不銹鋼箱體焊接工藝設計

不銹鋼箱體的焊接工藝設計張超【摘要】：本論文主要闡述了不銹鋼箱體的裝焊工藝難點進行分析,并從焊接方法、焊接參數(shù)、裝焊順序等方面進行工藝攻關,確定合理焊接參數(shù)和裝焊順序,解決裝焊過程中存在的技術(shù)難題,確保產(chǎn)品的焊縫質(zhì)量,【關鍵詞】：焊接設備焊接材料焊接性能力學性能使用性能焊接工藝箱體不銹鋼焊接參數(shù)焊接方法焊縫質(zhì)量目錄TOC\h\z\t"01,1,02,2,03,3"前言 41國內(nèi)外概況 72產(chǎn)品情況 72.1箱體的主要功能 72.2箱體材料 82.3箱體的結(jié)構(gòu)設計 93焊接工藝方法 124箱體焊接工藝難點 194.1材料的焊接特點 194.2焊接方法的選擇 204.3焊接設備的選擇 204.4焊接材料的選擇 205箱體焊接工藝措施 295.1焊接參數(shù)的確定 295.2焊接工藝措施 296焊接工藝方法的確定 326.1TIG焊工藝 96.1.1焊接參數(shù) 96.1.2常見缺陷的產(chǎn)生原因及預防 106.2MAG焊工藝 96.2.1焊接參數(shù) 96.2.2常見缺陷的產(chǎn)生原因及預防 106.3結(jié)論 970Cr18Ni9的焊接性分析 297.1焊接性概念 297.2影響焊接性的因素主要有以下幾點 298鎢極氬弧焊的技術(shù)特點及應用 128.1鎢極氬弧焊的原理及設備 128.2鎢極氬弧焊的特點 128.3鎢極氬弧焊的分類 138.3.1直流鎢極氬弧焊 138.3.2交流鎢極氬弧焊 148.4鎢極氬弧焊的焊接工藝參數(shù) 148.5鎢極氬弧焊的工藝影響因素 168.5.1鎢極、噴嘴、焊絲與焊件的相對位置 168.5.2焊接規(guī)范的影響 178.6鎢極氬弧焊的應用 178.7鎢極氬弧焊的安全規(guī)程 179TC2薄板鎢極氬弧焊的工藝流程 199.1焊前準備 199.1.1焊前清理 199.1.2坡口的制備與裝配 199.2TC2薄板鎢極氬弧焊的焊接工藝 209.2.1焊接材料的選擇 209.2.2氬氣流量的選擇 219.2.3氣體保護 229.2.4焊接工藝參數(shù)的選擇 239.2.5TC2薄板鈦合金鎢極氬弧焊焊縫分布原則 259.2.6TC2薄板鈦合金手工鎢極氬弧焊焊接工藝卡 269.2.7TC2薄板鈦合金手工鎢極氬弧焊操作要領 289.2.8焊后熱處理 2810鈦合金焊接質(zhì)量檢驗 2910.1焊縫外觀形狀及尺寸的檢驗 2910.2焊接缺陷的檢驗及焊接接頭的無損檢測 296結(jié)束語 327謝辭 338參考文獻 34前言焊接技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的先進制造技術(shù)，已經(jīng)成為金屬加工的重要手段之一。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接技術(shù)越來越受到各行各業(yè)的密切關注，廣泛應用于機械、冶金、電力鍋爐和壓力容器、建筑、橋梁、船舶、汽車、電子、航空航天、軍工和軍事裝備等產(chǎn)業(yè)部門和海洋工程、核電工程、電子技術(shù)工程中。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和各種新材料的不斷出現(xiàn)，可以預料，在推動我國的經(jīng)濟建設，國防建設和發(fā)展科學事業(yè)上，焊接技術(shù)起到越來越重要的作用。由于奧氏體不銹鋼的特殊的焊接性能，在現(xiàn)代社會中越來越多的地方使用到這種鋼，現(xiàn)在奧氏體不銹鋼也是我們發(fā)展研究的一個方向。未來的時間里對奧氏體不銹鋼的開發(fā)研究也越來越引起專家們的注意，我們對奧氏體不銹鋼焊接的了解也應該越來越重視。奧氏體不銹鋼已具備建筑、化工設備材料所要求的許多理想性能，它在金屬中可以說是獨一無二的，而其發(fā)展仍在繼續(xù)。為使不銹鋼在傳統(tǒng)的應用中性能更好，一直在改進現(xiàn)有的類型，而且，為了滿足高級建筑應用的嚴格要求，正在開發(fā)新的不銹鋼。由于生產(chǎn)效率不斷提高，質(zhì)量不斷改進，不銹鋼已成為建筑師們選擇的最具有成本效益的材料之一。

上面的分析可以看出目前不銹鋼的焊接性是很好的，使用也是越來越廣泛的。對于這種不銹鋼的焊接技術(shù)也越來越成熟起來，但在目前這個階段我們應用最廣泛的還是手工電弧焊。在這樣的背景下我選擇做這樣的課題，既有利于了解目前0Cr18Ni9焊接，又有利于了解0Cr18Ni9焊接的發(fā)展方向。

