氩弧焊加焊丝怎么焊为什么老出球填充的时候焊丝给多了里面有生丝头吗？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-10-22 21:20 标签： 氩弧焊加焊丝怎么焊为什么老出球

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【摘要】本文介绍了不锈钢管道氩弧打底焊免充氩焊接工艺、操作方法及注意事项，通过无损检测、理化检测等方法验证了其可靠性。此焊接工艺采用自保护药芯焊丝，背面可免充氩气保护，解决了大口径不锈钢管道在钨极氩弧打底焊中背面充氩困难的问题，从而达到提高劳动生产率，降低了生产成本，提高经济效益的目的。

关键词：不锈钢管道；氩弧焊；免充氩

随着现在压力容器的大型化、复杂化，很多不锈钢部件在钨极氩弧焊中遇到背面充氩成本太高和个别位置难以得到氩气充分保护的问题，比如在LNG工程中，由于不锈钢管道直径最大达1024mm，所以钨极氩弧打底焊时背面充氩困难。为此，我们计划进行不锈钢自保护药芯焊丝打底焊的焊接工艺研究，如成功地解决上述问题，可有效地保证工程焊接质量，提高劳动生产率，降低了生产成本，提高经济效益。

2. 不锈钢自保护药芯焊丝的选择

为了能更好的完成不锈钢管道氩弧打底焊免充氩焊接技术研究课题，我们调查研究了解国内外不锈钢钨极氩弧打底焊背面免充氩保护焊接技术的发展状况。了解中发现比较常用的免充氩保护方法有免充氩气保护剂和采用自保护药芯焊丝直接进行焊接两种方法。通过对比，我们最终确定采用不锈钢自保护药芯焊丝进行施焊的方法，这种自保护药芯焊丝是在普通钨极氩弧焊焊丝各种性能和要求的基础之上增加了渣保护功能，因此在单面焊双面成形焊接过程中，背面无需氩气保护。

为了能确保选择合适的不锈钢自保护药芯焊丝，达到理想的背面保护效果，我们选购了两款不锈钢自保护药芯焊丝，一种是日本产TGF 308L焊丝，其药皮涂于焊丝外部，药皮量较多；一种是天泰生产的TGFA—308L，其药芯涂于焊丝内。分别进行焊接试验，通过背面保护效果，及操作技术等方面比对选择合适的不锈钢自保护药芯焊丝。

用选好的焊丝通过不锈钢板平、立、横，管道水平固定、垂直固定位置进行焊接试验。通过外观检查、无损检测、拉伸试验、弯曲试验，确认不锈钢钨极氩弧打底焊背面免充氩保护的可靠性。

（1）从焊接设备角度 焊机：采用不锈钢自保护药芯焊丝焊接时的焊机与传统的不锈钢氩弧焊的焊机是相同的，由于可在原有的设备基础上实现此工艺，并不需要另外采购焊机，所以在焊机设备上并没有增加成本。

氩气：采用不锈钢自保护药芯焊丝焊接时的正面保护气与传统不锈钢氩弧焊正面保护气相同，区别在于采用传统的不锈钢氩弧焊打底焊时需要背面充氩保护，而不锈钢自保护药芯焊丝不需要背面充氩保护。因此从氩气角度来讲，采用不锈钢自保护药芯焊丝焊接成本大大降低了。

工装：由于传统不锈钢氩弧焊打底焊时需要制备氩气室，所以在焊接板或管板的全焊透焊缝时，背面则须制作背面保护罩。在焊接管子时，需把管子两头封起来进行背面充氩保护，而且为防止打底焊道再受热后氧化，一般焊接填充层第一层时仍然要充氩保护。另外在工程施工现场往往会有部分焊口因无法在管口内进行充氩保护而难以进行正常施焊；而采用不锈钢自保护药芯焊丝焊接时并不需要以上工装，并能够解决无法进行充氩保护的焊口，因此从工装方面来讲，采用不锈钢自保护药芯焊丝的焊接方法不仅降低了成本，提高了工作效率，而且能够解决焊接无法充氩保护管道的技术难点。

（2）从焊接材料角度 不锈钢自保护药芯焊丝每公斤的价格高于传统的焊丝3倍左右，而日本产TGF 308L外涂药焊丝每根的价格更是高于传统相近规格4倍左右。因此单从焊接材料来讲采用不锈钢自保护药芯焊丝的焊接方法成本明显提高。

由以上分析可看出，采用不锈钢自保护药芯焊丝的焊接方法相较于传统的焊接工艺：①焊接设备方面降低了成本，提高了工作效率，能够解决焊接无法充氩保护管道的技术难点。②焊接材料方面成本明显提高。

