单阴极钨极氩弧焊工艺生产不锈钢焊管方法

 单阴极钨极氩弧焊也就是通常提到的钨极氩弧焊。其规范参数有：电流种类，极性的选择，焊接电流，电弧电压，焊接速度，钨极直径与形状，保护气流量及喷嘴孔径等。这些参数选定的合适与否对保证焊缝成型有不同影响。

 钨极氩弧焊填充或不填充焊丝，对焊缝成型有着很大的差异，要根据焊接的实际情况来加以选择。

 焊接电流是钨极氩弧焊的主要规范参数，可根据焊件的材料与厚度来确定。电流选得过大，易引起咬边、焊漏等缺陷；电流太小，又易造成焊缝未焊透。

 确定了焊接电流后，选定焊接速度和电弧电压时，要考虑到对焊件的热输人和熔池加热斑点面积（即能量密度）这两个因素。为了尽可能以小的线能量实现焊接，应采用短弧并匹配合适的焊接速度，以保证焊缝成型质量。

 在确定保护气流量和喷嘴孔径时要考虑到焊接电流、弧长、电极伸出长度、焊接速度，以及焊接接头形式等因素的影响。

一、电流种类及极性的选择

根据被焊接材料，选用合适的焊接电源，如铝合金焊管焊接选用交流氩弧焊，薄壁不锈焊管焊接选用脉冲氩弧焊或微束等离子弧焊等。直流钨极氩弧焊的极性只能是直流正极性，即钨极接焊接电源的负极。钨极氩弧焊的极性接法对焊缝尺寸形状，特别是熔深有明显影响，不同极性接法对焊缝形状的影响见图5-25。直流正接时，工件为阳极，阳极区的热量大，所以在相同焊接电流情况下，直流正接的工件受热量最多，熔深也最大。交流焊时，极性交替变化，熔深次之。直流反接的焊缝熔深最浅。

二、焊接电流

 焊接电流的大小影响着焊缝熔深、焊接速度和熔敷金属量。钨极氩弧焊对接接头的一次焊透厚度在4mm以下，原因就是钨极的载流能力限制了使用大的焊接电流。

在许用焊接电流范围内，焊接电流决定着焊接熔深，焊接电流甚大，焊接熔深也越深。所以在焊接过程中，通过调节焊接电流来控制焊缝熔深。另外，为保证不锈钢焊缝的性能，也不希望采用较大的接电流。TIG焊焊接电流对焊缝的影响见图5-26。

三、电弧电压（弧长）

钨极氩弧焊的电弧电压，可按下面经验公式确定。

    保护气体在加氢的情况下：U=(10%~12%) × I

    保护气体在不加氢的情况下：U=7%I

     其中：U-电弧电压（V);

                I-焊接电流（I).

  电弧电压和电极到工件的距离成正比。一般来说，当电弧电压过高时，电弧不稳，热量也不集中，使焊接过程不稳定。当电弧电压过低时，能量不足，容易造成未焊透，并且钨极易烧损。

 电弧电压由弧长决定。电弧过长会影响电弧的稳定，而且会造成焊缝宽、熔深浅；电弧过短会造成焊缝过窄，如图5-27所示。钨极氩弧焊用氩气做保护气，由于氩弧的电位梯度不大，因而弧长变化对电乘电压的影响也不大。如小电流氩弧焊时，电弧长度的增加，虽然电电压和电弧电功率变大，但由于电弧长度的增加，电弧作用在工件上的区域也会变大，与周围对流及辐射热损失也增大，因而工件上得到的热量反而变小。所以使用小电流焊薄壁管时，弧长变化对焊缝成型等较为敏感。

四、保护气体

  钨极氩弧焊的保护气流量决定着流出保护气体喷嘴的气流状态，是呈层流还是紊流。层流的保护效果要比紊流好。保护气体喷嘴的大小、保护气体的成分和气体流量选用要适当，这不仅可使电弧燃烧稳定，而且焊缝表面色泽光亮。对不锈钢材料，焊缝表面颜色有银白色、金黄色、蓝色和灰黑色4种；其中灰黑色最差，表明焊缝质量不合格。

  ①. 焊接电流一定时保护气体成分对焊接的影响

  焊接时采用不同的保护气体，将对焊接工艺产生不同的影响，特别是对电弧电压的影响。在不改变其他条件的情况下，如果只改变保护气体，保护气体的不同，电弧电压也不同，如图5-28所示。

  ②. 保护气体流量的影响

  焊接保护气体流量的大小，直接影响着焊缝的保护效果及焊繼的成型，如图5-29。

 ③. 喷嘴大小对保护效果的影响

 在保护气体流量不变的情况下，焊枪喷嘴大小对焊缝保护效果和焊缝成型也有较大的影响，见图5-30。

五、焊接速度

  焊接速度应根据焊缝的熔透情况来调整，也就是要根据内焊缝的宽度来调整，以内焊缝的宽度来保证焊缝的熔透。

  焊接速度的快慢直接影响着焊接熔深及焊缝宽度，焊接速度过快会造成焊缝熔深浅，焊缝窄，甚至会影响焊缝的保护效果。相反，焊接速度过慢会造成焊缝熔深加深，焊缝增宽，焊缝成型变坏。TIG焊时焊接速度对焊缝成型的影响见图5-31。

六、焊缝间隙（开口度）

  钨极氩弧焊焊接不锈钢管时，应采用开口（有间隙）焊接的理由有两个，一是钨极氩弧焊的熔透力较弱，如果采用闭口（无间隙）焊焊接电流会很大或焊接速度会很慢，方可焊透；二是在焊管机组有焊接挤压辊，焊接挤压辊在焊缝熔融状态的挤压作用可以完成焊接挤压。所以，焊接不锈钢管时，应采用开口焊接方式，即有间隙焊接方式，见图5-40,焊接挤压辊的挤压作用在此得到了充分发挥。钨极氩弧焊焊接不锈钢管时，由于采用开口焊接方式，会有以下好处：

 ①. 在相同焊接电流下，由于有间隙焊接要比闭口焊接更易焊透，所以焊接速度可以提高许多；

 ②. 通过焊接挤压辊的挤压，可有效地将焊缝中的渣质等挤出和消除焊缝中的气孔等，可以保证焊接质量；

 ③. 通过焊接挤压辊的挤压，使焊缝变窄，可以降低焊缝宽度；

 ④. 通过焊接挤压辊的挤压，使内外焊缝的高度控制变得更容易，焊缝成型更好等；

 ⑤. 通过焊接挤压辊的挤压，可细化焊缝组织结构；

 ⑥. 因为有间隙，易熔透，可以节约能源。

七、后拖保护

 焊接时采用后拖保护，是防止焊缝被氧化、保证焊接质量有效的方法和手段，特别适用于焊接不锈钢和有色金属等，如图5-32所示。一般情况下，后拖保护采用Ar气保护。