张浩
（大唐淮北发电厂 安徽 淮北23500）
摘要：钨极氩弧焊是有色金属焊接中应用最广泛的焊接方法，也是焊接质量最好的焊接方法之一。钨极氩弧焊的使用在焊接过程中达80%以上。为保证钛、锆、镍基合金等特种金属构件的焊接质量，焊接过程中需使用三路氩气作为焊接和保护气体，每月氩气耗用量较大，氩气费用是生产成本的一项重要支出。现有焊接使用的焊枪及保护罩所用氩气都是通过软管与管道气连接，软管与管道气之间连接流量阀，通过流量阀控制气源的开关。实际施焊过程中如需中断焊接操作，施焊人员往往忽视关闭阀门，造成氩气流失，既增加生产成本，又易造成氩气富集而不利于员工职业健康保护。为改善现有焊接设备和气体保护装置不足，降低焊接成本，提高效率。
关键词：碳钢管；氩弧焊；夹钨问题分析；工艺改进
引言
钨极氩弧焊焊枪（以下简称焊枪）的作用是夹持钨极，传导电流和输送氩气。其中的气冷焊枪主要由气流冷却，具有小、轻、低成本优势。焊接温度的提高和焊接效率的提高也对焊接质量、焊道效率、焊道寿命和操作条件产生了很大影响。
1碳钢管氩弧焊夹钨问题分析
1.1焊接电流
氩弧焊产生夹钨现象的原因见表1。本文根据生产经验排查出现场问题的最大可能性就是表1中第(1)条所描述的焊接电流的影响。为此，焊接技术人员重点对现场施焊电流进行实测，发现车间焊工为了提高工作效率，确实存在采用大参数进行氩弧焊打底焊的问题:把焊接工艺规范中规定使用焊接电流110～120A提高到160A以上，最大甚至提高到180A。
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1.2钨极端头形状
现场磨制的钨极尖端角度在30°以下，端头极为尖细，因此在大电流的情况下极易碎裂。查看现场已使用过的钨极，发现部分已明显碎裂且表面发黑。这种现象表明在焊接过程中钨极已发生碎裂且碎片已落入焊缝，如果未及时发现问题则会造成夹钨的现象。相关资料中提到钨极锥顶可磨成1mm左右的平台，使得焊接电流稳定集中，钨极端头不易熔化烧损。同时要注意引弧方法，不能采用接触短路引弧方法，否则钨极损耗大，端头易破坏。
2碳钢管氩弧焊夹钨工艺改进
2.1焊接工艺要求
管子开封前应预先做好管内充氩的准备工作。管子在去掉塑料外包装后，要轻轻地取下两端的塑料密封套，并立即充氩，防止空气污染。焊前应用无水酒精擦洗坡口表面、坡口两侧各20mm范围内母材以及焊丝以清除油脂、污物等。焊接前焊工应对管子的焊缝坡口及点焊质量进行查看，做到心中有数。若发现装配质量存在不良情况应及时进行修正，以免由此造成焊缝质量下降。焊接设备启动前，应检查设备、指示仪表、开关位置和电源极性。在正式焊接前，应在试件上进行焊接工艺参数调试。焊接地线应尽量靠近焊接区，宜用卡具将地线与被焊管牢固接触，不应产生电弧灼伤母材。为防止焊缝区因表面氧化而造成不锈钢管内壁变色和抗腐蚀能力下降，焊缝背面应采取充氩保护措施。保护措施可根据管道直径的大小与复杂程度采用整体或局部充氩方法。采用整管充氩保护法充氩时用海绵或胶带将管子两头封住，同时用胶带封住全部待焊接缝。采用局部充氩保护法充氩时在焊缝两侧各200～250mm处用定制的海绵等专用物质塞住，并用胶带封住所有的待焊接缝。焊前应对管内进行预先充氩，充氩时间原则上以氩气全部置换完密封段内空气为准（一般为1～2h）。充氩开始时宜采用较大的流量（充氩流量为25～75L/min），确保管内空气完全排除后方可施焊，焊接时背面保护用的氩气流量应适当降低，避免出现凹坑。当完成打底层焊接后可将充气流量调整至6～8L/min，然后进行以后的焊接。第1层焊完后，应趁焊缝高温时用不锈钢钢丝刷将焊缝表面刷干净。在高温冷却过程中应持续通氩气防止氧化。冷却至道间温度低于60℃时方能焊接第2道。