（3）经济效益对比 由于以上分析经济效益不明显，为此我们分别采用两种方法焊接了6根不锈钢管f60mm×4mm，总长度200mm。根据以上分析，得出成本差距主要在焊接材料及氩气用量两方面，结果如表1（盖面焊接用量相同，在此不加入对比）所示。此试验是在车间内操作，现场操作用量应高于此结果。

由表1可看出，传统的焊接方法焊丝用量和氩气用量成本高于采用不锈钢自保护药芯焊丝的焊接方法两倍左右。而施工现场无论是小口径的整管径的充气方法还是大口径的局部充氩方法，氩气的用量都远大于试验所用的氩气量，尤其是大口径管道，因此在施工现场传统的焊接方法成本远高于试验所得的数据。

综上所述，不锈钢管道采用药芯焊丝的焊接方法，可以解决工程施工现场部分焊口因无法在管口内进行充氩保护，而难以进行正常施焊的技术难点，因此具有明显的经济效益，尤其是对于大口径管道，其优势更为明显。

（1）焊接材料选用对比试验 本试验主要针对根部打底焊进行试验，通过目视查看背面保护效果，是否有氧化现象。为确保填充焊缝焊完后，仍能保证背面不发生氧化现象，增加了填充焊接，并查看填充焊缝焊完后是否仍能保证有良好的背面保护效果。根据对比背面保护效果、焊接效率等因素，选择合适的焊接材料进行后续试验，

第一，试验材料及设备。试验用母材：304L，板厚6mm，焊接方法：手工钨极氩弧焊，氩气：99.99%，焊接材料：打底焊丝：①TGF308L药芯焊丝，f2.6mm，②TGFA—308L药芯焊丝，f2.2mm，填充：ER308， f2.4mm，化学成分如表2所示。

焊接设备：奥特Z X 7—400STG ，焊接位置：平焊。

焊前准备：坡口形式为V形，组对尺寸如图1所示。

表1 两种方法的焊材及气体用量

焊前清理：坡口组对前，将焊口两侧25mm范围内的油污、漆、污垢等清理干净，直到呈金属光泽。

主要焊接参数如表3所示。

第二，试验结果。经过对比结果如下：①TGFA—308L焊丝电流和焊速控制不当时，焊缝边缘熔合线位置会有保护不好现象，易氧化；TGF308L背面保护效果较好。②焊完填充层后，两种焊丝的背面保护效果都比较好。③TGFA—308L焊丝不宜采用连续加丝，需断续加丝，焊接速度较慢；而TGF308L可采用连续加丝，焊接速度较快，效率较高。④TGFA—308L脱渣较好，接头比较好焊。⑤TGFA—308L焊丝药剂在焊丝内部，药剂较少，而TGF308L焊丝药剂涂于焊丝外部，药剂量较多，因此TGF308L焊丝填充材料较多，熔渣较多，保护效果较好，效率也较高。

通过本次试验可看出，两种焊丝都有各自的优势，也都能满足生产需要，但是从背面保护效果及工作效率来看TGF308L焊丝更占有优势，故我们选用TGF308L焊丝进行后续工作。

（2）在不同位置上进行焊接试验 本试验是基于查看药芯焊丝在各种焊接位置上的背面保护效果，同时通过不锈钢板平、立、横，管道水平固定、垂直固定位置进行焊接试验，掌握焊接操作方法、坡口准备、焊接参数、缺陷的产生及防止、注意事项等技术。

第一，试验材料及设备：试验用母材：304L，板厚6mm， 0Cr18Ni9，管f60×4mm；采用手工钨极氩弧焊，氩气纯度：99.99%；焊接材料：打底焊丝：TGF308L药芯焊丝，f2.6mm，填充：ER308，f2.4mm；焊接设备：奥特ZX7—400STG。

第二，坡口制备：坡口形式为V形，板坡口如图1所示，管坡口如图2所示，各种位置的尺寸如表4所示。

第三，焊前清理：坡口组对前，将焊口两侧25mm范围内的油污、漆、污垢等清理干净，直到呈金属光泽。

第四，焊接参数及试验结果：通过目视检查可得出只要操作得当，各种位置上的背面保护效果都较好，没有氧化现象。为进一步确保填充焊缝焊完后，仍能保证背面不发生氧化现象，特在板平焊及立焊位置进行填充焊接，试验结果为填充焊缝焊完后仍能保证有良好的背面保护效果。各种焊接位置的工艺参数如表4所示。

第五，操作方法及注意事项。首先，定位焊。板对接应在两侧进行定位焊，对于小管径焊口可采用一点式定位焊，定位焊缝长度约为10～20mm，可直接焊在坡口内的根部，管径增大可相对增加定位焊缝数量。对于5G、6G位置的焊口，定位焊焊缝位置应非6点位置。

