秦建霞

（河南化工技師學(xué)院，河南 開封 450002）

手工鎢極氬弧焊在焊接奧氏體不銹鋼中的使用技巧

秦建霞

（河南化工技師學(xué)院，河南 開封 450002）

奧氏體不銹鋼雖然焊接性良好，但若焊接參數(shù)不對或操作方法不當(dāng)，仍會產(chǎn)生很多缺陷。文章結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，主要從焊接工藝參數(shù)、焊接操作技巧、焊后處理等幾個方面介紹采用手工鎢極氬弧焊焊接時的一些技巧。

手工鎢極氬弧焊；奧氏體不銹鋼；焊接規(guī)范；焊后快速冷卻

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，奧氏體不銹鋼的應(yīng)用遍布機械、化工、航空、醫(yī)藥、民用等多個領(lǐng)域。它比其他不銹鋼具有更優(yōu)良的耐腐蝕性、極好的力學(xué)性能、良好的焊接性，常用作化工容器、設(shè)備和零件等。雖然奧氏體不銹鋼的焊接性良好，但焊接時若是采用焊接工藝參數(shù)不正確或選用的焊接材料不當(dāng)，仍然會產(chǎn)生很多缺陷，最終影響使用性能。文章主要介紹手工鎢極氬弧焊焊奧氏體不銹鋼時的幾個操作要點，供各位同行參考。

1 手工鎢極氬弧焊介紹

鎢極氬弧焊是采用氬氣作為保護(hù)氣體排開焊接區(qū)周圍空氣，鎢棒作為電極用于傳遞電流，鎢棒與焊件之間產(chǎn)生的電弧用作熱源，加熱并熔化母材（填充焊絲或不填焊絲）實現(xiàn)焊接的熔化焊方法。鎢極氬弧焊按焊接時的操作方法可以分為手工鎢極氬弧焊和機械輔助氬弧焊兩種。手工鎢極氬弧焊依靠焊工雙手把持焊槍和送進(jìn)焊絲，因此具有獨特的靈活性，成為焊接奧氏體不銹鋼的主要焊接方法。

手工鎢極氬弧焊采用惰性氣體氬氣保護(hù)焊縫金屬和熔池，可以獲得良好的保護(hù)效果。但由于鎢棒所能承載的電流問題，通常不采用過大電流焊接，因此焊接效率較低，常用于焊接3mm以下的奧氏體不銹鋼，或中厚度奧氏體不銹鋼的打底層。

2 奧氏體不銹鋼的焊接特點

奧氏體不銹鋼自問世以來，就得到了廣泛的應(yīng)用，其生產(chǎn)量和使用量約占不銹鋼總產(chǎn)量及用量的70%以上。當(dāng)前我國常用的奧氏體不銹鋼牌號很多，最常見的就是18-8型。奧氏體不銹鋼的焊接特點主要有以下幾個方面：①電阻系數(shù)遠(yuǎn)大于低碳鋼，約為其4倍，焊接時焊絲及焊接區(qū)的母材易被加熱而融化，因此焊接參數(shù)普遍要小于低碳鋼，比如電流是焊接碳鋼時的80%左右，并且焊接時盡可能采用較快焊速；②膨脹系數(shù)大約是低碳鋼的1.35倍，導(dǎo)熱系數(shù)約為低碳鋼的1/3，因此奧氏體不銹鋼有較大的熱裂紋敏感性；③焊接過程中一般不發(fā)生組織變化，因此焊前不必預(yù)熱。

3 焊接注意事項

3.1 加強待焊部位的背面保護(hù)

如果不重視焊件背面保護(hù)或保護(hù)效果不好，焊接時焊縫背面因氧化而發(fā)黑、發(fā)渣，影響焊件的使用性能，甚至整個焊件報廢。工程上常用背面充氬保護(hù)方法。該方法的特點是保護(hù)效果穩(wěn)定且成本較低。對于管道可在待焊部位內(nèi)部一定范圍內(nèi)，利用密封性材料形成一氬氣室；板狀材料可采用直接通氬氣排開空氣。也可采用不銹鋼背面保護(hù)劑，焊前在待焊部位的背面涂上一層保護(hù)劑來防止焊接時被氧化。

