手工鎢極氬弧焊在大口徑長輸管道中的應用

吳穎東

摘要：長輸油氣管道焊接，采用鎢極氬弧焊打底，可提高焊接質量、控制焊接成本、提高管道焊接施工效率、提高一次焊接合格率具有顯著效果。焊接工作人員，應掌握鎢極氬弧焊打底焊接技術，為提高管道施工質量奠定基礎。

關鍵詞：手工、鎢極氬弧焊、大口徑、長輸管道、應用

引言：手工鎢極氬弧焊（簡稱TIG焊）又稱鎢極惰性氣體保護焊，和焊條電弧焊一樣，是一種非常普遍的焊接方法，我國一般常用在異種鋼材和薄壁板的焊接上，在壓力管道工程的應用中，主要用在站場工程的小口徑管材的焊接，鮮有使用在大口徑長輸管道的焊接中。

1手工鎢極氬弧焊的工藝參數選擇及應用

手工鎢極氬弧焊的主要焊接工藝參數有電弧電壓、鎢極直徑、焊接電流、焊接速度、電源種類、噴嘴直徑、端部形狀、鎢極伸長長度、噴嘴與焊件間的距離及氬氣流量等。選擇合理的焊接工藝參數是保證焊接質量的重要措施，對新材料或沒用使用過的材料，一般應先進行材料的焊接工藝評定，評定合格后，才可按評定合格的焊接工藝參數施焊。焊接工藝參數主要是根據不同的被焊金屬、焊件厚度以及結構形式而進行合理地選擇。

1.1接頭設計

采用普通V形坡口，外對口器組對，間隙比常規間隙稍大，焊前必須將工件坡口及內外壁兩側各50mm范圍內的鐵銹、水、油污等清理干凈，否則易出現氣孔及裂紋等缺陷。焊接現場必須有可靠的擋風措施，以免影響保護效果。

1.2焊接電流

焊接電流是最主要的工藝參數，在其他條件不變的情況下電弧能量與焊接電流成正比，焊接電流越大可焊接的材料厚度越大。因此，焊接電流是根據所焊的材料性質，厚度和接頭的空間位置來選擇。焊接電流過大或過小都會使焊縫形成不良或產生焊接缺陷。

當焊接電流增加時熔深增大，而焊縫寬度與余高只稍有增加。當焊接電流很大時，一定直徑的鎢極上電流強度相應也很大，使鎢極端部溫度達到或超過鎢極的熔點，此時可看到鎢極端部出現融化現象而且很亮。當焊接電流繼續增大時，融化了的鎢極在端部形成了一個小尖狀突起逐漸變大形成熔滴，電弧隨熔滴尖端漂移很不穩定，這不僅破壞了氬氣保護區使熔池被氧化焊縫成型不好，而且熔化的鎢落入熔池后將產生夾鎢缺陷。另外，過大的焊接電流還容易產生焊穿和咬邊缺陷。

1.3電弧電壓

當弧長增加即電弧電壓增加時，焊縫熔寬和加熱面積都略有增大，而熔深稍有減小。但當電弧太長時容易引起未焊透并使氬氣保護效果變差，電弧也不能太短，太短很難看清熔池，而且送絲時也容易碰到鎢極而引起短路使鎢極收到污染加大鎢極燒損，還容易造成焊縫夾鎢，通常使弧長近似等于鎢極直徑。

1.4焊接速度

焊接時焊縫獲得熱輸入反比與焊接速度。在其他條件不變的情況下焊接速度越小熱輸入越大，焊接速度明顯著影響焊縫的形成，焊接速度增加熔深和熔寬均減小。焊接速度太快時容易產生未焊透，焊縫高而窄，并且兩側熔合不好等缺點;焊接速度太慢時焊縫很寬，還可能產生焊漏、燒穿等缺點。手工鎢極氬弧焊時，通常都是操作根據熔池的大小、形狀和兩側熔合情況隨時調整焊接速度。選擇焊接速度時，應該考慮三個因素。第一點是焊接鋁及其合金、高導熱性金屬時，為了減小焊接變形，應采取較快的焊接速度;第二點是在焊接有裂紋傾向的金屬時不能采用高速焊接;第三點是在非平焊位置焊接時，為了保證較小的熔池避免液態金屬的流失，應盡量選擇較快的焊速。

