氩弧焊工艺

第1节TIG基本原理与特性TIG基本原理–气体保护–电弧焊–气体的作用稳定电弧保护屏障–焊接四要件气体电极电弧工件这是在进行TIG焊接吗？TIG焊接特点–焊接过程稳定–焊接电流下限低–可焊接材料范围广–焊接冶金过程易于控制–焊接效率低–只焊接薄板基本材料消耗成本构成–电极3%–电力5%–气体92%应用范围–低碳钢–合金钢–有色金属–铸铁第2节TIG焊接工艺焊接方法选择–焊件金属厚度–焊件材质–接头形式设备选择–自动、半自动、手工–AC、DC（DCSP、DCRP）气体–氩气–氦气–混合气体配件–焊枪–喷咀–电极–焊丝第2节TIG焊接工艺钨极–铈钨极的特点耐用性高许用电流大引弧及稳弧性好放射性低–直径与端部形状决定电流使用范围及电弧形态影响焊缝成型和电弧的稳定性第2节TIG焊接工艺锐锥形：用于小电流焊接时平顶锥形：用于中等电流焊接时钝锥形：用于大电流焊接时圆珠形：用于交流电流或直流反接时第2节TIG焊接工艺电流种类和极性–直流正接工件热作用强钨产热较小，不易过热电子发射强，钨极直径小，电弧稳定没有阴极雾化作用–直流反接有阴极雾化作用。阴极雾化：被焊金属表面的氧化膜由于逸出功低，容易发射电子，故其易形成阴极斑点而接受质量较大，能量密度较高的正离子轰击而使氧化膜破碎并雾化蒸发的现象熔深浅，钨极过热，只适用于铝镁薄板第2节TIG焊接工艺–交流即可在负半周内产生阴极雾化作用，又可在正半周内使焊缝获得较大的熔深，而钨极又可得到冷却，电弧稳定性得到改善，因此是焊接铝、镁及其合金的首选电源形式直流分量–直流分量的产生电弧在两个相邻的半周内电流、电场强度、电弧电压的不对称。使其相当于一个交流电流和一个直流电流的合成，其方向是由工件流向钨极–直流分量的危害–直流分量的消除第2节TIG焊接工艺引弧和稳弧措施t90°电源电压电弧电压第2节TIG焊接工艺–采用矩形波焊接电源过零后电流增长速度快，再引燃容易，稳弧性能好负半波通电时间可调，既满足了阴极雾化的需要，又能获得较大的熔深和最小的钨极损耗第2节TIG焊接工艺参数焊前准备–接头及坡口形式接头有对接、角接、搭接、T接等四种（单卷边对接）（双卷边对接）（夹条对接）第2节TIG焊接工艺参数坡口形式和尺寸取决于工件的材料、厚度和工作要求可参见国标GB985-88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式尺寸》–工件和焊丝的焊前清理去油和污物–装夹有间隙焊接时应加垫板夹紧时应保证焊缝全长夹紧力均匀第2节TIG焊接工艺参数焊接电流与钨极直径–根据材质、坡口及板厚选择电流–60～80A电流可焊接1mm熔深–钨极直径应按电流进行选择弧长与电压–电弧电压在8～20V–弧长应在0.5～3mm焊接速度–对应电流焊接速度有上限–热敏感材料应采用快速焊–除自动焊外焊接速度应低些第2节TIG焊接工艺参数气体流量–电流大时，气体流量应随之增加–交流TIG应比直流时大些喷咀高度及角度–自动焊在5mm，可垂直工件–手工焊可在10mm，可稍后倾–高速焊接时可稍前倾焊丝倾角–前面送入与工件成10°～20°–避免焊丝与工件短路第3节其它TIG焊接方法直流脉冲TIG–低频脉冲TIG的特点电流小，但能够获得一定熔深高温停留时间短，结晶状态好，裂纹倾向小可精确控制电弧能量及熔池尺寸可调整焊缝成形和冷却结晶过程–低频脉冲TIG的主要电参数脉冲峰值电流和其持续时间：决定熔深与熔宽基值电流与其持续时间：显著影响表面成形焊接速度应与峰值电流匹配：峰值电流大与其持续时间长则焊速大第3节其它TIG焊接方法–高频脉冲TIG–中频脉冲TIG焊接0.5mm以下薄板的首选–交流脉冲TIG交流调幅式脉冲TIG适用于焊接铝镁–交直流切换式脉冲TIG增加正半波时间，提高交流占空比第3节其它TIG焊接方法热丝TIG–要求焊丝插入熔池时基本达到熔点焊丝直径1.0～1.6mm主要是送丝速度–为解决磁偏吹问题一般采用交流TIG活性剂TIG焊技术活性化TIG焊接（A-TIG焊）是一种在焊件表面涂敷一层活性剂的新型TIG焊方法，与常规TIG焊相比，其突出优点是能大幅度增加焊缝熔深，相应提高了焊接效率和节约能源。