1.國內(nèi)外概況：焊接技術(shù)是重型機械金屬結(jié)構(gòu)設備制造與安裝施工的關鍵工藝技術(shù)之一，在工業(yè)發(fā)達國家重型機械制造業(yè)中得到廣泛應用。發(fā)展至今，我國的重型機械焊接技術(shù)與美國（如P&H公司等）、德國（如西馬克公司等）、法國（如奧鋼聯(lián)公司等）、日本（如三菱重工、小松株式會社等）等發(fā)達國家間存在很大的差距。目前，這些國家及地區(qū)采用焊接結(jié)構(gòu)件的比例日趨增大，其中自動化、機械化的氣體保護焊及多絲埋弧焊等高效焊接工藝方法消耗的焊接金屬材料約占全部焊材總量的50~70％，其焊接生產(chǎn)采用機械化、自動化、高效的焊接工藝方法，焊接生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好，國際競爭力強。在我國重型機械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)，氣體保護焊、雙絲埋弧自動焊、龍門焊機、電渣焊等高效焊接工藝方法在大型金屬結(jié)構(gòu)制造企業(yè)中的應用日趨增多，高效焊接方法完成的金屬結(jié)構(gòu)件已占其總重量的50%~80%左右，在中小型企業(yè)中，CO2氣體保護實芯焊絲、埋弧自動焊等方法也得到一定應用，隨著國家重點工程的發(fā)展和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，焊接用鋼的種類品種也大幅度提高。焊接結(jié)構(gòu)件也以其獨特的優(yōu)勢，取代了鉚接結(jié)構(gòu)，替代了鑄造結(jié)構(gòu)，成為重型機械行業(yè)金屬結(jié)構(gòu)設備的主導結(jié)構(gòu)。進入21世紀，我國重型機械行業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)和機遇，應徹底改善耗能大、耗材高、效率低、工作環(huán)境差和自動化程度低的傳統(tǒng)焊接產(chǎn)業(yè)，促進焊接技術(shù)與產(chǎn)業(yè)向著優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低成本、環(huán)境友好方面和自動化方向發(fā)展，努力將相對人力資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為科技競爭優(yōu)勢，促進企業(yè)進步和產(chǎn)業(yè)升級。2.產(chǎn)品情況：焊接箱體一般比鑄造箱體輕，焊接箱體結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)周期較短，適用于單件批量生產(chǎn)，尤其是大件箱體，采用焊接件可大大降低成本。2.1箱體的主要功能：安全保護和密封作用，使箱體內(nèi)的零件不受外界環(huán)境的影響，又保護機器操作者的人身安全，并有一定的隔震、隔熱和隔音作用,2.2箱體材料：鋼是我們現(xiàn)代社會中不可缺少的一種材料，它可以看作一個國家工業(yè)化水平的標志。鋼的產(chǎn)量越高就代表這個國家的工業(yè)化水平越高。不銹鋼是鋼中非常重要的一種，由于不銹鋼具有特殊的使用性能和力學性能，在現(xiàn)在的各行各業(yè)中已經(jīng)被越來越多的使用。在不銹鋼中奧氏體不銹鋼又是其中非常重要的一種，在發(fā)達國家每年消耗的不銹鋼中有70％的是不銹鋼，在我過也達到了65％左右。因此開發(fā)和使用好奧氏體不銹鋼對我過的工業(yè)話來說已經(jīng)越來越重要了。常用不銹鋼板有：0Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr13、2Cr13、3Cr13等。2.3箱體的結(jié)構(gòu)設計：箱體的形狀和尺寸常由箱體內(nèi)部零件及內(nèi)部零件間的相互關系來決定，決定箱體結(jié)構(gòu)尺寸和外觀造型的這一設計方法成為“結(jié)構(gòu)包容法”，當然還應考慮外部有關零件對箱體形狀和尺寸的要求。機器各部分分別由獨立的箱體組成，各成單元，便于加工、裝配、調(diào)整和休息改善機器造型，協(xié)調(diào)機器各部分比例，使整機造型美觀箱體設計首先考慮箱體內(nèi)零件的布置及與箱體外部零件的關系滿足設計強度和剛度要求對受力很大的箱體零件，滿足強度是一個重要問題，對于大多數(shù)箱體，評定性能的主要指標是剛度，因為箱體的剛度不僅影響傳動件的正常工作，還影響不見的工作精度。散熱性能和熱變形問題。箱體內(nèi)零件摩擦發(fā)熱是是潤滑有粘度變化，影響其潤滑性能：溫度升高是箱體產(chǎn)生熱變形，尤其是溫度不均勻分布的熱變形和熱應力，使箱體的精度和強度有很大的影響結(jié)構(gòu)設計合理如支撐點的安排、筋的分布、開孔位置和連接結(jié)構(gòu)的設計等均要有利于提高箱體的強度和剛度，為了改善箱體的強度尤其是箱體壁厚的剛度常在箱壁上增設強筋，若箱體中有中間短軸或中間支承時，常設置橫向筋板，筋板的高度H不應超過壁厚的3-4倍，超過此值對提高剛度無明顯效果不銹鋼箱體外殼堅固耐用，防酸堿，內(nèi)置掛板，可前后移動，頂部配置吊環(huán)，安裝運輸極為方便，廣泛應用于陸用、電站、核電站、船用、石油平臺；控制系統(tǒng)等工礦企業(yè)，也適用于各類機械控制部分。3.焊接工藝方法：重型機械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)開始起步一般采用手工電弧焊工藝方法。20世紀50年代開始使用埋弧自動焊和電渣焊工藝方法，主要用于一些厚板對接、工型梁及筒體焊接。近年來，一些大型企業(yè)通過技術(shù)改造，相繼應用雙絲埋弧焊、雙絲窄間隙埋弧自動焊、龍門式焊機、軋輥埋弧堆焊等先進的焊接工藝方法，以滿足產(chǎn)品制造技術(shù)要求。隨著我國大型骨干企業(yè)焊接技術(shù)改造，氣體保護焊工藝方法在重型機械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)得到廣泛的應用?？梢哉f氣體保護焊工藝方法伴隨著重型機械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)焊接技術(shù)的發(fā)展而壯大。我國借助國外氣體保護焊成熟技術(shù)和生產(chǎn)工藝，形成了我國大型金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)以氣體保護焊為主的生產(chǎn)能力，從根本上改變了重型機械金屬結(jié)構(gòu)行業(yè)的制造技術(shù)水平，推動了我國氣體保護焊技術(shù)的發(fā)展。氣體保護焊設備、焊材、輔件基本實現(xiàn)國內(nèi)供給，逐漸形成了我國氣體保護焊產(chǎn)業(yè)。4.箱體焊接工藝難點各組件的焊縫比較長，均為連續(xù)焊縫，焊后要求焊縫不漏。焊縫比較集中，變形較大，內(nèi)焊縫要求為連續(xù)焊縫。4.1材料的焊接特點材料選用0Cr18Ni9，屬于奧氏不銹鋼，其熱膨脹系數(shù)是一般碳鋼的1.5倍，但是導熱率卻只有碳鋼的一半。奧氏體不銹鋼具有較高的熱裂紋敏感性，在焊縫及近縫區(qū)都有產(chǎn)生熱裂紋的可能。4.2焊接方法的選擇奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良的焊接性，幾乎所有的熔焊方法都可以用于奧氏體不銹鋼的焊接，通常采用焊條電弧焊、手工鎢極氬弧焊（TIG焊）、半自動熔化極氬弧焊（MIG焊）或埋弧焊等焊接方法。焊條電弧焊具有適應各種焊接位置與不同板厚的優(yōu)點，但焊接效率較低。埋弧焊焊接效率高，適合于中厚板的平焊。由于埋弧焊熱輸入大、熔深大，應注意防止焊縫中心區(qū)熱裂紋的產(chǎn)生和熱影響區(qū)腐蝕性的降低。特別是焊絲與焊劑的組合，對焊接性與焊接接頭的綜合性能有直接的影響。TIG焊具有熱輸入小，焊接質(zhì)量優(yōu)的特點，特別適合于薄板與薄壁管件的焊接。MIG焊是高效優(yōu)質(zhì)的焊接方法。對于中厚板采用射流過渡焊接；對于薄板采用短路過渡焊接，對于10~12mm一下的奧氏體不銹鋼，等離子焊接時一種高效、經(jīng)濟的焊接方法。4.3焊接設備的選擇：手工電弧焊機，手工鎢極氬弧焊機，管道自動鎢極氬弧焊機，半自動溶化極氬弧焊機。

4.4焊接材料的選擇：不銹鋼手工電弧焊條，不銹鋼氬弧焊絲。5.箱體焊接工藝措施5.1焊接參數(shù)的確定該產(chǎn)品打底層采用TIG焊，不填充焊絲進行母材自熔焊接，第二層采用TIG焊填充焊絲，蓋面層采用MIG焊進行焊接，其焊接參數(shù)見附表層（道）焊接方法焊絲焊接電流電弧電壓/V焊接速度/cm.min﹣1牌號直徑/mm極性電流/A打底層TIG焊直流正接240-26012-148-14第二層H0Cr2INi102.0160-1808-16蓋面層MIG焊1.2190-21012-205.2焊接工藝措施各組件焊接完成后，將各組件裝配到夾具中，預焊，組裝成箱體。由于焊接后存在收縮，因此在焊接前對各組件預留收縮余量3mm，為的是控制很饑餓變形，保證箱體尺寸及公差要求，裝配時，要求該部件的裝焊在專用上進行剛性固定，待焊縫冷卻后再將箱體從夾具中取下。焊接時，先焊接箱體外側(cè)的斷續(xù)焊縫，進行加強，然后再焊接箱體內(nèi)側(cè)的連續(xù)焊縫，最后焊接箱體外側(cè)的加強板處的焊縫，由兩名焊工從中間往兩邊分散分段退焊法進行施焊。為保證焊縫的氣密性，對箱體內(nèi)側(cè)的焊縫第一層采用TIG焊自熔，要求不填充焊絲進行自熔焊接，然后再填充焊絲進行焊接，最后采用MIG焊進行覆面。焊接過程中要求嚴格控制層間溫度，是其≤60℃。同時在焊接的起弧和收弧處采用起弧板和收弧板等工藝措施，以減少焊接缺陷，保證焊縫的焊接質(zhì)量，從而保證焊縫的氣密性。通過采取以上各項工藝措施，該箱體的焊接變形得到了有效控制，各項尺寸及形位公差均滿足了設計要求。經(jīng)過打壓試驗，焊縫質(zhì)量完好，無泄露情況發(fā)生，保證了產(chǎn)品焊接質(zhì)量，6.焊接工藝方法的確定：為既保證質(zhì)量又提高效率，采用TIG內(nèi)、外填絲法焊底層，MAG焊填充及蓋面層，使質(zhì)量、效率都得到保證。在MAG焊過程中，焊絲伸出長度必須小于10mm，焊槍擺動幅度、頻率、速度及邊緣停留時間配合適當，動作協(xié)調(diào)一致，隨時調(diào)整焊槍角度，使焊縫表面邊緣熔合整齊，成形美觀，以保證填充及蓋面層質(zhì)量。

