單陰極鎢極氬弧焊工藝生產不銹鋼焊管方法

 單陰極鎢極氬弧焊也就是通常提到的鎢極氬弧焊。其規范參數有：電流種類，極性的選擇，焊接電流，電弧電壓，焊接速度，鎢極直徑與形狀，保護氣流量及噴嘴孔徑等。這些參數選定的合適與否對保證焊縫成型有不同影響。

 鎢極氬弧焊填充或不填充焊絲，對焊縫成型有著很大的差異，要根據焊接的實際情況來加以選擇。

 焊接電流是鎢極氬弧焊的主要規范參數，可根據焊件的材料與厚度來確定。電流選得過大，易引起咬邊、焊漏等缺陷；電流太小，又易造成焊縫未焊透。

 確定了焊接電流后，選定焊接速度和電弧電壓時，要考慮到對焊件的熱輸人和熔池加熱斑點面積（即能量密度）這兩個因素。為了盡可能以小的線能量實現焊接，應采用短弧并匹配合適的焊接速度，以保證焊縫成型質量。

 在確定保護氣流量和噴嘴孔徑時要考慮到焊接電流、弧長、電極伸出長度、焊接速度，以及焊接接頭形式等因素的影響。

一、電流種類及極性的選擇

根據被焊接材料，選用合適的焊接電源，如鋁合金焊管焊接選用交流氬弧焊，薄壁不銹焊管焊接選用脈沖氬弧焊或微束等離子弧焊等。直流鎢極氬弧焊的極性只能是直流正極性，即鎢極接焊接電源的負極。鎢極氬弧焊的極性接法對焊縫尺寸形狀，特別是熔深有明顯影響，不同極性接法對焊縫形狀的影響見圖5-25。直流正接時，工件為陽極，陽極區的熱量大，所以在相同焊接電流情況下，直流正接的工件受熱量最多，熔深也最大。交流焊時，極性交替變化，熔深次之。直流反接的焊縫熔深最淺。

二、焊接電流

 焊接電流的大小影響著焊縫熔深、焊接速度和熔敷金屬量。鎢極氬弧焊對接接頭的一次焊透厚度在4mm以下，原因就是鎢極的載流能力限制了使用大的焊接電流。

在許用焊接電流范圍內，焊接電流決定著焊接熔深，焊接電流甚大，焊接熔深也越深。所以在焊接過程中，通過調節焊接電流來控制焊縫熔深。另外，為保證不銹鋼焊縫的性能，也不希望采用較大的接電流。TIG焊焊接電流對焊縫的影響見圖5-26。

三、電弧電壓（弧長）

鎢極氬弧焊的電弧電壓，可按下面經驗公式確定。

    保護氣體在加氫的情況下：U=(10%~12%) × I

    保護氣體在不加氫的情況下：U=7%I

     其中：U-電弧電壓（V);

                I-焊接電流（I).

  電弧電壓和電極到工件的距離成正比。一般來說，當電弧電壓過高時，電弧不穩，熱量也不集中，使焊接過程不穩定。當電弧電壓過低時，能量不足，容易造成未焊透，并且鎢極易燒損。

 電弧電壓由弧長決定。電弧過長會影響電弧的穩定，而且會造成焊縫寬、熔深淺；電弧過短會造成焊縫過窄，如圖5-27所示。鎢極氬弧焊用氬氣做保護氣，由于氬弧的電位梯度不大，因而弧長變化對電乘電壓的影響也不大。如小電流氬弧焊時，電弧長度的增加，雖然電電壓和電弧電功率變大，但由于電弧長度的增加，電弧作用在工件上的區域也會變大，與周圍對流及輻射熱損失也增大，因而工件上得到的熱量反而變小。所以使用小電流焊薄壁管時，弧長變化對焊縫成型等較為敏感。

四、保護氣體

  鎢極氬弧焊的保護氣流量決定著流出保護氣體噴嘴的氣流狀態，是呈層流還是紊流。層流的保護效果要比紊流好。保護氣體噴嘴的大小、保護氣體的成分和氣體流量選用要適當，這不僅可使電弧燃燒穩定，而且焊縫表面色澤光亮。對不銹鋼材料，焊縫表面顏色有銀白色、金黃色、藍色和灰黑色4種；其中灰黑色最差，表明焊縫質量不合格。

  ①. 焊接電流一定時保護氣體成分對焊接的影響

  焊接時采用不同的保護氣體，將對焊接工藝產生不同的影響，特別是對電弧電壓的影響。在不改變其他條件的情況下，如果只改變保護氣體，保護氣體的不同，電弧電壓也不同，如圖5-28所示。

  ②. 保護氣體流量的影響

  焊接保護氣體流量的大小，直接影響著焊縫的保護效果及焊繼的成型，如圖5-29。

 ③. 噴嘴大小對保護效果的影響

 在保護氣體流量不變的情況下，焊槍噴嘴大小對焊縫保護效果和焊縫成型也有較大的影響，見圖5-30。

五、焊接速度

  焊接速度應根據焊縫的熔透情況來調整，也就是要根據內焊縫的寬度來調整，以內焊縫的寬度來保證焊縫的熔透。

  焊接速度的快慢直接影響著焊接熔深及焊縫寬度，焊接速度過快會造成焊縫熔深淺，焊縫窄，甚至會影響焊縫的保護效果。相反，焊接速度過慢會造成焊縫熔深加深，焊縫增寬，焊縫成型變壞。TIG焊時焊接速度對焊縫成型的影響見圖5-31。

六、焊縫間隙（開口度）

  鎢極氬弧焊焊接不銹鋼管時，應采用開口（有間隙）焊接的理由有兩個，一是鎢極氬弧焊的熔透力較弱，如果采用閉口（無間隙）焊焊接電流會很大或焊接速度會很慢，方可焊透；二是在焊管機組有焊接擠壓輥，焊接擠壓輥在焊縫熔融狀態的擠壓作用可以完成焊接擠壓。所以，焊接不銹鋼管時，應采用開口焊接方式，即有間隙焊接方式，見圖5-40,焊接擠壓輥的擠壓作用在此得到了充分發揮。鎢極氬弧焊焊接不銹鋼管時，由于采用開口焊接方式，會有以下好處：

 ①. 在相同焊接電流下，由于有間隙焊接要比閉口焊接更易焊透，所以焊接速度可以提高許多；

 ②. 通過焊接擠壓輥的擠壓，可有效地將焊縫中的渣質等擠出和消除焊縫中的氣孔等，可以保證焊接質量；

 ③. 通過焊接擠壓輥的擠壓，使焊縫變窄，可以降低焊縫寬度；

 ④. 通過焊接擠壓輥的擠壓，使內外焊縫的高度控制變得更容易，焊縫成型更好等；

 ⑤. 通過焊接擠壓輥的擠壓，可細化焊縫組織結構；

 ⑥. 因為有間隙，易熔透，可以節約能源。

七、后拖保護

 焊接時采用后拖保護，是防止焊縫被氧化、保證焊接質量有效的方法和手段，特別適用于焊接不銹鋼和有色金屬等，如圖5-32所示。一般情況下，后拖保護采用Ar氣保護。