不锈钢薄板双面氩弧焊焊接工艺研究

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摘要：本文通过对不锈钢薄板制压力容器双面氩弧焊焊接工艺研究分析，确定合理的焊接工艺参数，提高焊接生产效率，减少焊接变形，保证产品质量。

关键词：不锈钢薄钢；双面氩弧焊

0引言

不锈钢薄板容器在制造中，容易出现焊缝收缩变形大，外观检查不合格。为了控制焊缝收缩变形，需严格控制焊接过程，则大大降低了焊接效率。为天津某食品公司制作的储料仓，所用材料为S30408，规格为Ф4000mm，壁厚δ=4mm，容器高H=8200mm。为解决焊接过程中的收缩变形问题，并提高焊接生产率，决定采用双面氩弧焊进行焊接。

1焊接性分析

作为奥氏体不锈钢的一种，S30408具有良好的焊接性，可以适用于各种方法的焊接，如焊条电弧焊、钨极氩弧焊、埋弧自动焊、熔化极气体保护焊等。但与碳钢相比，S30408具有下列特点：①高的电阻率，约为碳钢的5倍。②大的线膨胀系数，比碳钢大40%，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。③低的热导率，约为碳钢的1/3。因此，S30408在焊接过程中会引起较大的焊接收缩变形，特别是薄板焊接时，变形尤为明显。

2焊接方法的选择

为减少变形，同时提高焊接生产效率，本储料仓的焊接采用了双面氩弧焊接的方式。所谓双面氩弧焊，是指在工件焊缝两侧，分别用两支氩弧焊枪从焊缝正、反面对准同一熔池，以同样的速度沿同一个方向进行焊接。双面氩弧焊的工作原理是在焊缝正反面同时焊接，电弧能量密度加大，能量更加集中，可获得更大熔深，提高焊透性；同时反面（后焊面）焊接时的保护气对正面（先焊面）形成的焊缝起到背面气体保护的作用，防止反面焊缝氧化，能够得到一个良好的不锈钢焊缝。双面氩弧焊的优点：①双面氩弧焊采用的是能够一次成形的I型坡口，焊缝成形所需的填充金属大大减少，比较开坡口的焊缝，可节省焊材约80-90%；②采用双面氩弧焊，由于所用焊材减少，相应焊接应力也减少，也减少焊接变形；同时，焊缝坡口为I型坡口，如果组对间隙控制合理，也减少了焊接收缩变形。③双面氩弧焊时热量高度集中，在焊接大钝边的打底焊缝时，可以很快成形，同时由于填充金属的减少，相应减少了焊接时间，提高了焊接生产效率。④双面氩弧焊时热量高度集中，有很好的焊透性，保证熔合效果良好；焊缝不易产生气孔、夹渣、未熔合等缺陷。

3焊接材料的选择

根据不锈钢焊接材料的选用原则，对应母材S30408，选择焊材为焊丝ER308。

4焊前准备

①焊缝坡口的制作采用铣边机进行，坡口形式为I型坡口，②施焊前，应检查焊接接头的坡口、装配间隙情况，在焊前应将坡口及两侧各20mm区域内及待焊部位的表面铁锈、氧化皮、油污等清理干净，装配间隙为0~1mm。③点固焊采用手工钨极氩弧焊，长度10~30mm，要求成形美观，不得有气孔、裂纹等缺陷。④施焊焊工必须具有有效期内的按《特种设备焊接操作人员考核细则》进行考核的焊工持证项目：应具有多年的焊接经验，能够掌握焊接工艺要求，认真执行焊接工艺纪律，以保证焊接质量。⑤焊接所用的氩弧焊机应处于正常工作状态，电流表、电压表应经过校验，且在检定期内。

5焊接工艺

①坡口形式：I型坡口，组对间隙0-1mm；②焊丝直径：Ф2.0mm；③氩气纯度：≥99.99%；④钨极尺寸：Ф2.5mm；⑤气体流量：正面10-12L/min，反面8-10L/min；⑥电流种类、极性：直流正接（DCEN）；⑦焊接电流：正面100-150（A），反面85-130（A）；⑧焊接速度：20-30（cm/min）；⑨焊接位置：横焊或立向上焊。

6操作注意事项

①对工件的焊缝坡口、两侧边缘母材及焊丝都必须清理干净后，方可进行焊接。②正面焊枪先采用高频引弧方式引弧，待电弧稳定、熔池圆润后开始移动焊枪焊接，当反面焊缝见到钢板发红时，偏后5mm处引弧焊接，保护反面焊缝并成形。③正反面焊枪焊接速度基本一致，距离不能过大，以5mm合适，最大不能超过一个熔池的长度。④焊接过程中密切关注焊速与焊缝熔合状态的相互关系，保持熔池前端在圆润状态下移动焊接，焊枪移动时应均匀一致，同时注意内外的相互配合，正面焊枪要掌握焊接节奏。⑤中间停顿时，要及时通知对方，再焊接时，需打磨接头，再引弧形成熔池后，方可加焊丝。⑥正面焊枪的焊接电流比反面焊枪稍大些（约5-15A），焊接电流的实际数值根据焊工的熟练程度及现场的一些具体情况确定，尽可能的选用小电流、快速焊。⑦正面焊枪控制熔池温度，外形要均匀美观，无缺陷，熔合好，但线能量不宜过大。⑧反面焊枪紧随正面焊枪的发红部位，仅作微微摆动形成整齐焊纹。⑨喷嘴距熔池约8mm。钨极尖端距熔池2-4mm（采用摇摆法焊接时距离适当缩小）。⑩焊前应提前送气，焊丝前端应置于保护气体中，正、反面焊枪收弧后让氩气保护持续1-2min。輥輯訛正、反面焊接速度控制：正面焊工在保证焊缝饱满的条件下，应尽量使焊接速度稳定，为反面焊工配合创造良好条件；反面焊工根据熔池的流动性，在保证既焊透又饱满的条件下，调节好电流。若焊缝出现过高，可加快速度，让电弧适当超过正面熔池，以使正面焊工及时加快焊接速度。若焊缝出现内凹，反面焊工可按约定方式通知正面焊工减慢焊接速度，加快送丝速度，以达到双方良好的配合。

7质量检验

①外观检查：对焊后的焊接接头进行外观质量检查，不存在咬边、气孔、夹渣、表面裂纹、弧坑、焊瘤等表面缺陷，同时焊缝收缩变形小，棱角度满足制造要求。②无损检测：焊接结束后，按NB/T47013.2-2015标准进行20%RT无损检测，合格标准为III级，检验结果显示，焊接接头中没有发现超标的缺陷，达到III级检测标准要求。

8结论

通过对焊接后产品外观及无损检测，焊缝达到制造要求。结果表明，4mm不锈钢采用双面氩弧焊，焊缝成形美观，焊接效率高、焊缝变形小，该方法可以用于薄板不锈钢的焊接。

参考文献：

[1]谭长瑛，张显辉.焊接手册[M].北京：机械工业出版社2001.8.

[2]张其枢，堵耀庭.不锈钢焊接[M].北京：机械工业出版社2000.3.

作者:王丽敏 王立祥 单位:中航黎明锦西化工机械集团有限公司