提高鎢極氬弧焊焊接內(nèi)襯不銹鋼薄壁管的質(zhì)量分析（3）

3.1.2 保護(hù)方式

1）極氬保護(hù)。極氬保護(hù)主要是依靠從焊槍噴嘴中噴出的氬氣，通過在電弧周圍形成惰性氣體層，機(jī)械地將空氣與金屬熔池以及電極隔離。如果氬氣流量選擇不當(dāng)，其保護(hù)效果就會(huì)變差。若要獲得良好的保護(hù)效果，就需使流出噴嘴的氬氣流保持適當(dāng)?shù)耐Χ�。而氬氣流量的大小將�?huì)影響氬氣流的挺度，所以除必須選擇合適的氬氣流量外，還應(yīng)盡可能采用大直徑的噴嘴來增加氬氣保護(hù)范圍。

2）外氬保護(hù)。外氬保護(hù)是在極氬保護(hù)范圍不夠的情況下，采取正面焊縫輔助保護(hù)措施，以達(dá)到完全保護(hù)的目的。因?yàn)椴讳P鋼焊管在連續(xù)焊接中必須保證焊縫光亮無氧化，所以專設(shè)外氬保護(hù)管。在管內(nèi)通入氬氣，使氬氣在焊縫區(qū)平穩(wěn)均勻地流動(dòng)，配合極氬共同來完成焊縫的正面保護(hù)。

3）內(nèi)氬保護(hù)。內(nèi)氬保護(hù)就是對反面焊縫的保護(hù)，這是一個(gè)不可忽視的重要保護(hù)程序。通過對焊縫產(chǎn)生缺陷來分析，它直接關(guān)系到管材的正反面焊縫成形，保護(hù)不好會(huì)影響反面焊縫的熔合狀態(tài)、焊縫中合金元素的氧化程度以及熔池金屬的流動(dòng)性能等。所以必須進(jìn)行內(nèi)氬保護(hù)。

3.1.3 氬氣流量

氬氣流量取決于焊槍、噴嘴及焊接速度等，其中噴嘴直徑是首先要考慮的因素。任何直徑的噴嘴，其氬氣流量都有一個(gè)最佳值，此時(shí)保護(hù)區(qū)的范圍最大，保護(hù)效果也最好。如果噴嘴直徑增大，則氬氣流量必須隨之增加，否則保護(hù)效果會(huì)變差。這是由于氬氣流的挺度變差，密度減小，排除周圍空氣的能力減弱，氣流被電弧加熱所產(chǎn)生的熱擾動(dòng)作用加強(qiáng)所致。反之，如果噴嘴直徑變小，而氬氣流量不做相應(yīng)的減小，也達(dá)不到最佳保護(hù)效果。噴嘴的距離對氬氣流量也非常關(guān)鍵。一般說來，噴嘴距離增加時(shí)，空氣容易進(jìn)入保護(hù)區(qū)，保護(hù)層也易受到空氣流動(dòng)的影響，因此氬氣流量也相應(yīng)增加；但流量過大，保護(hù)層會(huì)產(chǎn)生渦流，使空氣卷入，從而降低保護(hù)效果。另外，氬氣流量與焊接速度也有很大關(guān)系。焊接速度提高，氬氣柔性保護(hù)層所受空氣阻力隨之增大并向后偏移，對電極和熔池的保護(hù)減弱；焊接速度過大時(shí)甚至?xí)ケＷo(hù)，并且在焊接時(shí)由于電弧溫度高，對氣流質(zhì)點(diǎn)的熱擾動(dòng)作用有破壞氬氣層流的傾向。所以，當(dāng)焊接速度增大時(shí)，必須相應(yīng)增加氬氣流量，以增強(qiáng)保護(hù)氣層對空氣阻力作用的抵抗能力。

3.2主要焊接工藝參數(shù)