6.1TIG焊工藝手工鎢極氬弧焊（TIG焊）6.1.1焊接參數(shù)

采用φ2.5mm的Wce-20鎢極，鎢極伸出長度4~6mm，不預熱，噴嘴直徑12mm，其它參數(shù)見表。

TIG焊工藝參數(shù)

6.1.2常見缺陷的產(chǎn)生原因及預防

（1）未焊透：焊接電流小，根部間隙小，焊接速度過快、焊槍角度不正常等均易產(chǎn)生未焊透的缺陷。根部間隙一定不能小于3.5mm，合適的焊接電流和正確調(diào)整焊槍角度就可避免產(chǎn)生未焊透。（2）氧化嚴重：打底焊時，管內(nèi)充壓裝置未能起到良好的保護作用，焊縫背面將氧化；焊接過程中對熔池及焊絲端頭保護不良，或焊絲表面有氧化雜質(zhì)也將會氧化嚴重。充氧裝置盡可能與管子對嚴，不能留有間隙，管子的間隙用耐高溫錫油紙貼上，避免焊縫氧化。（3）夾渣、夾鎢：焊接過程中，若焊絲端頭在高溫過程中脫離了氬氣保護區(qū)，在空氣中被氧化，當再次焊接時被氧化的焊絲端頭未清理，又送入熔池中，在斷口試驗中判為夾渣；若鎢極長度伸出量過大，焊槍動作不穩(wěn)定，鎢極與焊絲或鎢極與熔池相碰后，又未終止焊接，從而造成夾鎢。因管子是圓的，焊槍、送絲角度要隨時變化，所以手法一定要穩(wěn)、準，就能避免夾渣、夾鎢的現(xiàn)象。（4）內(nèi)凹：裝配間隙小，焊接過程中焊槍擺動幅度大，致使電弧熱量不能集中于根部，產(chǎn)生了背面焊縫低于試件表面的內(nèi)凹現(xiàn)象。電弧熱量盡量集中于根部，仰焊部位多給點焊絲可避免內(nèi)凹。

6.2MAG焊工藝半自動熔化極氬弧焊（MIG焊）6.2.1焊接參數(shù)

噴嘴直徑20mm，噴嘴至試件距離6~8mm，層間溫度≤150℃。焊縫厚度11mm，其它工藝參數(shù)見表。

MAG焊工藝參數(shù)

6.2.2常見缺陷的產(chǎn)生原因及預防

（1）氧化：MAG線能量較大，層溫較高，或焊絲表面有氧化雜質(zhì)，都會導致氧化。焊前清理干凈，控制層溫和用較小的線能量都可避免氧化。

（2）夾渣：焊槍角度不正確，或兩邊停留時間不夠，均容易產(chǎn)生夾渣。6.3結(jié)論：該工藝利用TIG焊電弧穩(wěn)定，控制性好，質(zhì)量優(yōu)的特點進行底層焊接，再用MAG焊進行全位置填充及蓋面層焊接，已在某產(chǎn)品生產(chǎn)中推廣應用，這一高質(zhì)量及高效率相結(jié)合的工藝值得在不銹鋼箱體焊接中推廣使用。7.OCr18Ni9的焊接性分析

7.1焊接性概念：GB/T3375-94《焊接術(shù)語》中注明：“材料在限定的施工條件下，焊接成按規(guī)定設計要求的構(gòu)件，并滿足預定服役要求的能力”。它包括兩方面的內(nèi)容：其一是焊成的構(gòu)件符合設計要求；其二是滿足預定的使用條件，能夠安全運行。

根據(jù)討論問題的著眼點不同，焊接性可分為：

（1）工藝焊接性（2）使用焊接性

7.2影響焊接性的因素主要有以下幾點：

（1）材料因素

（2）焊接方法

（3）構(gòu)件類型

（4）使用要求

金屬的焊接性與材料成分、焊接方法、構(gòu)件類型、使用要求都有密切的關系，所以不應脫離這些因素而單純的從材料本身的性能來評價焊接性。從上述分析可以看出，很難找出一項技術(shù)指標可以概括焊接性，只有通過綜合多方面的因素才能分析焊接性問題。

分析金屬的焊接性我們在不要求做非常準確的情況下我們可以根據(jù)碳當量、材料的化學性能、材料的物理性能來判斷，如果要求需要很準確的話我們可以通過焊接性試驗來判定。0cr18ni9的焊接性能我們就從這方面來判定：

1、0Cr18Ni9的焊接要求

1）0Cr18Ni9屬于奧氏體不銹鋼，其組織為奧氏體（A)加3-5％鐵素體（F）。它具有良好的塑性和高溫、低溫性能。它在焊接熱循環(huán)的作用下，主要顯示出以下基本要求：

①焊接過程中采用小的線能量輸入，減小熱影響區(qū)范圍，加快焊縫及熱影響區(qū)的冷卻速度對不銹鋼的焊接是有益的。

②用0Cr18Ni9焊接時導熱系數(shù)小，存在過熱區(qū)，也容易造成熱影響區(qū)的晶粒長大。焊縫高溫停留時間過長，在高溫狀態(tài)下Cr和C形成化合物，在高溫區(qū)就形成了貧鉻層，也會導致焊縫的枝晶傾向加劇。因此要求盡量選擇線能覺輸入較小的焊接方法。

③由于導熱系數(shù)小而線膨脹系數(shù)大，自由焊態(tài)下焊接易產(chǎn)生較大的變形，選用能量集中，熱影響區(qū)窄的焊接方法能在一定程度上減少焊接變形。

2）0cr18ni9的含碳量很小，在加上它屬于高合金鋼碳當量法對它焊接性能的估算是不怎么準確的。因此我們不用碳當量對它的焊接性進行分析。

（3）0cr18ni9屬于奧氏體不銹鋼，這類鋼有具有交高的變形能力并不可淬硬，而且它的含碳量又很底，所以總的來說焊接性還是不錯的。但是由于熱導率低，熱膨脹系數(shù)大，局部加熱時溫度分布不均勻，收縮量大等都將使接頭在焊接過程中產(chǎn)生交大的內(nèi)應力。在焊接的時候應該注意這方面的問題，焊接時盡量避免或減少這種受熱不均顯現(xiàn)的發(fā)生，焊接的速度也應該適當?shù)目禳c。

上面我們已經(jīng)從它的化學成分和物理性能對0cr18ni9的焊接性能進行了分析，但是根據(jù)這些判斷出的焊接性是不夠準確的，我們需要準確的判斷它的焊接性我們就必須通過焊接性試驗來完成。焊接性的試驗是很多的，我在這里就用斜Y型坡口焊接裂紋試驗方法。

板材的規(guī)格是6×150×200mm

焊接方法是手工電弧焊

焊材型號A132，規(guī)格￠3.2mm

坡口形式是斜Y型

焊接參數(shù)是電流：90-120A，電壓20-24V，速度15-20cm/min

焊完的試件需要經(jīng)過48H時效后再作裂紋的檢測和解剖。裂紋可以分為表面裂紋、跟部裂紋、斷面裂紋三種形式。首先用放大鏡目測或瑩光粉檢查焊縫表面裂紋，然后用機械方法切開六個等長度橫向試片，檢查五個片面上的裂紋情況。一般用裂紋率作為評定標準。