3.2 重要焊接規(guī)范

（1）鎢棒直徑。鎢棒又稱鎢極，鎢極是高熔點材料，在高溫時有強烈的電子發(fā)射能力，并且有很強的承載電流能力。純鎢極易燒損，焊接生產(chǎn)上通常采用釷鎢極或鈰鎢極。直徑大小常根據(jù)焊件厚度、電流大小、接頭形式來決定（見表1）。

表1 直徑大小與焊件厚度、焊接電流的對應(yīng)表

使用時一定要注意以下兩點：①鎢極表面要光滑，端部磨尖且同心度要好，否則電弧易偏吹；②鎢極表面不能沾有污染物或產(chǎn)生裂紋，否則電弧不穩(wěn)，且有漂移現(xiàn)象，熔池分散，焊縫成形差，焊接質(zhì)量下降。

（2）氬氣流量。手工鎢極氬弧焊要求氬氣純度大于99.99%。氣體流量的大小一般根據(jù)焊件厚度、鎢極直徑及電流大小來決定的：電流越大，保護(hù)氣流量越大（見表2）。

表2 氣體流量大小與焊件厚度、焊接電流的對應(yīng)表

注意事項：①如果氬氣流量太小，焊接區(qū)氣罩稀薄，保護(hù)效果差，被焊金屬有氧化現(xiàn)象（發(fā)黑）；②如果流量太大，氣罩內(nèi)會產(chǎn)生紊流，外圍空氣易被卷入溶池，焊接區(qū)被氧化；③調(diào)節(jié)氬氣流量時還應(yīng)考慮焊縫位置、接頭型式等因素。具體流量大小以焊縫金屬不出現(xiàn)氧化為標(biāo)準(zhǔn)。

（3）焊絲的選用。①焊絲材質(zhì)選擇。焊絲材質(zhì)由被焊材料來決定，一般以與母材的成分性質(zhì)相同為準(zhǔn)。重要結(jié)構(gòu)焊接時，高溫要燒損一定量合金元素，所選焊絲合金元素一般要略高于母材，用以補充合金元素?zé)龘p。手工鎢極氬弧焊可根據(jù)焊件情況添加焊絲或不添加焊絲；②焊絲直徑奧氏體不銹鋼焊接時，焊絲直徑與板厚、電流的大小密切相關(guān)（見表3）。

表3 焊絲直徑與板厚、電流對應(yīng)表

3.3 焊接操作

焊前檢查好焊接設(shè)備并調(diào)好各項焊接工藝參數(shù)，電弧引燃后先在焊接起始點預(yù)熱4秒左右，待被焊處形成熔池后，開始送入焊絲，焊接轉(zhuǎn)入正常。焊接過程中，焊絲和焊槍要始終保持合適角度（焊絲與工件表面間呈10～15°，焊絲與焊槍間呈100～120°），焊絲送進(jìn)頻率要規(guī)律。焊接速度要平穩(wěn)、左右搖擺到坡口兩側(cè)時速度稍放慢，擺動到焊縫中間位置時速度要快些，這樣可形成厚度均勻的焊縫。手工焊接質(zhì)量的好壞與操作者在焊接時對焊縫熔池的觀察密不可分。當(dāng)熔池或熔孔變大、或熔池出現(xiàn)塌陷時，說明被焊處受熱過多，此時焊工要適當(dāng)加快焊速或降低焊接電流。若當(dāng)熔池出現(xiàn)母材和填充金屬不能快速熔合時，說明被焊處受熱不足，此時要放慢焊接速度或者加大焊接電流。

（1）送絲方式?？煞直趁嫠徒z和正面送絲。①背面送絲。焊接時操作者一手捏焊絲在坡口的背面，另一手持焊槍在坡口正面，焊絲從坡口背面送入坡口間隙，焊絲端部放置在被焊部位鈍邊處，與鈍邊一起在焊接電弧的加熱下熔化，從而實現(xiàn)焊接。如果坡口間隙稍大于焊絲直徑時，焊絲可隨焊槍稍稍移動。該送絲方式的優(yōu)點是：焊接時操作者可清晰看到鈍邊與焊絲的熔化情況，同時眼睛的余光也可留意焊縫背面余高的情況，并根據(jù)焊接情況調(diào)整焊接工藝參數(shù)，焊縫背面余高和焊縫熔合不良等情況可得到及時控制。缺點是只能用于打底焊，操作難度較大，對焊工操作技能要求很高。由于間隙大，工作效率較慢；②正面送絲。焊接時焊絲和焊槍均位于坡口正面，其坡口間隙可以較小或沒有間隙?？捎糜诖虻缀吞畛浜附印Ｔ撍徒z方式的優(yōu)點是：允許采用大電流、小間隙，生產(chǎn)效率高。焊接時操作者只需觀察熔池的熔合情況，操作方法易掌握。缺點是當(dāng)打底焊時，操作者看不到焊縫背面情況，余高容易過高。