图2 管坡口形式及尺寸

表2 焊接材料化学成分（质量分数） （%）

表4 各种焊接位置的组对尺寸及参数

其次，根部打底焊操作方法。根部打底焊是药芯焊丝不充氩焊接的难点所在，如方法掌握不当，会出现背面氧化、内凹、生丝、焊瘤、“搅熔池”等现象，达不到理想效果。采用药芯焊丝打底焊的工艺特点是保证药皮渗透到熔池背面，形成致密保护层，使背面不受氧化，且单面焊双面成形，焊道冷却后焊渣自动脱落。基于这些特点，根部打底焊应注意以下几点。

操作方法宜采用手支撑摆动焊，不宜采用摇摆焊，焊枪角度宜在80°～90°之间，送丝角度仰焊10°～15°，其他位置宜在15°～20°之间。

要控制好组对间隙，间隙过大容易产生焊瘤，过小容易产生内凹及未焊透等现象。间隙宜采用比加药皮后的焊丝直径稍大一些，并且平焊位置应比立焊小些，仰焊位置比12点位置小些。

由于此种焊丝是外面涂药，所以药剂较多，应采用小电流、快焊速，添加焊丝时应连续加丝，不宜采用点加丝。点加丝的填充量小，保护效果会变差；也不宜填丝太多，容易产生生丝。

送丝时应匀速送丝，避免出现“搅熔池”现象，严重时可产生夹渣，而且背面保护效果也较差，易氧化。

送丝时应将焊丝送入根部，平焊位置送丝应深入与内壁等高，立焊位置送丝应深入内壁1.5mm左右，仰焊位置送丝应深入内壁2mm左右。

管12点位置接头焊接时，应尤其注意加丝量，如加丝少，易氧化，背面保护不好，加丝多了容易产生未熔合和未焊透现象。

由于焊接时板会收缩，所以板试件背面应加加强板，管子应适当做反变形。

采用不锈钢自保护药芯焊丝的焊接方法能够实现全位置焊接，只要操作得当，注意打底接头、控制好送丝速度等，可保证背面保护效果，不易氧化。本试验验证了此焊接工艺的可实施性。

（3）焊接工艺评定试验 本试验是通过外观检查、无损检测、拉伸试验、弯曲试验来验证不锈钢钨极氩弧打底背面免充氩保护焊的可靠性。

第一，评定用材料：评定用母材：304L，板厚6mm；焊接方法：手工钨极氩弧焊，氩气：99.99%；焊接材料：打底焊丝：TGF 308L药芯焊丝，f2.6mm，填充及盖面：ER308，f2.4mm。

第二，焊接位置。平焊，组对间隙4～4.5mm，钝边0～0.5mm。

第三，焊接参数。主要焊接参数，如表5所示。

第四，焊接检测。外观检测：焊缝外观成形美观，焊缝宽度及高度合适，无裂纹、未焊透、夹渣、咬边、表面气孔等焊接缺陷，检测标准TSG Z6002—2010。

无损探伤检测：对焊接接头按照标准JB4730—2005进行了X射线探伤，焊接接头内部熔合情况较好，未发现任何缺陷，检测结果合格。

弯曲性能：对焊接接头全焊缝按照GB/T232进行侧弯试验，取四个侧弯试样，弯曲角度180°，试样厚度为10mm，弯心直径为试样厚度的4倍即40mm。试验结果表明，在弯曲部分的外侧没有裂纹，复合界面没有分层，结合较好。

拉伸性能：对焊接接头全焊缝进行按照GB/T228熔敷金属拉伸试验，取二个横向拉伸试样。试验结果表明，接头的抗拉强度分别为620MPa和625MPa，所有接头试样的断裂位置均位于母材，且离熔合线有一定距离。304L不锈钢板的抗拉强度指标为σb≥485MPa，因此试验接头的抗拉强度均合格。

本试验验证了不锈钢钨极氩弧打底焊背面免充氩保护焊接技术的可靠性，可用于工程施工。

（1）采用不锈钢自保护药芯焊丝焊丝打底可实现不锈钢管道焊接时背面免充氩工艺，并且能够实现全位置焊接，只要操作得当，注意打底接头、控制好送丝速度等，完全可保证焊接质量，从而取消充氩保护装置，减轻焊工的劳动强度，降低施工成本。

表5 焊接工艺评定参数

（2）本工艺试验及评定的母材为不锈钢板及φ60mm×4mm不锈钢管，实际上该工艺方法也完全可以用于施工现场大、中、小不锈钢管道的焊接，能有效解决背面充气难的问题，不仅提高焊接生产效率，而且具有明显的经济效益，尤其是对于大口径管道，其优势更为明显。

（3）通过试验对比TGF308L焊丝无论从背面保护效果或者工作效率，都更占有优势，建议选用此种焊丝。

作者简介：焦阳阳，中国核工业华兴建设有限公司

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