TIG 焊接不銹鋼管工藝對(duì)焊縫質(zhì)量的影響

陳茂軍，靳全勝

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安 710089）

不銹鋼鋼管是一種經(jīng)濟(jì)型端面鋼材，具有較高的抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，質(zhì)量輕、耐腐蝕性好，廣泛用于石油、化工、醫(yī)療、機(jī)械儀表等工業(yè)輸送管道以及機(jī)械結(jié)構(gòu)部件之中；在折彎、抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，因其質(zhì)量較輕，也廣泛應(yīng)用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)[1－7]。以H03Cr22Ni8Mo3N不銹鋼管為原料，分別用兩組不同的工藝參數(shù)進(jìn)行TIG焊接，焊后對(duì)不同工藝參數(shù)的焊縫進(jìn)行質(zhì)量分析對(duì)比，得出合理的焊接工藝參數(shù)。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

焊接用H03Cr22Ni8Mo3N化學(xué)成分見表1，鋼管的規(guī)格φ114mm×5mm。

表1 H03Cr22Ni8Mo3N焊管母材的化學(xué)成分 %

1.2 焊接前的準(zhǔn)備

焊前應(yīng)將焊絲放于木板上或木箱內(nèi)，置于干燥處，焊前須用丙酮擦拭干凈；不銹鋼管開V形坡口，坡口內(nèi)外兩側(cè)各20 mm范圍表面的油污、氧化皮應(yīng)清除干凈，保持潔凈[8]。再用硬度紙板分別堵住待焊管件兩端，用細(xì)軟管通入氬氣對(duì)管件內(nèi)壁進(jìn)行保護(hù)，焊接試件的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

共制備4個(gè)試件，分A組和B組（每組兩個(gè)試件）。焊接前對(duì)每組試件點(diǎn)焊2～3個(gè)點(diǎn)，并固定工件。提前2～5 min給管件內(nèi)部通入氬氣[9]，使管件內(nèi)部的空氣基本排出。

圖1 不銹鋼管的焊接結(jié)構(gòu)圖

1.3 焊接設(shè)備及工藝參數(shù)

焊接設(shè)備采用山東奧太公司生產(chǎn)的ZX7－400STG逆變式手弧/氬弧多功能電焊機(jī)。試驗(yàn)分兩組（A和B）進(jìn)行，每組焊接時(shí)先打底焊，然后進(jìn)行填充蓋面焊接，焊接工藝參數(shù)見表2。

表2 焊接工藝參數(shù)

1.4 實(shí)施焊接

焊接時(shí)，固定工件，先焊管件上半部分。注意焊絲送進(jìn)的基本方法，焊槍傾角及焊槍擺槍的基本要領(lǐng)。當(dāng)接近點(diǎn)焊位置時(shí)，用角磨機(jī)打磨焊點(diǎn)周圍，露出金屬光澤，用丙酮和酒精徹底清洗干凈，然后再繼續(xù)焊接。打底焊時(shí)，要注意焊接速度的控制；填充蓋面焊接時(shí)，要注意兩邊的熔合線，避免咬邊等缺陷的產(chǎn)生。焊接之前要提前2～5 min通入氬氣，焊接完成之后要滯后停氣，并清理焊縫表面。焊件的固定及焊接如圖2所示。

圖2 不銹鋼管的固定及焊接

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 焊縫外觀成形

圖3 焊后試件的照片

如圖3所示，按照相應(yīng)的焊接工藝完成試件的焊接。氬氣的保護(hù)效果可以根據(jù)顏色來判斷，銀白、金黃為最好；藍(lán)色為較好；紅灰色為良好[5]。

2.2 焊后檢驗(yàn)

首先進(jìn)行外觀檢驗(yàn)[10]，從圖3可以看出，焊件背面成形良好，沒有焊接缺陷；焊件B的正面焊縫要比焊件A的成形更好，焊件A的焊縫表面寬窄不均；焊件A焊縫的正反面有紅色氧化物。可見，焊件B的正反面成形良好。

另外，對(duì)焊件進(jìn)行了X射線無損檢測，沒有發(fā)現(xiàn)氣孔、未焊透、未熔合、夾渣和夾鎢等缺陷。

2.3 結(jié)果分析

從圖3得知，焊件B焊縫的正反面質(zhì)量均要好于焊件A，這主要是焊接工藝參數(shù)的影響。焊件A的打底焊電流和焊件B的基本相當(dāng)；但焊件B的填充蓋面電流為105 A，比焊件A的填充蓋面電流（90 A）大；焊件A和B的打底焊速度分別為36.4 mm/min和63.2 mm/min，填充蓋面焊接速度分別為59.9 mm/min和104 mm/min，焊件B在打底、填充蓋面時(shí)的焊接速度約為焊件A的2倍。由于不銹鋼焊接時(shí)的導(dǎo)熱性較差，電流相當(dāng)?shù)那闆r下，增大焊接速度，可以使焊縫成形更好，且氬氣對(duì)焊縫的保護(hù)效果也會(huì)有所提高。焊件A打底和填充蓋面焊時(shí)，焊接速度較小，焊接熱輸入增加，焊縫受熱區(qū)域增加，所以焊件A的內(nèi)外表面出現(xiàn)了暗紅色的氧化物，原因可能是焊接過程中，焊接工藝參數(shù)不合理或者操作不當(dāng)擾亂了氬氣流，空氣進(jìn)入到焊縫中引起焊縫的氧化[10]。

3 結(jié) 論

采用不同的工藝參數(shù)對(duì)厚5 mm，材質(zhì)為HO3Cr22Ni8Mo3N的不銹鋼管進(jìn)行V形坡口平對(duì)接焊時(shí)，焊件B的焊縫表面成形要比焊件A的好，焊件A和B的焊縫背面成形良好，但焊件A的背面出現(xiàn)了暗紅色的物質(zhì)，焊件B焊縫的背面顏色正常。這說明焊接工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形有重要影響，焊件B所用的焊接工藝參數(shù)要比焊件A的更為合理；焊件B的背面比焊件A的背面氣體保護(hù)的更好。

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