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手工钨极氩弧焊焊奥氏体不锈钢的焊接技巧
发布时间:2017年6月5日 浏览:2072 次

一、引言

随着经济的发展,奥氏体不锈钢的应用遍布机械、化工、航空、医药、民用等多个领域。它比其他不锈钢具有更优良的耐腐蚀性、极好的力学性能、良好的焊接性,常用作化工容器、设备和零件等。虽然奥氏体不锈钢焊接性良好,但焊接时是采用焊接工艺参数不正确或选用的焊接不当,仍会产生很多缺陷,最终影响使用性能。本文主要介绍手工钨极氩弧焊焊奥氏体不锈钢时的几个操作要点,供各位同行参考。

二、手工钨极氩弧焊介

钨极氩弧焊是采用氩气作为保护气体排开焊接区周围空气,作为电极用于传递电流,钨棒与焊件之间产生的电弧用作热源,加热熔化母材填充焊丝或不填焊丝)实现焊接的熔焊方法。钨极氩弧焊按焊接时的操作方法可分为手工钨极氩弧焊和机械辅助氩弧焊两种。手工钨极氩弧焊依靠焊工双手把持焊枪和送进焊丝,因此具有独特的灵活性,成为焊接奥氏体不锈钢的主要焊接方法。

手工钨极氩弧焊采用惰性气体氩气保护焊缝金属和熔池,可以获得良好的保护效果。但由于钨棒所能承载的电流问题,通常不采用过大电流焊接,因此焊接效率较低,常用于焊接3mm以下的奥氏体不锈钢,或中厚度奥氏体不锈钢的打底层。

三、奥氏体不锈钢的焊接特点

奥氏体不锈钢自问世以来,就得到了广泛的应用,,其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%以上。当我国常用的奥氏体不锈钢牌号很多,最常见的就是18-8型。奥氏体不锈钢的焊接特点主要有以下几个方面:

(一)、电阻系数远大于低碳钢,约为其4倍,焊接时焊丝及焊接区的母材易被加热而融化,因此焊接参数普遍要小于低碳钢,比如电流是焊接碳钢时的80%左右,并且焊接时尽可能用较快焊速。

(二、 膨胀系数大约是低碳钢的1.35倍,导热系数约为低碳钢的1/3,因此奥氏体不锈钢有较大的热裂纹敏感性。  

(三)、焊接过程中一般不发生组织变化,因此焊前不必预热。

四、为获得良好的焊缝,焊接时应注意以下几点

(一)、加强待焊部位的背面保护

如果不重视焊件背面保护或保护效果不好时,焊接时焊缝背面因氧化而发黑、发渣,影响焊件的使用性能。甚至整个焊件报废。

工程上常用背面充氩保护方法。该方法的特点是保护效果稳定且成本较低。对于管道可在待焊部位内部一定范围内,利用密封性材料形成一氩气室;板状材料可采用直接通氩气排开空气。

也可采用不锈钢背面保护剂,焊前在待焊部位的背面涂上一层保护剂来防止焊接时被氧化。

(二)、重要焊接规范

1直径

钨棒又称钨极,钨极是高熔点材料,在高温时有强烈的电子发射能力,并且很强的载电流能力纯钨极易烧损,焊接生产上通钍钨极铈钨极。直径大小根据焊件厚度、电流大小、接头形式来决定,见下表:

焊件厚度(mm)

直径(mm)

焊接电流(A)

0.3~1.0

φ1.0

30~50

1.0~2.0

φ1.6

40~90

2.0~4.0

φ2.0

60~110

大于4.0

φ2.5~3.0

90~150

使用时一定要注意以下两点:

①.钨极表面要光滑,端部磨尖且同心度要好,否则电弧易偏吹。

.钨极表面不能沾有污染物或产生裂纹,否则电弧不稳,且有漂移现象,熔池分散,焊缝成形差,焊接质量下降。

2氩气流量

手工钨极氩弧焊要求氩气纯度大于99.99.

气体流量的大小一般根据焊件厚度、钨极直径及电流大小来决定的:电流越大,保护气流量越大。具体见下表:

焊件厚度(mm)

电流(A)

气体流量(L/min)

0.3~1.0

30~50

4~6

1.0~2.0

40~90

6~10

2.0~4.0

60~110

10~15

大于4.0

90~150

1520

①.如果氩气流量太小,焊接区气罩稀薄,保护效果差,被焊金属有氧化现象发黑)

如果流量太大,气罩内产生紊流,外围空气被卷入溶池,焊接区被氧化。

③.调节氩气流量考虑焊缝位置、接头型式等因素。具体流量大小以焊缝金属不出现氧化为标准。

3、焊丝选用

①.焊丝材质选择  

焊丝材质由被焊材料来决定,一般以与母材的成分性质相同为准。重要结构焊接时,高温要烧损一定量合金元素,所选焊丝合金元素一要略高于母材,用以补充合金元素烧损。

手工钨极氩弧焊可根据焊件情况添加焊丝或不添加焊丝。

②.焊丝直径  

奥氏体不锈钢焊接时,焊丝直径与板厚、电流的大小密切相关,具体关系见下表:

