论文导读：随着焊接技术的发展，手工钨极氩弧焊已广泛地应用于飞机制造、原子能、石油等行业中。
关键词：钨极氩弧焊，过程控制，注意事项
随着焊接技术的发展，手工钨极氩弧焊已广泛地应用于飞机制造、原子能、石油等行业中。在小型压力容器及承压管道的焊接中，因手工钨极氩弧焊电弧热量集中、电弧电压低、燃烧稳定，焊枪使用灵活方便，使用焊丝焊接时可随意地配合电弧控制焊缝根部的熔孔大小和形状，容易保证根部熔合及背面成型良好的要求。同时，由于氩气的保护，根部焊道无渣、无飞溅，免去了清渣、清飞溅的工序，且使清扫管路系统的工作强度减轻，但钨极载流能力有限，焊接速度低。因此常采用手工钨极氩弧焊打底，手弧焊填充、盖面的焊接方法。
现介绍一下手工钨极氩弧焊在胜利油田河口采油厂输油管线施工中的应用。输油管道材质为Q235-A钢，规格为φ159×6 mm，，采用钨极氩弧焊打底，手弧焊盖面的联合焊接方法进行焊接，打底焊丝采用H08Mn2SiA，盖面焊采用E4303焊条。
1.焊前准备
1.1现场施工分两组、分段进行对焊
每组应准备2台逆变电焊机，配备简易手工钨极氩弧焊设备。防风蓬2个，通管器2个。焊条保温筒1个，以及角向磨光机、砂轮片、钢丝刷、砂布等打磨除锈工具。论文参考。
1.2用机加工方法制备管线坡口。
采用V型坡口，坡口面角度为30°±2.5°，钝边厚度0.5-1.5 mm。对坡口及坡口内外壁20 mm范围内及所用焊丝利用机械清理方法如角向磨光机，钢丝刷、砂布等严格清理干净，露出金属光泽，不得有油、锈等污物。
1.3氩气纯度应大于99.70%，喷嘴采用孔径为φ8-10 mm的圆柱形陶瓷喷嘴，为了便于操作和观察，也可采用收敛形喷嘴；选用φ2.5 mm的铈钨机，端头磨削形状、尺寸(如图１)，将φ3.2 mm的E4303焊条进行150 ℃烘干，保温1 h，放入保温筒备用。
图1 钨极磨削形状、尺寸
2.组对及定位焊
将清理干净的管线组装定位，组对间隙为2.5-3 mm，错边量不大于1 mm，分别在钟表12点、4点、8点处进行定位焊接，为防止产生裂纹及焊接过程中收缩变形量过大，每段定位焊缝的长度应大于20 mm，焊缝厚度2.5-3.5 mm，根部定位焊缝是焊缝的一部分，工艺要求与正式焊接时相同。定位焊后仔细检查定位焊缝，如发现裂纹等缺陷，应用角向磨光机将定位焊缝清除干净，重新进行定位焊接。定位焊缝检查合格后，用角向磨光机将焊缝两端打磨成斜坡状，以便于焊接时的接头。
3.打底焊的操作
3.1持枪动作及操作角度
焊接操作时一般左手握焊丝，右手握焊枪，食指与拇指勾住焊枪身部，其余三指触及管壁作支点进行运弧操作。电弧长度应保持在2-4 mm之间，喷嘴与焊件应尽量垂直，一般在不影响焊工视线的前提下，保持在70°- 85°之间，而焊丝与焊件的夹角一般为10°-15°，(如图２)。
3.2 起弧、收弧、接头
起弧前预送氩气3-5 s，将起焊处的空气及灰尘吹除干净，采用短路接触法引弧，钨极轻划焊接处的坡口引燃电弧，起弧动作要快，防止碰断钨极端头，使焊缝产生夹钨。起弧后将电弧拉向待焊部位，将母材加热，等形成熔孔后，立即填加焊丝。收弧时因没有电流衰减装置，应将焊接速度适当放慢，将熔池填满，并将电弧拉向坡口一边，滴一滴铁水再熄弧，避免产生弧坑和裂纹，熄弧后应继续将喷嘴对准焊熔池部位输送氩气5-8 s，待钨极和熔合区冷却后再移开焊枪，防止熔池高温金属被氧化和产生气孔等缺陷。为保证质量应尽量避免在焊接过程中停弧，减少冷接头次数。当改变焊丝握法、调整焊丝角度时，应采用不停弧的热接头方法，完成这一动作后将电弧立即恢复到原位，继续焊接。