根部裂紋率=∑LR/L×100％

表面裂紋率=∑Lf/L×100％

端面裂紋率=∑h/5H×100％

試驗焊縫的總長度是80mm而我們焊接裂紋的總長度通過試驗測得為9.8mm試件的裂紋率小于20％因此在實際生產(chǎn)中如果按要求來做的話是不會產(chǎn)生裂紋的，此種鋼的焊接性能還是可以的。8.鎢極氬弧焊的技術(shù)特點及應用8.1鎢極氬弧焊的原理及設備氬弧焊技術(shù)是在普通電弧焊的原理的基礎上，利用氬氣對金屬焊材的保護，通過高電流使焊材在被焊基材上融化成液態(tài)形成溶池，使被焊金屬和焊材達到冶金結(jié)合的一種焊接技術(shù)，由于在高溫熔融焊接中不斷送上氬氣，使焊材不能和空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化。鎢極氬弧焊結(jié)構(gòu)示意圖如圖8.1-1所示。\o"查看圖片"圖8.1-11—填充細棒2—噴嘴3—導電嘴4—焊槍5—鎢極6—焊槍手柄7—氬氣流8—焊接電弧9—金屬熔池10—焊絲盤11—送絲機構(gòu)12—焊絲鎢極氬弧焊的設備一般由焊接電源、引弧和穩(wěn)弧裝置、焊槍、供氣系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成，其中引弧和穩(wěn)弧裝置、焊接控制系統(tǒng)都位于控制箱內(nèi)。8.2鎢極氬弧焊的特點鎢極氬弧焊與手工焊條電弧焊相比主要有以下特點：（1）氬氣是惰性氣體，高溫下不分解，與焊縫金屬不發(fā)生反應，不溶解于液態(tài)金屬，故保護效果最佳，能有效的保護熔池金屬，是一種高質(zhì)量的焊接方法。（2）氬氣是單原子氣體，高溫無二次吸放熱分解反應，導電能力差,以及氬氣流產(chǎn)生的壓縮效應和冷卻作用，使電弧熱集中，溫度高，

電弧穩(wěn)定性好，即使在低電流下電弧還能穩(wěn)定燃燒。（3）氬弧焊熱量集中，從噴嘴中噴出的氬氣有冷卻作用，因此焊縫熱影響區(qū)窄，焊件變形小。（4）用氬氣保護無熔渣，提高了工作效率，而且焊縫成形美觀，質(zhì)量好。（5）氬弧焊明弧操作，熔池可觀性好，便于觀察和操作，技術(shù)容易掌握，適合各種位置焊接。（6）除黑色金屬外，可用于焊接不銹鋼、鋁、銅等有色金屬及合金鋼。但氬弧焊成本高；而且氬氣電離勢高，引弧困難；氬弧焊產(chǎn)生紫外線強度高于手工焊條電弧焊5—30倍；另外，鎢極有一定放射性，對焊工也有一定的危害，目前推廣使用的鈰鎢極對焊工的危害較小。8.3鎢極氬弧焊的分類鎢極氬弧焊按操作方法可分為手工鎢極氬弧焊和機械化焊接兩種。對于直線焊縫和規(guī)則的曲線焊縫，可采用機械化焊接。而對于不規(guī)則的或較短的焊縫，則采用手工鎢極氬弧焊。鎢極氬弧焊使用的電流種類一般有直流鎢極氬弧焊、交流鎢極氬弧焊和脈沖鎢極氬弧焊三種，目前使用較多的是直流手工鎢極氬弧焊。8.3.1直流鎢極氬弧焊直流鎢極氬弧焊通常分為兩種：直流反極性和直流正極性，一般金屬（除鋁鎂及其合金外）選用選用直流正極性鎢極氬弧焊最好，交流次之。鋁、鎂及其合金的薄件可選用直流反極性進行焊接。（1）直流反極性在鎢極氬弧焊中，雖很少用直流反極性，原因是鎢極易氧化燒損，焊縫寬而窄，電弧不穩(wěn)定。但是，它具有“陰極破碎”作用。所謂“陰極破碎”作用，在交流焊的反極性半波也同樣存在，它是成功地焊接鋁、鎂及其合金的重要因素。鋁、鎂及其合金的表面存在一層致密難熔的氧化膜覆蓋在焊接熔池表面，如不及時清除，焊接時會造成未熔合，在焊縫表面還會形成皺皮或產(chǎn)生內(nèi)氣孔、夾渣，直接影響焊接質(zhì)量。實踐證明，反極性時，被焊金屬表面的氧化膜在電弧的作用下，可以被清除掉而獲得成形美觀的焊縫。這種作用要求陰極斑點的能量密度要很高和被質(zhì)量很大的正離子撞擊，致使氧化膜破碎。（2）直流正極性直流正極性時，焊件接正極，焊件接受電子轟擊放出的全部動能和逸出功，產(chǎn)生大量的熱，且其熔點高，這時電弧陰極的導電機構(gòu)是以熱陰極導電機構(gòu)為主，鎢極的熱發(fā)射（電子）能力強，這一點有利于電弧的引燃和穩(wěn)定燃燒，因此，在電流較小的情況下電弧也非常穩(wěn)定，熔池深而窄，生產(chǎn)率高，焊件的收縮和變形都小，這對于焊接薄件非常有利。因此除焊接鋁、鎂及其合金外，一般均采用直流正極性接法進行焊接。8.3.2交流鎢極氬弧焊交流鎢極氬弧焊焊接時電流的極性周期性的變化。在交流正極性（焊件為正）半周，因鎢極承載能力較大，電弧穩(wěn)定、集中，使焊縫得到足夠的熔深。而在交流反極性（焊件為負）半周，則利用“陰極破碎”作用，可以徹底清除熔池及其附近區(qū)域的氧化膜，并使鎢極得到冷卻，因此它兼有直流正、反極性鎢極氬弧焊的優(yōu)點。此外，交流鎢極氬弧焊設備簡單，成本低，維修方便。因此，交流鎢極氬弧焊被廣泛用于鋁、鎂及其合金的焊接生產(chǎn)中。8.4鎢極氬弧焊的焊接工藝參數(shù)（1）焊接電流與鎢極直徑：通常根據(jù)工件的材質(zhì)、厚度和接頭的空間位置選擇焊接電流。鎢極氬弧焊使用鎢極的直徑是比較重要的，必須根據(jù)焊接電流選擇合適的鎢極直徑。鎢極直徑一定時，在不同的電源和極性條件下，充許使用的電流范圍不同，直流正接時許用電流最大，直流反接時，許用電流最小。（2）電弧電壓：電弧電壓主要由弧長決定，弧長增加，電弧電壓增加，焊縫寬度增加，熔深減小，容易引起未焊透及咬邊，保護效果也不好，電弧太短，難看清熔池，送絲易碰鎢極引起短路，容易夾鎢，通常弧長近似等于鎢極直徑。（3）焊接速度：焊接速度增加，熔深和熔寬減小，容易未焊透，焊縫高而窄，兩側(cè)熔合不好，焊接速度太慢時，焊縫很寬，可能產(chǎn)生焊漏燒穿等缺陷。通常焊工根據(jù)熔池大小，熔池形狀和兩側(cè)熔合情況，隨時調(diào)整焊接速度，如圖8.4-1所示為焊接速度對氬氣保護效果的影響，焊接速度過大，保護氣流嚴重偏后，可能使鎢極端部、弧柱、熔池暴露在空氣中。因此必須采用相應措施如加大保護氣體流量或?qū)⒑妇媲皟A一定角度，以保持良好的保護作用。焊接速度對氬氣保護效果的影響圖8.4-1（4）鎢極直徑和端部形狀：鎢極直徑的選擇取決于焊件的厚度、焊接電流大小、電源種類和極性。表8.4-2列出了不同鎢極直徑所允許的電流使用范圍。通常焊件厚度越大，焊接電流越高，所采用的鎢極直徑越大。此外，從表中還可以看出對不同直徑的鎢極，采用不同的電流種類或極性時，所允許的電流范圍也不同。其直流正極性時電流值最大，交流次之，直流反極性最小。焊接時，鎢極直徑一定要選擇適當，否則會影響焊接質(zhì)量。不同鎢極直徑所允許的電流使用范圍鎢極直徑／mm直流／A交流／A正極性反極性1～265～15010～2020～1003140～1802～040100～1604250～34030～50140～2205300～40040～80200～2806350～50060～100250～300表8.4-2鎢極端部的形狀對電弧的穩(wěn)定性和焊縫成形也有很大影響。一般在焊接薄板和焊接電流很小時，可采用小直徑的鎢極并將其末端磨成尖錐角（約20°角），這樣電弧容易引燃和穩(wěn)定。但在焊接電流較大時若仍采用尖錐角電極，則會因電流密度過大而使電極末端過熱熔化、加劇燒損，同時電弧斑點也會擴展到鎢極末端的錐面上，使弧柱明顯地擴散飄蕩不穩(wěn)，而影響焊縫成形。所以大電流焊接時要求鎢極末端磨成鈍角（大于90°）或帶有平頂?shù)腻F角形，這樣可使電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫成形均勻，并減小鎢極燒損。根據(jù)所用焊接電流種類，選用不同的端部形狀如圖8.4-3所示，尖端角度α的大小會影響鎢極的許用電流、引弧及穩(wěn)弧性能，鎢極尖端角度對焊縫熔深和熔寬也有一定影響，減小錐角，焊縫熔深減小，熔寬增大，反之則熔深增大，熔寬減小。圖8.4-3（5）填絲速度和焊絲直徑：焊絲的填絲速度受焊絲直徑、焊接電流、焊接速度和接頭間隙等因素的影響。通常，焊接電流、焊接速度和接頭間隙大時，填絲速度要快；焊絲越粗，填絲速度要越慢。如果填絲速度選擇不合理，就可能造成焊縫出現(xiàn)未焊透、燒穿、凹陷、堆高過大以及成形不光滑等缺陷。焊絲直徑的選擇與母材的厚度、間隙有關。當板厚間隙大時，焊絲可選粗一點的；反之，則選細一些的。假如選擇不當，就有可能造成焊縫成形不好的缺陷。8.5鎢極氬弧焊的工藝影響因素8.5.1鎢極、噴嘴、焊絲與焊件的相對位置噴嘴到焊件的距離大小影響到保護作用的效果如圖8.5.1-1所示，一般取10mm為宜。鎢極、噴嘴、焊絲與焊件的相對位置圖8.5.1-1鎢極放置應與噴嘴同心，當鎢極與焊件垂直是具有最好保護作用，但這時噴嘴將會擋住焊工的視線，因此一般使鎢極與焊件的角度成75°左右為宜，而焊絲與焊件的角度成15°左右。8.5.2焊接規(guī)范的影響一般來說，氬氣流量增大時，保護氣流挺度大，保護效果也好。但氣體流量過大，當它與焊件接觸反射回來時，就會把氣流擾亂，而在保護區(qū)內(nèi)產(chǎn)生渦流，這時就會將空氣卷入而降低保護作用。增大焊接速度，氬氣流將會后托，若焊接速度過大，就會使鎢極，焊絲與熔池暴漏在空氣中而失去保護作用。因此增大焊接速度時，必須同時加大氣體流量，以增加保護氣流的挺度，使保護作用不被破壞。當焊接電流過大時，保護區(qū)內(nèi)氣體運動加劇，這時也要采用較大的噴嘴并加大氣體流量，以擴大焊接區(qū)。8.6鎢極氬弧焊的應用鎢極氬弧焊適用幾乎可以焊接所有金屬及合金，但從經(jīng)濟性和生產(chǎn)效率考慮，鎢極氬弧焊主要用于焊接不銹鋼、高溫合金和鋁、鎂、銅、不銹鋼等金屬及其合金，以及難熔金屬（如鋯、鉬、鈮）與異種金屬。鎢極氬弧焊所焊板材的厚度，由于受承載能力的限制，一般適用于焊接薄件，鎢極氬弧焊一般焊接厚度小于6mm的構(gòu)件，目前鎢極氬弧焊廣泛應用于航空航天、原子能、化工、紡織、鍋爐、壓力容器、醫(yī)療器械及炊具等工業(yè)部門的生產(chǎn)中。8.7鎢極氬弧焊的安全規(guī)程（1）焊接工作場地必須備有防火設備，如砂箱、滅火器、消防栓、水桶等。易燃物品距離焊接場所不得小于5ｍ。若無法滿足規(guī)定距離時，可用石棉板、石棉布等妥善覆蓋，防止火星落入易燃物品。易爆物品距離焊接所不得小于10ｍ。氬弧焊工作場地要有良好的自然通風和固定的機械通風裝置，減少氬弧焊有害氣體和金屬粉塵的危害。（2）手工鎢極氬弧焊機應放置在干燥通風處，嚴格按照使用說明書操作。使用前應對焊機進行全面檢查。確定沒有隱患，再接通電源?？蛰d運行正常后方可施焊。保證焊機接線正確，必須良好、牢固接地以保障安全。焊機電源的通、斷由電源板上的開關控制，嚴禁負載扳動開關，以免形狀觸頭燒損。（3）應經(jīng)常檢查氬弧焊槍冷卻水系統(tǒng)的工作情況，發(fā)現(xiàn)堵塞或泄漏時應即刻解決，防止燒壞焊槍和影響焊接質(zhì)量。（4）焊人員離開工作場所或焊機不使用時，必須切斷電源。若焊機發(fā)生故障，應由專業(yè)人員進行維修，檢修時應作好防電擊等安全措施。焊機應至少每年除塵清潔一次。（5）鎢極氬弧焊機高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻電磁場會使人產(chǎn)生一定的頭暈、疲乏。因此焊接時應盡量減少高頻電磁場作用的時間，引燃電弧后立即切斷高頻電源。焊槍和焊接電纜外應用軟金屬編織線屏蔽（軟管一端接在焊槍上，另一端接地，外面不包絕緣）。如有條件，應盡量采用晶體脈沖引弧取代高頻引弧。（6）氬弧焊時，紫外線強度很大，易引起電光性眼炎、電弧灼傷，同時產(chǎn)生臭氧和氮氧化合物刺激呼吸道。因此，焊工操作時應穿白帆布工作服，戴好口罩、面罩及防護手套、腳蓋等。為了防止觸電，應在工作臺附近地面覆蓋絕緣橡皮，工作人員應穿絕緣膠鞋。9．奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）鎢極氬弧焊的工藝流程9.1焊前準備（1）清理油、污物，將坡口面及周圍10mm內(nèi)修磨出金屬光澤。