焊接完毕后同样趁高温时用不锈钢钢丝刷将焊缝表面刷干净，在冷却过程中持续通氩气至低于60℃。注意刷焊道时，应从上往下刷，并将刷焊道之范围减到最小，以使整个管路美观。为防止熔池内空气侵入，焊接时不得取下一次接缝粘带，应撕裂焊接部位。焊接中电极尖端与熔池表面之间的距离一般不应超过电极直径，焊枪摆动速度不应过快，充填时应将焊丝顺利送入电弧焊区，以及焊丝前端在保证良好渗透和融合的条件下，应使用小电流、短电弧焊、快焊速度和多层焊接方法，并控制通道之间的温度。弧应在槽内定向，焊接件表面不得受电弧焊损坏，并不得在焊件表面引弧、熄弧。焊接中应确保引弧与熄弧处的质量，熄弧时应将弧坑填满。相邻焊道的引弧或熄弧处应相互错开30mm以上。应将焊缝表面熔渣、氧化物、油脂、锈迹等清除干净后再继续施焊。焊接结束时，应及时清理焊接表面的熔渣和周围的碎屑。
2.2打底焊
垂直固定管道焊接采用左焊法，高频引弧。电弧在起焊处坡口内引燃，引燃后在上下两侧坡口面预热。阴极破碎坡口表面，母材表面开始熔化发亮时迅速填入焊丝，避免烧穿坡口根部。第一个熔池形成后焊枪稍做停顿，当看到熔池内陷时，左手的焊丝送进，右手焊枪向前移动。加丝的方法一般采用断续点滴填丝法，焊枪前进刚开始熔池温度低为直线运动，后面熔池温度升高为直线微往返运动，电弧尽量压低。
2.3氩气流量和喷嘴直径
在钨极直径、焊接电流、电弧长度不变的特定条件下，气体流量和喷嘴直径有一个最佳配合范围。对于TIG氩弧焊，Ar流量在5L/min～25L/min时，对应的喷嘴内径为5mm～20mm，在此范围内，气流挺度好，气流形成的锥筒状包裹区隔离空气效果较好，喷射到焊接工件表面形成的有效保护面积最大；气流量过小或喷嘴直径过大，会使气流挺度差，排气弱，保护效果不佳，影响视线，反之会形成紊流、卷入空气，降低保护效果。通常情况下，TIG氩弧焊优选5mm～14mm焊接喷嘴。现在工业用的氩气纯度可高达99.99%，故实际生产中一般不必考虑提纯。
2.4钨极伸出长度
TIG氩弧焊时，为了观察熔池情况，钨极尖端要伸出喷嘴外沿。从钨极尖端到喷嘴的距离被称为钨极伸出长度。伸出长度越小，喷嘴与焊件之间的距离越近，氩气保护效果越好；但过近会妨碍添加焊丝和观察熔池，影响实际操作。实践表明，在对接焊缝时，伸出长度为2mm～5mm；在焊角焊缝或蔽塞处时，钨极伸出长度为6mm～10mm较好。
结束语
这项工艺改进提高了技术人员现场服务意识，加强了技术部门和施工车间的协作交流。焊接技术人员认识到在制定产品工艺时要充分考虑和贴合现场实际情况;在进行焊接工艺认可试验过程中不仅需要开展常规条件下试验，同时也要研究特殊和复杂作业条件下焊接规则，有针对性地开展产品焊接试验，不断优化和改进焊接工艺。
参考文献
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