不锈钢（316L）小管的TIG焊接技术

不锈钢（316L）小管的TIG焊接技术 不锈钢(316L)小管的TIG焊接技术 DOI:10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.082 不锈钢(316L)小管的TIG焊接技术 丁海城肖毅邓俊 中国工程物理研究院,四川绵阳621900 摘要 鸽极氩弧焊(TIG)焊接细径薄壁不锈钢管 (直径中2mm,中4mm壁厚0.2mm,0.5rnm) 与小型工艺阀门接头时易出现漏率和通径达 不到,焊接参数不容易确定,操作难度 大,背气保护难度大等问,在设备,焊前 清理,接头优化,等方面提出了改进措 施,形成了细径薄壁不锈钢管与阀门接头焊 接的新工艺,焊接后工件的密封性较好,通 气性满足较高的要求. 关键词 细径;氩弧焊接;改进 引言 细径薄壁不锈钢管与工艺阀门接头进行 焊接时,因原焊接接头形式设计不够合理, 造成细径薄壁不锈钢管与工艺阀门接头焊接 的产品漏率高,通气性差,成功率低,本文 针对这些问题,提出了改进,以满足相 关焊接工艺的要求. 1.细管不锈钢焊接工艺存在的问题 细管焊接到直径和壁厚都相对较大的变 径接头上过去存在以下问题: 1.1漏率达不到要求:焊接后,工件漏 率指标在10_.Pa.m/s,达不到l0-9pa.m/s 的要求. 1.2通径不满足要求:因不锈钢的导热 性差,管道焊接过程中局部的高温会导致焊 接部位的剧烈热膨胀,加上焊接部位的高温 熔化,在细管焊接时极易出现塌陷及堵管现 象,无法达到通径大干50%的要求. 1.3焊接参数不易设定:两工件尺寸相 当设 差悬殊,难以实现很好的融合和连接. 定适合细管焊接参数时,较大的变径接头在 焊接过程中会出现未融合的缺陷;当设定适 合变径接头焊接参数时,细管就容易焊穿, 出现塌陷及堵管的问题. 1.4操作难度大:细管焊接过程中,细 微的手法变化及焊接参数变化会明显影响焊 接质量. 1.5背气保护难度大:钨极氩弧焊在焊 接不锈钢,特别是奥氏体不锈钢时,焊管背 面需要进行背气保护,否则将产生严重的氧 化,影响焊缝成形和焊缝质量.由于管径 细,不易进行背气保护. 2.焊接工艺的改进措施 为解决细径薄壁不锈钢与工艺阀门接头 在氩弧焊接中存在的技术问题,以满足焊接 要求,本文对焊接结构进行优化设计,提出 了以下措施: 2.1设备要求:由于管径细,壁厚薄, 要采用较小的焊接参数,因此使用的氩弧焊 机要求具有高频引弧性能,焊接电流具有递 增和衰减性能,焊接电流在小电流下具有很 好的稳弧性能等基本功能. 2.2焊前清理:氩弧焊(TIG)焊接过 程中对污染极为敏感,尤其是焊管内的污物 对有较高漏率要求的焊接产品有明显的影 响.因此焊前必须对焊管面,内部,焊缝 区及焊丝上的油脂,污物,锈渍进行清理. 2.3焊接接头结构优化设计: 原设计的焊接结构见图1,为对接环形 角焊缝的接头形式.其中小管管体为 2ramX0.5ram,接头为6mmX2ram, 这种结构形式在焊接过程中由于两者尺寸相 差悬殊,难以实现很好的融合和连接;小管 壁厚仅0.5mm,焊接时极易出现塌陷及堵 管,即使焊接成功也不易达到较高的通径要 求;管道过细不便对焊管内部进行氩气保 护,焊缝会产生氧化;手工填充焊丝不均匀 也会影响焊缝质量. 图1初始焊接接头结构示意图 州t图2优化设计后焊接结构示意图 为了保证焊接质量,避免出现上述焊接 缺陷,对初始接头结构做了优化设计,见图 2(a):加工一根过渡短管,管长10mm, 其外径与接头相同,内径与小管相同,在端 面上加工一台阶,尺寸为中4×1ram,台阶 高度为0.5mm;待焊小管管体插入过渡管 内,端面高出台阶1ram.优化设计后,焊 接结构见图2(b):由对接环形角焊缝变 为类似平面薄板端接焊缝,焊区接头尺寸相 差不再悬殊,较易选定合适的焊接参数,使 两工件能很好的融合和连接;焊接时错边高 127一 出端作为填充金属与焊缝熔合,不必再手工 填充焊丝,保证了材质的一致性,减少了焊 接过程中影响焊接质量的人为因素,且结构 优化后氩气对焊缝保护良好,因此不必在焊 缝背面进行氩气保护.接头结构经过改进 后,彻底解决了上述对接环形角焊缝接头形 式焊接时出现的问题,保证了较好的焊缝质 量,达到了较高的技术指标.图2(C)为焊 后示意图,图2(d)为将接头与过渡短管 焊接后的最终产品. 2.4焊接参数设定:钨极直径 中1.0mm,电流12A,14A,电压10V,喷 嘴直径8mm,氩气流量8L/min,焊丝直 径0.8mm,材质成分接近母材,引弧电流 6A,收弧电流4A,电流衰减时间2.0S. 2.5焊接操作过程:焊接操作需要进行 针对性训练,主要包括:过渡管的装配,定 位焊,焊枪的角度,电弧的起弧位置,电弧 的长度,熔池的形成和大小的控制等等. 3.工艺改进前后效果对比 对原接头设计进行了修改,采用新工艺 焊接了3个试样,与原设计焊接的两个试样 进行了对比,结果如表1所示: 表1焊接前后效果对比表 试样漏单辉后 焊后通径率 编号Pa.1lrl/s缺陷 气阻大.无法有缩孔,原 {3.7×1O 测试塌陷 工 气阻大,无法有缩孔,艺 249×10 测试塌陷 新{46X10-1o80%无缺陷 工22.3X10Io70%无缺陷 艺335X10’’07O%无缺陷 从表1可以看出,采用新的接头形式和 改进后的焊接工艺,工件的漏率达到l0. Pa.m/s,满足技术指标要求;通径率达到 70%,80%,无缩孔,塌陷等缺陷. 4.结语 采用改进措施和焊接参数在微调焊接 后,成功完成中1.3mmX0.2mm的细径薄 壁不锈钢管与变径接头的焊接(原有工艺只 能完成中2mmX0.5mm的细径薄壁不锈钢 管与变径接头的焊接),大大拓宽了氩弧焊 焊接细管薄壁不锈钢管的应用范围. 作者简介 丁海城(1973一).男.江苏无锡人,技师 从事焊接技术研究.