（2）檢查水、電、氣路是否暢通，設備及附件應狀態(tài)良好。

（3）按尺寸進行裝配，定位焊采用肋板固定（2點、7點、11點為肋板固定），也可采用坡口內(nèi)定位焊，但必須注意定位焊質(zhì)量。1.采用垂直外特性的電源，直流時采用正極性（焊絲接負極）

2.一般適合于6mm以下薄板的焊接，具有焊縫成型美觀，焊接變形量小的特點

3.\o"平安保險@V"保護氣體為氬氣，純度為99.99%。當焊接電流為50~150A時，氬氣流量為8~10L/min，當電流為150~250A時，氬氣流量為12~15L/min。

4.鎢極從氣體噴嘴突出的長度，以4~5mm為佳，，在角焊等遮蔽性差的\o"大飛機攜程@V"地方是2~3mm，在開槽深的地方是5~6mm，噴嘴至工作的距離一般不超過15mm。

5.為防止焊接氣孔之出現(xiàn)，焊接部位如有鐵銹、油污等務必清理干凈。

6.焊接電弧長度以1~3mm為佳，過長則保護效果不好。

7.對接打底時，為防止底層焊道的背面被氧化，背面也需要實施氣體保護。

8.為使氬氣\o"波導@V"很好地保護焊接熔池，和便于施焊操作，鎢極中心線與焊接處工件一般應保持80~85°角,\o"盛大熱血傳奇@V"填充焊絲與工件表面夾角應盡可能地小，一般為10°左右。

