小直徑45°固定管TIG打底層焊接技術

趙奎

摘要：為了克服小直徑45°固定管TIG打底層因焊接空間位置而影響焊接質量的問題，采取了斜仰焊位置內填絲、向上焊外填絲和向下焊內填絲三種方式相結合的焊接方法；通過大量的實踐證明，采用這種方式進行焊接，既可以解決在空間位置上左手操作不靈便，又可以保證焊接質量，確保管內外余高達到要求和獲得良好成形。本文主要介紹手工鎢極氬弧焊小直徑45°固定管打底層的焊接方法和焊接工藝。

關鍵詞：手工鎢極氬弧焊；打底層；45°固定管；內填絲；外填絲

引言：

在造紙工業設備安裝過程中，常有Φ57～Φ89mm的斜45°固定壓力管道焊接，材料有20#、20g等，管道經常承受1～10Mpa不等的壓力，其管內介質有高壓蒸氣、氯氣和等工業用氣體；鑒于管道受壓大，介質特殊，焊接質量和管內成形要求高等特點，其焊接方法根椐管道厚度通常采用全氬弧焊焊接或氬弧焊打底、焊條電弧焊填充蓋面的方法。由于45°固定管的特殊位置（空間位置）的影響，而打底層極易產生缺陷，往往很難達到理想的要求，因此正確掌握合理的焊接工藝和技術則是保證打底層質量的關鍵。

1 小直徑45°固定管TIG打底層的焊接特點

根據常規水平固定管的焊接方法，焊接分兩部分，從6～3～12點焊接， 6～9～12點焊接。綜合45°固定管的手工鎢極氬弧焊的實際情況，6～3～12點焊接時要采用左手抓焊槍焊接法，根椐45°固定管的特殊位置在焊接過程中因施焊困難而形成夾鎢、氣孔、熔合不良和管道內成形不符合要求等缺陷。通過大量的實踐證明從8～9～12點采用外填絲向上焊接，12～3～5采用向下焊內填絲焊接和5～6～8點斜仰焊位置采用內填絲法焊接可以有效解決45°固定管在操作上和管內成形上的問題。

2 45°小直徑固定管TIG打底注意事項

2.1 1～3～6～8位置采用內內填絲焊接時間隙應大于向上焊外填絲焊位置。

2.2 內填絲焊接時（向下焊）電流應比向上焊外填絲焊接時大10～15A左右。

2.3 焊接過程中應盡量減少熄弧。

2.4 送絲均勻，控制焊接速度，以防止在10～2點位置產生焊瘤，5～7點位置產凹坑塌陷，以保證管內成形美觀和余高基本一致。

3 焊接實例

以Φ89mm，δ=4mm的20#試管為例，45°固定焊接（附圖1）。

20#為優質低碳鋼，焊接性能優良，無須進行焊前預熱和焊后熱處理；試管具體操作技術和工藝如下：

3.1 焊前準備

將試管機械加工坡口面為30±2°，焊前將清理坡口管內外20mm以內的鐵銹等污物并至金屬光澤,用砂紙或砂球除毛刺，并帶有0.8～1.0mm鈍邊。

3.2 組對定位

采用兩點定位，分別有4、11位置定位（附圖2），要求管口平齊，兩管的錯邊量應小于0.4mm。采用搭橋連接，不能破壞坡口底部，焊接將達到定位焊位置時，用角向砂輪機打磨掉定位焊再進行焊接。

3.3 根部間隙要求

8～9～12點約為2mm，1～3～8點約為3～3.5mm。

3.4 對焊工資格要求

焊工必須具有鍋爐壓力容器證45°TIG固定管焊接資格,且熟練掌握TIG內、外填絲焊接方法。

3.5 送絲方式

向上焊外填絲焊接采用斷續點滴送絲法以保證焊透。斷續點滴送絲法是指焊絲在氬氣保護范圍內向熔池中心一拉一送，一滴一滴地往復點滴。向下焊內填絲時采用連續送絲法，連續送絲即焊絲連續熔化進入熔池的一種方法。45°小直徑固定管焊接時，焊絲應放置于管壁上坡口鈍邊，將其熔化，利用鐵水的重力和焊槍的運條達到下管壁,使之與下管壁的坡口鈍邊相熔合形成焊縫。