1.5鎢極直徑及端部形狀

為了減少放射性推薦選用鈰鎢極，鎢極直徑的選擇取決于焊件厚度、焊接電流大小、電流種類和極性。原則上應盡可能選擇小的電極直徑來承擔所需要的焊接電流。此外，鎢極的許用電流還與鎢極的伸長長度及冷卻程度有關，一般鎢極的伸出長度為5-10mm。鎢極的直徑和端部的形狀影響電弧的穩定性和焊縫成型，因此TIC焊應根據焊接電流大小來確定鎢極的形狀。在焊接薄板或焊接電流較小時，為便于引弧和穩弧可用小直徑鎢極并磨成約20度的尖錐角。電流較大時電極錐角小將導致弧住的擴散，同時焊縫成形厚度小且寬度大，大電流焊接時應將電極磨成鈍角或平頂錐形。噴嘴到焊件的距離越遠保護效果越差;噴嘴到焊件距離越近保護效果越好，但影響操作者的視線。通常噴嘴到焊件的距離以2-12mm為宜。為了防止電弧燒壞噴嘴，鎢極端部應突出噴嘴以外，鎢極端頭至噴嘴端面的距離為鎢極伸出長度。伸出長度越小噴嘴與工件間距離越近保護效果好，但過近會妨礙觀察熔池。通常在對接焊縫焊接時，鎢極伸出長度3-4mm較好;在角焊縫時，鎢極伸出長度為7-8mm較好。

2鎢極氬弧焊操作技術要領

焊前將坡口兩側10-15mm內的油污、鐵銹等清理干凈。打磨1mm的鈍邊

焊接引弧部位在焊接方向前5-10mm左右引弧，引弧后控制電弧長度2-3mm，引弧后先不加焊絲，預熱焊接坡口內表面2-3s，待根部鈍邊熔化形成熔池后，即可開始送絲。

焊接鎢極與管子的軸線成90°，焊絲與通過熔池的切線成15°，使填充金屬與鈍邊完全熔化形成明亮清晰的熔池后焊槍均速上移，伴隨連續送絲，焊槍同時做小幅度月牙形橫向搬動。

焊接先從仰焊部位開始，6至9點部位可采用內送絲焊接方法，即焊絲通過坡口間隙進入到坡口背部，焊絲和內壁保持在0-1mm，焊絲拖住熔池持續送絲的焊接，盡量壓低電弧。

仰焊部位送絲時，應有意識地將焊絲往根部“堆”，使管壁內的熔池成形，以避免根部凹坑，焊至平焊時，焊槍略向后傾，焊接速度加快，以避免熔池溫度過高而下墜。

焊接時，給送焊絲的角度應順著保護氣流的方向給送，給送焊絲的位置是熔池前進方向的邊緣點，焊絲端頭接觸熔池邊緣給送，給送的量應該是少而頻，焊絲端頭應始終在氣體保護范圍內，以防氧化。

停弧和收弧時，焊槍不能馬上移開，應停留原處6-8s，繼續送氣保護熔池金屬不受空氣侵襲氧化。

3提升電氣焊中的手工鎢極氬弧焊水平的措施

3.1加強焊接人員技術水平培訓

焊接人員的專業技術能力是確保焊接質量的重要前提之一，技術人員應當對不同的焊接材料以及焊接技術、設備等有全面的認識，在實際的工程中選擇合適的焊接技術方法。而且隨著技術的發展，焊接技術也日新月異，因此技術人員也不應該停滯不前，要積極學習先進的操作理論，在工作中加強技術實踐。公司要定期組織技術人員參與到集體培訓中，獲取更先進的操作技術，幫助技術人員提升自身的能力。

3.2完善手工鎢極氬弧焊技術操作規范

行業內部要完善手工鎢極氬弧焊技術操，利用規范技術約束技術人員的操作。盡管當前手工鎢極氬弧焊技術不斷完善，能夠應用到很多焊接工作中，但是部分技術人員對該技術的操作方法認識不到位，以至于在實操過程中存在一定的技術失誤，影響該技術發揮最大的價值，而且會降低焊接零件的質量。因此需要借助技術操作規范，幫助技術人員明確操作流程以及注意事項，提升工作效率以及質量。

結束語：管道運輸過程中為高壓流動狀態，一旦發生泄漏，就會造成環境污染，燃燒爆炸等事故，管道的焊接質量是確保能否安全運行的前提，所以提高焊接質量就是提高長輸成品油管道安全運行的保障。采用鎢極氬弧焊對長輸管道打底，焊縫合格率可達到95%左右，提高有效工作效率。

參考文獻：

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