9.防風與換氣。有風的地方，務請采取擋網(wǎng)的措施，而在\o"瘋狂園林人@V"室內(nèi)則應采取適當?shù)膿Q氣措施。9.1.1焊前清理奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）焊接接頭的質(zhì)量在很大程度上取決于焊件和焊絲的焊前清理，當清理不徹底時，會在焊件和焊絲表面形成吸氣層，并導致焊接接頭形成裂紋和氣孔，因此，焊接前應對焊件坡口及其附近區(qū)域至少20mm范圍內(nèi)的油污、水分等進行徹底的清理，清理通常采用機械清理和化學清理。（1）機械清理采用剪切、沖壓和切割下料的工件均需要焊前對其接頭邊緣進行機械清理。對于焊接質(zhì)量要求不高或酸洗有難度的焊件，可以用細紗布或不銹鋼絲刷擦拭，或用硬質(zhì)合金刮刀削待焊邊緣去除表面氧化膜，刮深0.025mm即可。然后用丙酮或乙醇，四氯化碳或甲醇等溶劑去除坡口兩側(cè)的手印，有機物及焊絲表面的油污等。在除油時需要使用厚棉布，毛刷或人造纖維刷刷洗。（2）化學清理如果奧氏體不銹鋼板熱軋后已經(jīng)酸洗，但由于存放太久又生成新的氧化膜時，可在室溫條件下將不銹鋼板浸泡在2﹪～4﹪HF+30﹪～40﹪HNO3+H2O(余量)的溶液中15～20min，然后用清水沖洗干凈并烘干。對于熱軋后未經(jīng)酸洗的不銹鋼板，由于其氧化膜較厚，應先進行堿洗，堿洗時，將不銹鋼板浸泡在含燒堿80﹪，碳酸氫鈉20﹪的濃堿水溶液中10～15min，溶液的溫度保持在40～50℃，堿洗后取出沖洗，在進行酸洗。酸洗液的配方為：每升溶液中硝酸55～60ml，鹽酸340～350ml，氫氟酸5ml，酸洗時間為10～25min（室溫下浸泡），取出后分別用熱水，冷水沖洗，并用白布擦拭、晾干。經(jīng)酸洗的焊件、焊絲應在4h內(nèi)用完，否則要重新進行酸洗。焊絲可放在溫度為150～200℃的烘箱內(nèi)保存，隨用隨取，取焊絲應戴潔凈的白手套，以免污染焊絲。9.1.2坡口的制備與裝配為減少焊縫的累積吸氣量，在選擇坡口形式及尺寸時，應盡量減少焊接層數(shù)和填充金屬量，以防止接頭塑性的下降。不銹鋼的坡口形式及尺寸見表9.1.2-1。搭接接頭由于其背面保護困難，街頭受力條件差，而盡可能不采用，一般也不采用永久性帶墊板對接。對于母材厚度小于2,5mm的I形坡口對接接頭，可以不添加填充焊絲進行焊接。對于厚度更大的母材，則需要開坡口并添加填充金屬。一般應盡量采用平焊。采用機械方法加工坡口，由于接頭內(nèi)可能留有空氣，因而對于接頭裝配的要求必須比焊接其它金屬高。在不銹鋼板的坡口加工時最好采用刨、銑等冷加工工藝。以減少熱加工時容易出現(xiàn)的坡口邊緣硬度增高的現(xiàn)象，減少機械加工時的難度。奧氏體不銹鋼的坡口形式及尺寸坡口形式板厚δ∕mm坡口尺寸間隙∕mm鈍邊∕mm角度∕(°)I形0.25～2.30--0.8～3.20～0.1δ--V形1.6～6.40～0.1δ0.1～0.25δ30～603.0～1330～90X形6.4～380～0.1δ0.1～0.25δ30～90U形6.4～2515～30雙U形19～5115～30表9.1.2-1從上表中可以看出，對于δ=3mm的TC2不銹鋼焊接時常采用I形坡口或V形坡口，當采用I形坡口時，坡口間隙為0～0.3mm；當采用V形坡口時，坡口間隙為0～0.3mm，鈍邊高度為0.1～0.75mm，坡口角度為30°～60°為宜。由于不銹鋼的一些特殊的物理性能，如表面張力系數(shù)大，熔融狀態(tài)黏度小，使得焊前必須對焊接進行仔細的裝配。點固焊是減少焊接變形的措施之一，一般焊點間距為100～150mm，其長度約10～15mm。點固焊所用的焊絲、焊接工藝參數(shù)及保護氣體條件與正式焊接時相同，在每一點固焊點?；r，應延時關閉氬氣，同時裝配時應嚴禁使用鐵器敲擊劃傷待焊工件表面。9.2奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）鎢極氬弧焊的焊接工藝9.2.1焊接材料的選擇（1）氬氣：適用于奧氏體不銹鋼焊接用的氬氣為一級氬氣，其純度應不低于99.99%，露點在-40℃以下，雜質(zhì)總的質(zhì)量分數(shù)<0.001%，相對溫度＜5﹪，水分＜0.001mg∕L，焊接過程中當氬氣瓶中的壓力降至0.981MPa時，應停止使用，以防止影響焊接接頭質(zhì)量。（2）焊絲：原則上應選擇與基本金屬成分相同的焊絲，有時為了提高焊縫金屬塑性，也可選用強度比基本金屬稍低的焊絲。在手工電弧焊中起關鍵作用的不銹鋼焊條經(jīng)過我國焊接工作者多年努力，已取得了如下進展：

⑴品種

基本上覆蓋了各種常規(guī)不銹鋼鋼種，如308、316、309、347、317等等，通常包括酸性、堿性兩個渣系。對于超低C不銹鋼焊條，如308L、316L、309L國內(nèi)也能生產(chǎn)，所以從品種上基本可滿足工業(yè)部門的使用。

⑵質(zhì)量

對于常規(guī)不銹鋼焊條而言，從不銹鋼焊條的發(fā)紅、電弧穩(wěn)定性、飛濺大小、焊縫成型、

顏色、波紋細膩程度、全位置焊接適應性、焊工施焊的舒適性、焊接力學性能、抗腐蝕性等方面，國產(chǎn)不銹鋼焊條質(zhì)量參差不齊。但基本可以滿足國內(nèi)用戶的要求。對于一些特殊品種如310MoL、347L、309L仍有許多工廠愿意使用進口焊材。這也表明我國整體不銹鋼焊條的工藝質(zhì)量與國外還有差距，在一些特殊品種上差距較大。