3.6 焊接設備及焊接材料

焊機型號：ZX7-400A (WSM-400A)

電源極性：直流正接

保護氣體：氬氣(Ar)純度 99.99%

氣體流量：8～10Ｌ/min

電極材料：鈰鎢 Φ2.5mm，磨成細尖錐形，焊接時伸出長度 3～4mm 焊槍型號：150A 氣冷式

焊槍槍嘴：Φ8.0mm圓維形

面 罩：頭盔式(焊接黑玻璃可根據焊工視力選擇)

焊絲牌號：H08Mn2SiA (TIG-J50)Φ2.5mm

焊接電流：定位焊約為85～90Ａ

8～9～1點外填絲向上焊時約為90～95Ａ

1～3～8點向下焊（內填絲）時95～105Ａ

運條方式：焊槍運條采用斜鋸齒形或斜圓圈形，使鐵水熔池處于水平狀態保證焊縫成形美觀。

3.7 焊接過程： 焊接分三部分完成8～9～1點1～3～5點5～6～8點（附圖3）。

右手抓焊槍，用食指和大拇指勾住焊槍，其余三指靠在下管壁作為支撐，以保證在焊接及運條過程中的穩定。接觸(脈沖)于8點位置坡口內引弧，使焊槍與管壁切線的后夾角為70～80°，焊絲與焊槍的角度保持在90～100°（附圖3），且在焊接過程中焊槍與管子中心線的夾角始終保持垂直。斜鋸齒形運條擺動預熱兩坡口鈍邊，然后添加焊絲形成第一個熔池、熔孔。采用斷續點滴法送絲實現正常焊接，焊接過程中應仔細觀察熔池、熔孔，應使熔池、熔孔大小均勻一致才能使管內外成形美觀。焊接時，電弧應在坡口兩側稍作停留中間稍快來保證坡口鈍邊與填充金屬的良好的熔合，當焊至10位置時焊槍應稍向后傾斜，并且適當加快焊接速度和焊槍運條擺動頻率，防止熱量集中熔滴鐵水因重力導致背面產生焊瘤及管內余高過高。

1～3～5部分采用內填絲向下焊接法。向下焊時焊槍與管壁切線夾角約為70～85°，焊絲與管壁切線夾角約為10～15°（附圖3）焊接過程中焊槍根椐試管角度的變化始終與試管中心線保持垂直。

5～6～8點位置是45°固定管的斜仰焊位置的焊接,此位置處于垂直固定與水平全仰焊兩個位置之間,焊接過程中應極力防止產生塌陷和下管壁的未熔合等，此部分與向下內填絲焊接方法基本相同,但在送絲過程中應盡量控制熔滴大小,防止熔滴應重力而下滴產生塌陷.收尾與起頭8點處相連接時應稍作停留，多滴幾點焊絲熔滴來保證接頭良好和焊縫飽滿，并繼續向前焊一段距離，然后將電弧拉至坡口內側緩慢(衰減)熄弧完成打底層焊接。

4 焊后檢驗

焊后冷卻經100%X射線探傷不低于Ⅱ級方可進入蓋面層焊接；對特殊要求內成形管道還須進行85%通球檢驗(試管)。

5 結語

5.1 通過大量的焊接實踐和焊接理論證明，手工鎢極氬弧焊打底焊接已經廣泛應用于鍋爐、壓力容器、管道重要結構中，其質量已得到社會的充分肯定。

5.2 小直徑45°固定管打底焊接采用向下焊內填絲法焊接不僅可以保證焊接質量和外觀成形，還可以使管內成形及余高得到很好的控制。

參考文獻

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