图２：管道钨极氩弧焊时焊枪与焊丝的位置角度。（1.喷嘴 2.钨极 3.焊丝 4.溶池 5.焊缝）
3.3送丝
送丝采用连续送丝法，送丝动作要轻，不得搅动氩气保护层，防止空气侵入，注意填充焊丝与焊件表面夹角应尽可能的小，一般10°-15°为宜，且填充焊丝的送入不能直接侵入熔池，以免焊丝碰上钨极棒造成打棒以及在根部焊道背面出现焊丝短节或毛刺影响背面成型。
3.4焊接
焊接操作采用两半圈分别自下向上进行，前半圈的焊接应在钟表6点位置前方5-10 mm处开始，前半圈焊完后，使用角向磨光机将底接头打磨成斜坡状，便于接头。然后再焊后半圈。为保证根部焊缝焊透及背面成型良好，关键在于调整合适的焊接速度及注意摆弧与送丝配合，以控制熔池温度和熔孔大小。底部搭桥时，用电弧对两侧根部均匀加热，出现熔孔后向两侧各填充一滴熔滴，焊枪横向摆动，使熔滴与母材完全熔合，仰焊下爬坡部位的打底焊接由于重力的作用容易使铁水下坠，使根部背面出现内凹、未熔合，未焊透等缺陷，为防止产生缺陷，应注意运弧与送丝的配合。在上爬坡及平焊部位易出现背面焊瘤、气孔等缺陷，此部位的操作除了注意轻微摆弧，向熔池两边续丝外，还要特别注意电弧的前进速度不能过慢，造成金属堆积而使熔化金属过流，焊接时应仔细观察熔池的变化情况，发现熔池温度过高应将电弧稍向前带，使熔池降温，然后再将电弧拉向原处继续焊接。论文参考。焊丝不断送进时，如果熔池不向前移动，熔池金属也不加厚，说明背面已出现过流甚至产生焊瘤，应停止焊接将过流处打磨干净后再进行焊接。与定位焊缝接头时，要在距定位焊缝3-5 mm处，焊枪划个圈，把定位焊缝根部熔化，填充2-3滴铁水，焊缝封闭后继续运弧，但不填充焊丝，运弧速度应稍快，避免接头温度过高使背面焊缝氧化或产生过流等缺陷。
4.盖面层的焊接
将打底焊道清理干净后进行盖面层的焊接。焊接时，采用锯齿形运条法，焊条倾角随焊接部位的变化而变化，焊条摆动节奏要适当，两边稍作停留，防止产生咬边缺陷。论文参考。仰焊部位焊接时，两边要多作停留，前进步伐稍大，防止产生焊瘤，咬边等缺陷，立焊部位要注意控制熔池形状呈椭圆形，防止焊缝超高，平焊部位要注意控制熔池温度，防止根部焊道塌陷。焊缝宽度以坡口两边各熔化1-2 mm，余高控制在0-3 mm之间。
5.注意事项
1）管线使用前必须用通管器进行预通，对预通不能通过及管口失圆严重的管件必须进行矫正，矫正合格后才能使用。每道焊口打底焊结束后都应用通管器试通，不能通过的应割开重焊。
2）焊件、焊丝应严格清理，保证焊件坡口及其附近定位焊前不得有任何杂质、污物，定位焊后应立即进行打底焊接。
3）注意防风，正确使用防风蓬，同时管线施工方向一端管口要用硬纸板或棉纱堵严，打底焊结束时取出，而另一端管口应用盲板盲死，以防管内产生过堂风，产生气孔和恶化背面成型。防风效果不佳时严禁施焊。
4）打底焊接过程中如钨极棒打棒断头或与熔池接触尖头被熔掉，应立即停止焊接，更换钨极棒并用角向磨光机打磨防止产生夹钨缺陷。
5）打底焊结束后仔细检查焊缝有无缺陷，如有缺陷应彻底铲除后修复，不能用重复熔化的方法消除缺陷，检验合格后应及时进行盖面焊。
6）背面焊缝余高应控制在0-1mm之间，并不得有焊瘤等缺陷，防止通球时卡球或将通球器严重划伤。
此工程焊缝外观检验合格，抽查部分焊口进行X射线探伤合格，试压30 kg，稳压30 min无渗漏，试压一次成功。由此可见，虽然氩弧焊对焊件、焊丝清理要求严格，受环境因素的制约，但只要能遵守焊接工艺规程，掌握正确的操作方法，就能提高焊口的合格率，提高生产时率, 使氩弧焊打底在管线施工中得到优良的应用效果。
|
