出氣體保護范圍。引弧和收弧是最容易影響焊接質量的地方，焊工務必熟練掌握引弧收弧操作。焊條填充蓋面時可采用滅弧法進行焊接，可較好的保證焊接質量。

五、焊接質量控制

（一）TIG焊常見焊接缺陷及預防

1）未焊透：焊接速度過快、鈍邊過大、焊接電流過小、組對間隙過小等原因均可能產生未焊透缺陷。因此保持正常焊接速度、組對間隙控制在3到4mm左右、選擇合適的焊接電流就可以避免未焊透缺陷；2）焊縫氧化：主要是管道內外氬氣保護不好造成焊縫氧化，選擇合適的氬氣流量、組對間隙用水溶紙貼嚴實等方法可減少焊縫氧化；3）夾鎢：當鎢極承載電流能力過小，通過的焊接電流過大時就可能造成鎢極熔化掉入熔池形成夾鎢，選擇合適的鎢極和合適的焊接電流可以減少夾鎢的產生

（二）焊條電弧焊的常見焊接缺陷及預防

1、氣孔：焊條不良或潮濕、焊件有水分油污或銹、焊接速度太快、電流太強、電弧長度不適合、金屬冷卻過速等均可能產生氣孔，通過選用適當的焊條并烘干、焊接前清潔被焊部份、降低焊接速度使內部氣體容易逸出、調整適當電弧長度、施行適當的預熱工作等可減少氣孔的產生；

2、咬邊：電流太強、焊條不適合、電弧過長、操作方法不當、母材不潔、母材過熱等均可能產生咬邊，通過使用較低電流、選用適當種類及大小之焊條、保持適當的弧長、采用正確的角度，較慢的速度，較短的電弧及較窄的運行法、清除母材油漬或銹、使用直徑較小之焊條等方法可以減少咬邊的產生；

3、夾渣：前層焊渣未完全清除、焊接電流太低、焊接速度太慢、焊條擺動過寬均可能產生夾渣，通過徹底清除前層焊渣、采用較高電流、提高焊接速度、減少焊條擺動寬度等方法可以減少夾渣的產生；

4、未焊透（在此主要是層間未焊透）：焊條選用不當、電流太低、焊接速度太快均可能產生未焊透缺陷，通過選用較具滲透力的焊條、使用適當電流、改用適當焊接速度等方法可以減少該缺陷產生。

六、結論

本工藝利用了TIG焊電弧穩定、控制性好、焊接質量優的特點進行打底焊，再利用焊條電弧焊焊接生產效率高的特點進行填充和蓋面焊接，這種高質量和高效率的組合非常適合在工程施工中不銹鋼厚壁管的焊接施工。

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