焊接奧氏體不銹鋼時，為提高焊縫塑性，焊絲表面不得有燒皮，裂紋，氧化膜，金屬或非金屬夾雜等雜質(zhì)缺陷存在，同時注意焊絲在焊接前必須進行徹底的清理，否則焊絲表面的油污等雜質(zhì)可能成為焊縫金屬的污染源。9.2.2氬氣流量的選擇氬氣流量的選擇以達到良好的焊接表面色澤為準，過大的流量不易形成穩(wěn)定的氣流層，而且增大焊縫的冷卻速度，容易在焊縫表面出現(xiàn)不銹鋼馬氏體，拖罩中的氬氣流量不足時，焊接接頭表面呈現(xiàn)不同的氧化色澤，而流量過大時，將對主噴嘴的氣流產(chǎn)生干擾。焊縫背面的氬氣流量過大也會影響正面第一道焊縫的氣體保護效果。焊接時焊縫表面是否保護良好，可根據(jù)焊縫表面的顏色進行判斷，表9.2.2-1表示了焊縫不同顏色時氬氣的保護情況及對焊縫質(zhì)量的影響。氬氣的保護情況及對焊縫質(zhì)量的影響焊縫表面顏色氬氣保護情況焊縫質(zhì)量銀白色良好良好金黃色尚好對焊縫質(zhì)量沒有影響藍色一般焊縫表面氧化，焊縫區(qū)表面塑性稍有下降，但不影響焊接質(zhì)量青紫色較差焊縫氧化嚴重，塑性顯著降低暗灰色極差焊縫完全氧化，焊接區(qū)完脆化，易產(chǎn)生裂縫，氣孔，渣等缺陷表9.2.2-1焊縫和熱影響區(qū)的表面色澤是保護效果的標志，不銹鋼材在電弧作用后，表面形成一層氧化膜，不同溫度下所形成的氧化膜顏色時不同的。一般要求焊后表面最好為銀白色，其次為金黃色。9.2.3氣體保護由于奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）對空氣中的氧、氮、碳等氣體具有很強的親和力，因此，必須在焊接區(qū)采取良好的保護措施，以確保焊接熔池及溫度超過350℃的熱影響區(qū)的正反面與空氣隔絕。采用鎢極氬弧焊焊接不銹鋼和不銹鋼的保護措施及其適用范圍見表9.2.3-1。焊縫的保護效果除了和氬氣純度、流量、噴嘴與焊件間距離、接頭形式等因素有關外，決定因素是焊炬、噴嘴的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。不銹鋼的導熱系數(shù)小，焊接熔池尺寸大，因此，噴嘴的孔徑也應相應增大，以擴大保護區(qū)的面積。如果噴嘴的結(jié)構(gòu)不合理時，則會出現(xiàn)絮流和挺度不大的層流，兩者都會使空氣混入焊接區(qū)。為了改善焊縫金屬的組織，提高焊縫熱影響區(qū)的性能，可采用增大焊縫冷卻速度的方法，即在焊縫兩側(cè)或焊縫背面設置空冷或水冷銅壓板。對已脫離噴嘴保護區(qū)，但仍在350℃以上的焊縫熱影響區(qū)表面，仍需繼續(xù)進行保護，通常采用通有氬氣流的拖罩，拖罩的長度為100～180mm，寬度30～40mm具體長度可根據(jù)焊件形狀、板厚、焊接工藝參數(shù)等條件決定，但要使溫度處于350℃以上的焊縫及熱影響區(qū)的金屬得充分的保護。拖罩外殼的四角應圓滑過渡，要盡量減少死角，同時焊件應與焊件表面保持一定的距離。焊接長焊縫，當焊接電流大于200A時，在拖罩帽沿處需設置冷卻水管，以防拖罩過熱，甚至燒壞銅絲和外殼。不銹鋼和不銹鋼薄板手工鎢極氬弧焊用拖罩通常與焊炬連接為一體，并與焊炬同時移動。不銹鋼和不銹鋼焊接中背面也需要加強保護，通常采用在局部密閉氣槍內(nèi)或整個焊接內(nèi)充氬氣，以及在焊縫背面通氬氣的墊板等措施。對于平板對接焊時可采用背面帶有通氣孔道的紫銅墊板，氬氣從焊件背面的紫銅墊板出氣孔流出（孔徑1mm，孔距15～20mm），并短暫的貯存在墊板的小槽內(nèi)，以保護焊縫背面不受有害氣體的侵害。鎢極氬弧焊焊接奧氏體不銹鋼的保護措施類別保護位置保護措施用途及特點局部保護熔池及其周圍采用保護效果好的圓柱形或橢圓形噴嘴，相應增加氬氣流量適用于焊縫形狀規(guī)則、結(jié)構(gòu)簡單的焊件，操作方便，靈活性大溫度≥400℃的焊縫及熱影響區(qū)附加保護罩或雙層噴嘴；焊縫兩側(cè)吹氬；適應焊件形狀的各種限制氬氣流動的擋板溫度≥400℃的焊縫背面及熱影響區(qū)通氬氣的墊板或焊件內(nèi)腔充氬；局部通氬；緊靠金屬板充氬箱保護整個工件柔性箱體（尼龍薄膜、橡膠等）采用不抽真空多次充氬的方法提高箱體內(nèi)的氬氣純度，但焊接時仍需噴嘴保護；②剛性箱體或柔性箱體附加剛性罩，采用抽真空（10-2～10-4）再充氬的方法適用于結(jié)構(gòu)形狀復雜的焊件，焊接可達性較差增強冷卻焊縫及熱影響區(qū)冷卻塊（通水或不通水）；用適用焊件形狀的工裝導熱；減小熱輸入配合其他保護措施以增強保護效果表9.2.3-1為了加強冷卻，墊板應采用紫銅，其凹槽的深度和寬度要適當，否則不利于氬氣的流通和貯存。對于板厚在4mm以內(nèi)的不銹鋼板，其焊接墊板的成形槽尺寸及壓板間距可參考表9.2.3-2。焊縫背面不采用墊板的，可加用手工移動的氬氣拖罩。墊板的成形槽尺寸及壓板間距不銹鋼板厚度∕mm成形槽尺寸∕mm壓板間距∕mm備注槽深槽寬0.51.5～2.50.5～0.810反面不通氬氣1.02.0～3.00.8～1.215～202.03.0～5.01.5～2.020～25反面通氬氣3.05.0～6.01.5～2.025～304.06.0～7.01.5～2.025～30表9.2.3-29.2.4焊接工藝規(guī)范的控制奧氏體不銹鋼的導熱性差，而線脹系數(shù)極大，若焊接工藝控制不當，特別是大線能量的輸入，會造成焊縫及過熱區(qū)的晶粒粗大而降低焊接接頭的耐蝕性，因此，應嚴格控制焊接工藝參數(shù)，采用小電流快速焊的方法，減少焊接接頭在高溫停留的時間，減小焊接應力，從而提高焊接接頭的耐蝕性。鎢極氬弧焊的焊接工藝參數(shù)見表9.2.4-1。奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）手工鎢極氬弧焊的焊接工藝參數(shù)板厚∕mm坡口形式鎢極直徑∕mm焊絲直徑∕mm焊接層數(shù)焊接電流∕A氬氣流量∕L.min-1噴嘴孔徑∕mm備注主噴嘴拖罩背面0.5I形坡口對接1.51.0130～508～1014～166～810對接接頭的間隙為0.5mm，不加不銹鋼絲時的間隙為1.0mm1.02.01.0～2.0140～608～1014～166～8101.52.01.0～2.0160～8010～1214～168～1010～122.02.0～3.01.0～2.0180～11012～1416～2010～1212～142.52.0～3.02.01110～12012～1416～2010～1212～143.0V形坡口對接3.02.0～3.01～2120～14012～1416～2010～1214～18坡口間隙為2～3，鈍邊0.5mm，焊縫反面加鋼墊板，坡口角度60°～65°3.53.0～4.02.0～3.01～2120～14012～1416～2010～1214～184.03.0～4.02.0～3.02130～15014～1620～2512～1418～204.53.0～4.02.0～3.0220014～1620～2512～1418～205.04.03.02～3130～15014～1620～2512～1418～206.04.03.0～4.02～3140～18014～1625～2812～1418～207.04.03.0～4.02～3140～18014～1625～2812～1420～228.04.03.0～4.03～4140～18014～1625～2812～1420～2210.0對稱雙Y形坡口4.03.0～4.04～6160～20014～1625～2812～1420～22坡口角度60°，鈍邊1mm，坡口角度55°鈍邊1.5～2mm，間隙1.5mm13.04.03.0～4.06～8220～24014～1625～2812～1420～2220.04.04.012200～24012～142010～1218224.04.0～5.06230～15015～1818～2018～2020254.03.0～4.015～16200～22016～1826～30～20～2622304.03.0～4.017～18200～22016～1826～3020～2622表9.2.4-1鎢極氬弧焊一般采用具有恒流特性的直流弧焊電源，并采用直流正接，以獲得較大的熔深和較窄的熔寬，且焊縫成形好，焊件變形小，生產(chǎn)率高。對于δ=3mm的不銹鋼焊接時一般采用直流正接法。在多層焊時，第一層一般不加焊絲，從第二層再加焊絲，同時注意已加熱的焊絲應處于氣體的保護之下。多層焊時，應保持層間溫度盡可能的低，最好能夠等到前一層冷卻到室溫后再焊下一道焊縫，以防止過熱。9.2.5奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）鎢極氬弧焊焊縫分布原則奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）氬弧焊一般在為保證結(jié)構(gòu)強度，減小和控制焊接應力與變形，降低應力集中的情況下，要盡可能的減少結(jié)構(gòu)上焊縫的數(shù)量和焊縫的填充金屬量；避免焊縫過于集中，焊縫間應保持足夠的距離，焊縫過分集中不僅使應力分布更不均勻，而且可能出現(xiàn)雙向或三向復雜的應力狀態(tài)，此外焊縫不應布置在高應力區(qū)及結(jié)構(gòu)截面突變的地方，防止殘余應力與應力疊加，影響結(jié)構(gòu)的承載能力；采用剛性較小的接頭形式；采用合理的裝配焊接順序和方向，合理的裝配焊接順序應該能使每條焊縫盡可能自由收縮，收縮量大和工作時受力最大的焊縫先焊，在同一平面上的焊縫，焊接時應保證焊縫的縱向和橫向收縮均能比較自由；正在施焊的焊縫應盡可能靠近結(jié)構(gòu)截面的中性軸；對于焊縫非對稱布置的結(jié)構(gòu)，裝配焊接時應先焊焊縫較少的一側(cè)。9.2.6奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）手工鎢極氬弧焊焊接工藝卡為了減小焊接變形和焊接殘余應力的產(chǎn)生，防止焊后產(chǎn)生各種焊接缺陷，在保證技術(shù)條件，獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭質(zhì)量的前提下取得最大經(jīng)濟效益，使不銹鋼手工氬弧焊工藝能更加準確的進行，在焊接前必須根據(jù)材料的化學成分、組織和性能制定相應的焊接規(guī)范參數(shù)，以δ=3mm的不銹鋼對接接頭的焊接為例，編制焊接工藝卡如表9.3.6-1所示。焊接工藝卡焊接工藝卡產(chǎn)品型號零件名稱共1頁第1頁主要組成件序號名稱材料件數(shù)1不銹鋼板奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）12不銹鋼板奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）1保護氣體：氬氣流量12～14L/min背面保護氣體：氬氣流量14～16L/min工序內(nèi)容板材厚度δ∕mm鎢極直徑∕mm噴嘴直徑∕mm氬氣流量∕L.min-1焊接電流∕A電流極性焊絲直徑∕mm不銹鋼板對接氬弧焊33.014～1612～14120～140直流正接2.0～3.0預熱：預熱溫度：200~230℃層間溫度：200~250℃焊后熱處理：溫度范圍：550～650℃時間范圍：0.5～1h其他：焊后熱處理前，冷卻至80～100℃，恒溫1～2小時編制審核批準會簽標記處數(shù)更改文獻號簽字日期標記處數(shù)更改文件號簽字日期張超表9.3.6-19.2.7奧氏體不銹鋼（0Cr18Ni9）手工鎢極氬弧焊操作要領（1）手工氬弧焊時，焊絲與焊件間應盡量保持最小的夾角（10~15°）。焊絲沿著熔池前端平穩(wěn)、均勻的送入熔池，在某些情況下為增大熔池，也可間斷的加入焊絲，不得將焊絲端部移出氬氣保護區(qū)。（2）焊接時，焊槍的移動方向按左向焊法，焊槍基本不作橫向擺動，當需要擺動時，頻率要低，擺動幅度也不宜太大，以防止影響氬氣的保護。（3）斷弧及焊縫收尾時，要繼續(xù)通氬氣保護，直到焊縫及熱影響區(qū)金屬冷卻到350℃以下時方可移開焊槍，氬氣延時閉合時間正比于焊接電流值，焊接電流達300A時，氬氣延時閉合時間選擇20～30s。9.2.8奧氏體不銹鋼焊接特點及工藝控制

奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9焊接性能優(yōu)良且得到成熟應用，一般不需預熱也不進行焊后熱處理，通常施焊時，大都采用在普通自然冷卻條件下對悍縫進行填充和蓋面悍接的空冷工藝。在焊接材料一定的前提下，對焊接工藝參數(shù)有較嚴格的要求和限制。由于大的線能量輸入，焊接層數(shù)和焊道數(shù)相應減少，后續(xù)焊道再次加熱到相變點以上，形成二次結(jié)晶的細晶區(qū)減少，造成AKV值降低。

由于奧氏體不銹鋼的物理特性及焊接熱循環(huán)等因素的影響，焊接時母材易熔化和過熱，宜采用正常偏小的焊接電流和較快的焊接速度（小規(guī)范），控制層間溫度≤100℃，進行小的線能量施焊；為避免焊接接頭金屬晶粒粗大和Cr的碳化物在晶界析出，要求鋼材和焊材的含碳量要低，甚至要求超低碳。焊接過程中膨脹和收縮量較大，易造成工件變形或引發(fā)熱裂紋，應減少重復加熱，降低焊接殘余應力，減少焊接接頭的的應力腐蝕開裂傾向。在設備運行時受到介質(zhì)等作用，使設備在長時間操作中存在著較大的安全隱患，與介質(zhì)接觸面應最后施焊，減少焊接接頭的晶間腐蝕傾向。

10.焊接質(zhì)量檢驗焊接質(zhì)量檢驗是始終貫穿在生產(chǎn)過程中保證和控制焊接質(zhì)量的重要手段之一。焊前檢驗的目的是以預防為主，積極做好施焊前的各項準備工作，最大限度地避免或減少焊接缺陷的產(chǎn)生，焊前檢驗是保證焊接質(zhì)量的前提。焊接過程中檢驗的目的是防止和及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，進行有效的焊接缺陷修復，保證焊接結(jié)構(gòu)件在制造過程中的質(zhì)量。由于條件限制，前兩個階段中有些檢驗項目還不能進行，必須對焊件進行焊后的質(zhì)量檢驗，以確保焊件質(zhì)量完全符合技術(shù)文件的要求，首先進行外觀檢驗，合格后進行無損檢驗及性能檢驗。10.1焊縫外觀形狀及尺寸的檢驗焊縫外觀檢驗包括直接外觀檢驗和間接外觀檢驗。直接外觀檢驗是用眼睛直接觀察測量焊縫的形狀尺寸，在檢驗過程中可以采用適當?shù)恼彰鳎梅垂忡R調(diào)節(jié)照射角度和觀察角度或借助于低倍放大鏡進行觀察；間接外觀檢驗必須借助于工業(yè)內(nèi)窺鏡等工具進行觀察試驗，用于眼睛不能接近被焊結(jié)構(gòu)件。焊縫外觀形狀尺寸檢驗是用肉眼或借助樣板，或用低倍放大鏡（不大于5倍）觀察焊件外形尺寸的檢驗方法。在測量焊縫外形尺寸時，可采用標準樣板和量規(guī)。10.2焊接缺陷的檢驗及焊接接頭的無損檢測焊接缺陷常用的檢驗方法有射線檢驗、超聲波探傷、磁粉探傷和滲透檢驗等。射線檢驗和超聲波探傷主要是檢驗焊縫內(nèi)部的焊接缺陷，磁粉探傷和滲透檢驗主要是檢驗焊縫表面的焊接缺陷。各種無損檢驗方法的特點及適用范圍見表10.2-1，不同能量的射線（X射線、r射線和高能射線）檢驗焊件的厚度也不相同見表10.5-2。各種無損檢驗方法的特點及適用范圍檢驗方法檢驗缺陷可檢驗焊件厚度靈敏度檢驗條件適用材料射線檢驗X射線內(nèi)部裂紋、未焊透、氣孔及夾渣等0.1～60mm能檢驗焊縫尺寸大于厚度1﹪～2﹪的缺陷焊接接頭表面不需要加工，正反兩個面都必須是接近的適用于一般的金屬和非金屬焊件，不適用于鍛件及軋制或拉制的型材r射線1.0～150mm較X射線低，一般約為焊縫厚度的3﹪高能射線25～600mm較X射線、r射線高，一般可達到小于焊縫厚度的1﹪超聲波探傷內(nèi)部裂紋、未焊透、氣孔及夾渣等焊接厚度上幾乎并不受限，下限，一般為8～10mm,最小可達2mm能檢驗出直徑大于1mm以上的氣孔、夾渣，檢驗裂紋時靈敏度較高，檢驗表面及近表面的缺陷時靈敏度較低表面一般需要加工至Ra0.6～1.6mm以保證同探頭具有良好的聲耦合，但平整而僅有薄氧化層者也可探傷，如采用濕液或水層耦合法，則可檢驗表面粗糙的工件，可檢驗鋼板厚度約為1～1.5mm適用于管材、棒材和鍛件焊縫的探傷檢驗磁粉探傷表面及近表面缺陷（如微細裂紋、未焊透及氣孔等）被檢驗表面最好與磁場正交表面及近表面與磁場強度大小和磁粉質(zhì)量有關工件表面粗糙度細，則探傷靈敏度高，如有緊貼的氧化皮或薄層油漆，仍可探傷檢驗，對工件形狀無嚴格限制限于鐵磁性材料滲透檢驗貫穿表面的缺陷（如微細裂紋、氣孔等）表面