鎢極氬弧焊不銹鋼薄壁管的主要焊接工藝參數(shù)是焊接電流、焊接速度、電弧電壓與電弧長度等，這些參數(shù)選擇的合理與否將直接影響焊縫的質(zhì)量。

3.2.1焊接電流

焊接電流是鎢極氬弧焊最主要的工藝參數(shù)。焊接時(shí)增大焊接電流，就可以增加熔深和熔寬，即

焊接厚度增大。如果焊接條件、材料和其他參數(shù)不變，一定厚度的管材所需的焊接電流就只能在一定的范圍內(nèi)調(diào)整，超出范圍就可能產(chǎn)生一些焊接缺陷。另外，根據(jù)鎢極氬弧焊的靜特性，焊接過程中的電弧電壓只與電弧高度有關(guān)，而對于電流的變化則影響很小。因此，電弧熱量主要取決于焊接電流。要改變電弧功率，主要是改變焊接電流的大小。

3.2.2焊接速度

焊接速度與線熱量有關(guān)，線熱量反比于焊接速度。焊接速度決定著對單位長度焊縫所提供的能量，同時(shí)影響熔深和熔寬。所以，焊接速度的快慢直接關(guān)系到焊縫質(zhì)量的優(yōu)劣。如果提高焊接速度，線能量將會(huì)降低，可避免金屬過熱，減少熱影響區(qū)，熔深和熔寬也減少。因此，焊接時(shí)在保證焊縫質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量提高焊接速度。但也不能提得過高，否則會(huì)使保護(hù)效果變差，焊縫正反面寬度不均勻，尤其是熔池中的冶金反應(yīng)不夠充分，易出現(xiàn)冶金缺陷。在焊縫的受力狀態(tài)不好時(shí)，將產(chǎn)生局部未焊透（虛焊）現(xiàn)象。

3.2.3電弧電壓與電弧長度

電弧電壓和弧長是一個(gè)簡單的線性函數(shù)關(guān)系。當(dāng)弧長增加，電弧電壓也成正比增加，電弧發(fā)出的熱量也隨之增大。但弧長超過一定范圍后，在弧長增加的同時(shí)，弧柱截面積也增大，熱效率下

降，保護(hù)效果變差。

焊接時(shí)電弧的長短對加熱區(qū)有直接影響。焊接內(nèi)襯不銹鋼薄壁焊管時(shí)，電弧長度一般適宜控制在1~1.5mm圖2。這樣的電弧長度使焊接過程的有效功率得到很大提高。電弧呈喇叭形狀，電弧長度越短，焊縫加熱的范圍就越集中，由空氣和管材散失的熱量將明顯減少。

在焊接過程中如果采用短弧焊，還有利于縮短噴嘴到管材表面的距離，電弧對熔池的壓力大，保護(hù)效果好，使焊縫反面容易成形。另外，短弧焊接也便于高頻引弧，電弧偏吹性小。

3.3 焊接電極

3.3.1電極材料

鎢極氬弧焊采用的電極材料主要有純鎢、釷鎢和鈰鎢等。選用電極，主要是根據(jù)焊接電源種類、極性和焊接電流大小而定。要求電極在焊接條件下發(fā)射電子能力強(qiáng)，引弧容易，電弧穩(wěn)定性好；在高溫時(shí)不易熔化，有較大的許用電流；強(qiáng)度高，損耗小，使用壽命長，精度高等。目前大量采用釷鎢和鈰鎢電極。鈰鎢電極是一種新型電極材料，其性能穩(wěn)定，與釷鎢電極相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）電子逸出功要低10%以上；

2）弧束細(xì)長，熱量集中，可提高電流密度5%-8%；

3）壽命長，燒損率低，比釷鎢電極低50%。

另外，采用鈰鎢電極可避免環(huán)境放射污染，鈰鎢微量稀土金屬進(jìn)入熔池后對焊縫還有好處，所以鈰鎢電極是取代有放射性的釷鎢電極的理想材料。

3.3.2電極形狀

除選擇合適的電極材料外，還必須根據(jù)焊接電流修磨電極端頭錐角。電極的錐角a對焊接電弧的穩(wěn)定和焊縫成形都有影響，因?yàn)殡S著電極磨尖，焊接電弧的電流密度將提高。但如果電極磨得太尖，焊縫還會(huì)產(chǎn)生較大的弧坑�？傊�，電極端頭錐角影響著焊縫的熔深和熔寬。在對電極端頭修磨時(shí)，一般較合適的錐角為30%-60%。小錐角適用小焊接電流，在焊接薄壁管時(shí)引弧容易，電弧穩(wěn)定性好；大錐角適用大焊接電流，適合較厚壁管焊接，此時(shí)電極損耗小，電弧熱量集中。

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