（2）焊把的運動方式。分為搖焊把和不搖焊把兩種方式。①搖焊把。焊接時操作者把焊槍噴嘴稍用力壓在焊縫上面，手臂大幅度搖動進(jìn)行焊接，噴嘴端部的運動軌跡呈鋸齒形，鎢棒端部的運動軌跡呈月牙形。該操作方式的優(yōu)點是焊嘴始終壓在焊縫上，降低了焊工的勞動強度。焊把按一定規(guī)律擺動，電弧長度和焊接速度保持穩(wěn)定，焊接熔池始終處于氬氣氛圍的良好保護(hù)下，焊縫內(nèi)部幾乎無缺陷，正面的魚鱗紋排列非常漂亮，焊縫合格率高。其缺點是有規(guī)律的大幅度搖擺對初學(xué)者來說一時難以掌握，要通過持槍反復(fù)練習(xí)才能達(dá)成。另外由于手臂搖動幅度大，有障礙處難以施焊。目前國外普遍采用這種操作方式；②不搖焊把。焊接時焊嘴輕輕靠近焊縫表面，手臂幾乎不擺動，手腕可稍加擺動，依靠焊槍沿焊接方向行走來實現(xiàn)焊接。其優(yōu)點是操作方法易掌握，并且對焊件厚度和焊接位置沒嚴(yán)格的要求，適合初學(xué)者學(xué)習(xí)。缺點是焊縫的表面成形和內(nèi)部質(zhì)量沒搖焊把焊接的效果好。

3.4 收弧焊接

收弧焊接一般要注意以下兩點：①如今的很多氬弧焊機都帶有電流衰減裝置，在焊接結(jié)束前關(guān)閉控制按鈕，此時電弧繼續(xù)燃燒，電流減小，焊接操作繼續(xù)，直至電弧熄滅。既保證了焊縫端部不被燒穿，又保證了焊縫質(zhì)量。需要注意的是：在電弧熄滅后，焊槍要在熄弧處多停留一段時間，使焊縫終端在冷卻過程中始終處在氬氣的保護(hù)下，防止氧化；②收弧處如果是接頭（如環(huán)焊縫焊接時，起始點和終點重疊處），生產(chǎn)中通常應(yīng)預(yù)先利用角磨機把接頭處多余金屬去除，打磨成斜坡口，電弧運行至收尾處將其充分熔化后，再向前施焊約10mm左右，然后緩慢收弧。收尾的熔池要飽滿，不能產(chǎn)生縮孔，影響外觀。

3.5 焊后快速冷卻

奧氏體不銹鋼焊縫和熱影響區(qū)在450～850℃時停留時間過長，晶粒內(nèi)部會產(chǎn)生貧鉻區(qū)，降低材料的抗腐蝕性。因此在焊接生產(chǎn)中，常采用在焊件下面墊銅墊板或直接澆水冷卻等方法來快速冷卻焊縫。焊接時也可采用小電流、快焊速、短弧焊接、多道焊等工藝措施，來減少焊接接頭在危險溫度區(qū)的停留時間。

3.6 焊后處理

奧氏體不銹鋼焊后一般不需要進(jìn)行熱處理。只有當(dāng)接頭產(chǎn)生了脆化或要進(jìn)一步提高耐蝕能力時，才根據(jù)需要選擇固溶處理或去應(yīng)力處理。

4 結(jié)束語

奧氏體不銹鋼的焊接質(zhì)量倍受焊接設(shè)備、焊接材料、工藝參數(shù)、操作方法等多方面因素的影響，只有通過不斷的實踐和總結(jié)研究，分享好的經(jīng)驗方法，才能使奧氏體不銹鋼焊接技術(shù)得到更好、更廣泛的應(yīng)用。

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A

2096-2789（2016）12-0098-02

秦建霞（1980-），女，河南開封人，講師，研究方向：焊工工藝及焊接技能教學(xué)。