不銹鋼薄板雙面氬弧焊焊接工藝研究

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摘要：本文通過對不銹鋼薄板制壓力容器雙面氬弧焊焊接工藝研究分析，確定合理的焊接工藝參數，提高焊接生產效率，減少焊接變形，保證產品質量。

關鍵詞：不銹鋼薄鋼；雙面氬弧焊

0引言

不銹鋼薄板容器在制造中，容易出現焊縫收縮變形大，外觀檢查不合格。為了控制焊縫收縮變形，需嚴格控制焊接過程，則大大降低了焊接效率。為天津某食品公司制作的儲料倉，所用材料為S30408，規格為Ф4000mm，壁厚δ=4mm，容器高H=8200mm。為解決焊接過程中的收縮變形問題，并提高焊接生產率，決定采用雙面氬弧焊進行焊接。

1焊接性分析

作為奧氏體不銹鋼的一種，S30408具有良好的焊接性，可以適用于各種方法的焊接，如焊條電弧焊、鎢極氬弧焊、埋弧自動焊、熔化極氣體保護焊等。但與碳鋼相比，S30408具有下列特點：①高的電阻率，約為碳鋼的5倍。②大的線膨脹系數，比碳鋼大40%，并隨著溫度的升高，線膨脹系數的數值也相應地提高。③低的熱導率，約為碳鋼的1/3。因此，S30408在焊接過程中會引起較大的焊接收縮變形，特別是薄板焊接時，變形尤為明顯。

2焊接方法的選擇

為減少變形，同時提高焊接生產效率，本儲料倉的焊接采用了雙面氬弧焊接的方式。所謂雙面氬弧焊，是指在工件焊縫兩側，分別用兩支氬弧焊槍從焊縫正、反面對準同一熔池，以同樣的速度沿同一個方向進行焊接。雙面氬弧焊的工作原理是在焊縫正反面同時焊接，電弧能量密度加大，能量更加集中，可獲得更大熔深，提高焊透性；同時反面（后焊面）焊接時的保護氣對正面（先焊面）形成的焊縫起到背面氣體保護的作用，防止反面焊縫氧化，能夠得到一個良好的不銹鋼焊縫。雙面氬弧焊的優點：①雙面氬弧焊采用的是能夠一次成形的I型坡口，焊縫成形所需的填充金屬大大減少，比較開坡口的焊縫，可節省焊材約80-90%；②采用雙面氬弧焊，由于所用焊材減少，相應焊接應力也減少，也減少焊接變形；同時，焊縫坡口為I型坡口，如果組對間隙控制合理，也減少了焊接收縮變形。③雙面氬弧焊時熱量高度集中，在焊接大鈍邊的打底焊縫時，可以很快成形，同時由于填充金屬的減少，相應減少了焊接時間，提高了焊接生產效率。④雙面氬弧焊時熱量高度集中，有很好的焊透性，保證熔合效果良好；焊縫不易產生氣孔、夾渣、未熔合等缺陷。

3焊接材料的選擇

根據不銹鋼焊接材料的選用原則，對應母材S30408，選擇焊材為焊絲ER308。

4焊前準備

①焊縫坡口的制作采用銑邊機進行，坡口形式為I型坡口，②施焊前，應檢查焊接接頭的坡口、裝配間隙情況，在焊前應將坡口及兩側各20mm區域內及待焊部位的表面鐵銹、氧化皮、油污等清理干凈，裝配間隙為0~1mm。③點固焊采用手工鎢極氬弧焊，長度10~30mm，要求成形美觀，不得有氣孔、裂紋等缺陷。④施焊焊工必須具有有效期內的按《特種設備焊接操作人員考核細則》進行考核的焊工持證項目：應具有多年的焊接經驗，能夠掌握焊接工藝要求，認真執行焊接工藝紀律，以保證焊接質量。⑤焊接所用的氬弧焊機應處于正常工作狀態，電流表、電壓表應經過校驗，且在檢定期內。

5焊接工藝

①坡口形式：I型坡口，組對間隙0-1mm；②焊絲直徑：Ф2.0mm；③氬氣純度：≥99.99%；④鎢極尺寸：Ф2.5mm；⑤氣體流量：正面10-12L/min，反面8-10L/min；⑥電流種類、極性：直流正接（DCEN）；⑦焊接電流：正面100-150（A），反面85-130（A）；⑧焊接速度：20-30（cm/min）；⑨焊接位置：橫焊或立向上焊。

6操作注意事項

①對工件的焊縫坡口、兩側邊緣母材及焊絲都必須清理干凈后，方可進行焊接。②正面焊槍先采用高頻引弧方式引弧，待電弧穩定、熔池圓潤后開始移動焊槍焊接，當反面焊縫見到鋼板發紅時，偏后5mm處引弧焊接，保護反面焊縫并成形。③正反面焊槍焊接速度基本一致，距離不能過大，以5mm合適，最大不能超過一個熔池的長度。④焊接過程中密切關注焊速與焊縫熔合狀態的相互關系，保持熔池前端在圓潤狀態下移動焊接，焊槍移動時應均勻一致，同時注意內外的相互配合，正面焊槍要掌握焊接節奏。⑤中間停頓時，要及時通知對方，再焊接時，需打磨接頭，再引弧形成熔池后，方可加焊絲。⑥正面焊槍的焊接電流比反面焊槍稍大些（約5-15A），焊接電流的實際數值根據焊工的熟練程度及現場的一些具體情況確定，盡可能的選用小電流、快速焊。⑦正面焊槍控制熔池溫度，外形要均勻美觀，無缺陷，熔合好，但線能量不宜過大。⑧反面焊槍緊隨正面焊槍的發紅部位，僅作微微擺動形成整齊焊紋。⑨噴嘴距熔池約8mm。鎢極尖端距熔池2-4mm（采用搖擺法焊接時距離適當縮小）。⑩焊前應提前送氣，焊絲前端應置于保護氣體中，正、反面焊槍收弧后讓氬氣保護持續1-2min。輥輯訛正、反面焊接速度控制：正面焊工在保證焊縫飽滿的條件下，應盡量使焊接速度穩定，為反面焊工配合創造良好條件；反面焊工根據熔池的流動性，在保證既焊透又飽滿的條件下，調節好電流。若焊縫出現過高，可加快速度，讓電弧適當超過正面熔池，以使正面焊工及時加快焊接速度。若焊縫出現內凹，反面焊工可按約定方式通知正面焊工減慢焊接速度，加快送絲速度，以達到雙方良好的配合。

7質量檢驗

①外觀檢查：對焊后的焊接接頭進行外觀質量檢查，不存在咬邊、氣孔、夾渣、表面裂紋、弧坑、焊瘤等表面缺陷，同時焊縫收縮變形小，棱角度滿足制造要求。②無損檢測：焊接結束后，按NB/T47013.2-2015標準進行20%RT無損檢測，合格標準為III級，檢驗結果顯示，焊接接頭中沒有發現超標的缺陷，達到III級檢測標準要求。

8結論

通過對焊接后產品外觀及無損檢測，焊縫達到制造要求。結果表明，4mm不銹鋼采用雙面氬弧焊，焊縫成形美觀，焊接效率高、焊縫變形小，該方法可以用于薄板不銹鋼的焊接。

參考文獻：

[1]譚長瑛，張顯輝.焊接手冊[M].北京：機械工業出版社2001.8.

[2]張其樞，堵耀庭.不銹鋼焊接[M].北京：機械工業出版社2000.3.

作者:王麗敏 王立祥 單位:中航黎明錦西化工機械集團有限公司