焊件厚度(mm)

电流(A)

焊丝直径(mm)

0.3~1.0

30~50

φ1.0

2.0~4.0

60~110

φ1.6

大于4.0

90~150

φ2.0

(三)、焊接操作

焊前检查好焊接设备并调好各项焊接工艺参数,电弧引燃后在焊接起始点预热4左右待被焊处形成熔池后开始入焊焊接转入正常。焊接过程中,焊丝焊枪要始终保持合适角度(焊丝与工件表面间呈10°15°焊丝与焊枪间呈100°120°),焊丝送进频率规律。焊接速度要平稳、左右到坡口两侧时速度慢,摆动到焊缝中间位置时速度要些,这样可形成厚度均匀的焊缝手工焊接质量的好坏与操作者在焊接时对焊缝熔池的观察密不可分。当熔池或熔孔变大、或熔池出现塌陷时,说明被焊处受热过多,此时焊工适当加快焊速或降低焊接电流。当熔池出现母材和填充金属不能快速熔合时,说明被焊处受热不足,此时放慢焊接速度或加大焊接电流

1、送丝方式

可分背面送丝和正面送丝。

①.背面送

焊接时操作者一手捏焊丝在坡口的面,一手持焊枪在坡口正面,焊丝坡口背面送入坡口间隙,焊丝端部放置在被焊部位钝边处与钝边一起在焊接电弧的加热下熔化从而实现焊接如果坡口间隙大于焊丝直径丝可随焊枪稍稍移动

该送丝方式的优点是焊接时操作者可清晰看到钝边焊丝的熔化情况,同时眼睛的余光也可留意焊缝背面余高的情况,并根据焊接情况调整焊接工艺参数,焊缝面余高和焊缝熔合不良等情况可得到及时控制。缺点是只能用于打底焊,操作难度大,焊工操作技能要求很高。由于间隙大,工作效率慢。

正面送

焊接时焊丝和焊枪均位于坡口正面,其坡口间隙可以较小或没有间隙。可用于打底和填充焊接。

该送丝方式的优点是允许采用大电流、小间隙,生产效率高焊接时操作者只需观察熔池的熔合情况,操作方法易掌握。缺点是打底焊时,操作者看不到焊缝背面情况,余高容易过高

2、焊把的运动方式

分为摇把和不摇焊两种方式

①.

焊接时操作者把焊枪喷嘴稍用力压在焊缝上面,手臂大幅度摇动进行焊接喷嘴端部的运动轨迹呈锯齿形,钨棒端部的运动轨迹呈月牙形该操作方式的优点焊嘴始终压在焊缝上,降低了焊工的劳动强度,焊把按一定规律摆动电弧长度和焊接速度保持稳定,焊接熔池始终处于氩气氛围的良保护下焊缝内部几乎无缺陷正面的鱼鳞纹排列非常漂亮,焊缝合格率高其缺点是有规律的大幅度摇摆对初学者来说一时难以掌握,要通过持枪反复练习才能达成。另外由于手臂摇动幅度大,有障碍处难以施焊。目前国外普遍采用这种操作方式。

不摇焊

焊接时焊嘴轻轻靠焊缝面,手臂几乎不摆动,手腕可稍加摆动,依靠焊枪沿焊接方向行走来实现焊接。其优点是操作方法掌握并且对焊件厚度和焊接位置没严格的要求适合初学者学习。缺点是焊缝的表面成形和内部质量没摇焊接的效果

(四)、收弧焊接

   收弧焊接一般要注意以下两点:

    1、如今的很多氩弧焊机都带有电流衰减装置,在焊结束前关闭控制按钮,此时电弧继续燃烧,电流减小,焊接操作继续,直至电弧熄灭既保证了焊缝端部不烧穿,又保证了焊缝质量。需要注意的是:在电弧熄灭焊枪要在熄弧处多停留一段时间,使焊缝终端在冷却过程中始终处在氩气保护,防止氧化

  2收弧如果是接头如环焊缝焊接时,起始点和终点重叠处),生产中通常利用角磨机把接头处多余金属去除,打磨成斜口,电弧运行至收尾将其充分熔化后再向前10mm左右,然后缓慢收弧收尾的熔池要饱满,产生缩孔影响外观

(五)、焊后快速冷却

奥氏体不锈钢焊缝和热影响区在450~850℃时停留时间过长,晶粒内部会产生贫铬区降低材料的抗腐蚀性。因此,在焊接生产中,常采用在焊件下面铜垫板或直接浇水冷却等方来快速冷却焊缝焊接时也可采用小电流、焊速、短弧焊接、多道焊等工艺措施,来减少焊接接头在危险温度区的停留时间。

(六)、焊后处理

   奥氏体不锈钢焊后一般不需要进行热处理。只有接头产生了脆化或要进一步提高耐蚀能力时,才根据需要选择固溶处理或应力处理。

    五、结束语

奥氏体不锈钢的焊接质量受焊接设备、焊接材料、工艺参数、操作方法等多方面因素的影响,只有通过不断的实践和总结研究,分享好的经验方法才能使奥氏体不锈钢焊接技术得到更好、更广泛的应用

 

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