自動等離子弧焊機用于不銹鋼容器焊接

梅應虎 張東輝

（液化空氣（杭州）有限公司 杭州）

一、3～8 mm板厚奧氏體不銹鋼容器的縱縫和環(huán)縫焊接

目前，奧氏體不銹鋼容器在食品、醫(yī)藥、化工和空氣分離等設(shè)備制造領(lǐng)域占有一定比例。自動等離子弧焊機具有高效率、高質(zhì)量的特點，非常適合3～8 mm板厚奧氏體不銹鋼容器的焊接。液化空氣（杭州）有限公司從法國液化空氣焊接有限公司引進1臺自動等離子弧焊機（PlasmaManager Installation），以提高3～8 mm板厚奧氏體不銹鋼容器的焊接工藝。焊機由十字架、MANAGER型控制系統(tǒng)（操作臺和控制箱）、NERTAMATIC 300 TR型焊接電源箱、機頭升降箱、焊炬、送絲機、噴嘴冷卻水箱、離子氣流量調(diào)節(jié)箱、視頻單元、焊接滾輪架和氣托等組成。

1.焊接工藝

3～8 mm板厚奧氏體不銹鋼容器縱縫和環(huán)縫的焊接，采用小孔型等離子弧焊工藝。第一焊道是主焊道，利用穩(wěn)定電流形成小孔效應，在焊接過程中添加焊絲；第二焊道是輔助、可選焊道，利用脈沖電流形成小孔效應，在焊接過程中不添加焊絲，脈沖等離子弧焊工藝，兼有脈沖電弧焊和等離子弧焊的雙重優(yōu)點，可以獲得更加致密、有規(guī)則波紋的焊縫。

2.焊前準備

（1）工件待焊區(qū)域必須清理干凈。

（2）縱縫和環(huán)縫焊接均采用無間隙的I型坡口（無需加工的坡口形式），坡口斷面應平直、無凹坑和毛刺缺陷，坡口間隙和錯邊量理論上是0，因此均應嚴格控制在0.5 mm以內(nèi)。

（3）采用不添加焊絲的手工氬弧焊工藝對工件進行點固焊，點固焊長度為20 mm、間隔為50 mm。

（4）在工件下方，安裝氣托并連接氣托保護氣，氣托安裝質(zhì)量優(yōu)劣，直接影響背面焊縫的保護。

（5）選擇直流正極性接法（工件接電源正極，焊炬電極接電源負極）。

（6）安裝并清潔焊絲盤，焊絲為直徑1 mm的不銹鋼焊絲。

3.氣體選擇與設(shè)定（表1）

高純氬氣除具備惰性氣體特性外，還具有所需電弧電壓低、容易引弧且穩(wěn)定的優(yōu)點，適合作為離子氣和背面焊縫保護氣；氬氫氣是還原性焊接混合氣，含有少量氫氣的氬氫混合氣具有一定化學還原性，可獲得光亮的焊縫外觀成形，而且其具有熱輸入高的優(yōu)點，在相同焊接電流條件下可獲得較快的焊接速度，因此氬氫混合氣適合作為小孔熔池和正面焊縫保護氣。

表1 氣體選擇與設(shè)定

4.起弧與收弧

對于縱縫焊接的起弧和收弧，應分別在預先安裝的起弧板、收弧板上進行；對于環(huán)縫焊接的起弧和收弧，則只能在焊接參數(shù)上分別采用緩升焊接電流與離子氣流量、衰減焊接電流與離子氣流量的方法進行。

表2 304不銹鋼主要焊接參數(shù)

5.焊接參數(shù)

小孔熔池的直徑由焊接電流、離子氣流量、焊接速度、工件材料和板厚共同決定。對于一定材料和板厚的工件，焊接電流或離子氣流量過大或焊接速度過小，會導致小孔熔池直徑過大、液體金屬容易滴落；焊接電流或離子氣流量過小，或焊接速度過大，則小孔熔池無法形成。在這兩種情況下，都無法得到預期焊縫。因此，焊接電流、離子氣流量和焊接速度等3個參數(shù)應相互匹配。此外，電弧電壓和送絲速度，對于預期焊縫的獲得也很重要。

小孔型等離子弧焊工藝的缺點是可變焊接參數(shù)多、焊接參數(shù)匹配區(qū)間狹窄和焊接參數(shù)調(diào)整復雜。為此，針對板厚為5 mm、6 mm、8 mm的304不銹鋼容器縱縫和環(huán)縫焊接，經(jīng)過多次反復實踐，總結(jié)、歸納并優(yōu)化了該工藝的焊接參數(shù)（表2）。這些焊接參數(shù)的獲得，對于奧氏體不銹鋼容器焊接至關(guān)重要。

二、焊接效果

（1）焊縫外觀檢驗結(jié)果。焊縫成形良好（焊縫與母材圓滑過渡，焊波均勻、致密，焊接接頭勻直），且不存在任何咬邊、焊瘤、凹陷、焊接變形、表面氣孔、表面裂紋和表面夾渣等缺陷。

（2）射線探傷檢驗結(jié)果。焊縫為I級焊縫，且不存在任何未焊透、未熔合和裂紋等缺陷。

綜上，選用的焊接工藝、焊接參數(shù)和焊接設(shè)備，已達到預期理想的焊接效果。

液化空氣（杭州）有限公司使用自動等離子弧焊機，已完成大量奧氏體不銹鋼容器的焊接工作，取得了良好經(jīng)濟效益和社會效益，以高品質(zhì)的焊接質(zhì)量，贏得國內(nèi)外客戶和第三方檢驗機構(gòu)的好評。