不锈钢和钛合金的活性剂已经在生产实际中得到应用。涂敷活性剂后熔深比不涂敷活性剂增加了179%。第3节其它TIG焊接方法第3节其它TIG焊接方法锅炉压力容器压力管道焊工考试规则第一十三条：焊接操作技能考试应从焊接方法、试件材料、焊接材料及试件形式等方面进行考核。焊接方法及代号见表1，焊条类别代号及适用范围见表2，试件钢号分类及代号见表3，各种试件形式、位置及代号见表4，焊接要素及代号见表5。表1焊接方法及代号焊接方法代号焊条电弧焊SMAW钨极气体保护焊GTAW熔化极气体保护焊GMAW（含药芯焊丝电弧焊FCAW）埋弧焊SAW（一）、“2002年考规”对八种焊接方法的焊工考试作出规定，除此以外的焊接方法都按四十三条规定进行考试。药芯焊丝电弧焊考试规定与熔化极气体保护焊相同，常用半自动与自动焊方式(实质上是手工焊与机械焊）。堆焊不能称为焊接方法，只是焊接方法的运用，各种焊接方法焊接操作技能考试规定也适用于堆焊的运用。对于焊接方法按“2002年考规”分为手工焊接和机械化焊接两种方法；对焊工操作技能“2002年考规”分为手工和焊机操作技能两种。对试件对接形式分为板材对接焊缝、管材对接焊缝和管板角接头试件三种。焊接不锈钢复合钢之间焊缝及过渡焊缝的焊工，应取得耐蚀堆焊资格表2焊条类别、代号及范围焊条类别焊条类别代号相应型号牌号适用焊件的焊条范围钛钙型F1EXX03J422/J502F1纤维素型钛型F2EXX10J505GXF1、F2钛型、钛钙型F3EXXX(X)-16/-17G202F1、F3低氢型、碱性F3JEXX15/-16J427/J507R507/R307F1、F3、F3J钛型、钛钙F4EXXX(X)-16/-17A132/A302F4碱性F4JEXXX(X)-16/-17A137/A307F4、F4J.二、锅炉、压力容器和压力管道使用国产焊条所执行的国家标准有三个：GB/T983－1995，GB/T5117－1995，GB/T5118－1995，行业标准一个：JB/T4747－2002。表2焊条代号、类别及适用范围①F1钛钙型EXX03F1（J422、J502)GB/T5117这类焊条为钛钙型，药皮中含30%以上的氧化钛和20%以下的钙或镁的碳酸盐矿，熔渣流动性良好，脱渣容易，电弧稳定熔池适中，飞溅少，焊波整齐。这类焊条适用于全位置焊接，焊接电流为交流或直流正、反接，主要焊接较重要的碳钢结构。②F2纤维素型EXX10，EXX11，（GB/T5117）EXX10－X，EXX11－X，（GB/T5118）EXX10、EXX10－X型焊条为高纤维素钠型药皮中纤维素含量较高，电弧稳定，焊接时有机物在电弧区分解产生大量的气体，保护熔敷金属，电弧吹力大，熔深较深。熔化速度快，熔渣少，脱渣容易，熔渣覆盖较差，通常限制采用大电流焊接。这类焊条适用于全位置焊接，特别适用于立焊、仰焊的多道焊和有较高射线检测要求的焊缝，也可用于向下立焊，焊接电流为直流反接。如J505GX（GB/T5118）适用焊件的焊条范围：F1、F2③F3钛型、钛钙型型号：（GB/T983)EXXX（X）－16型焊条（G202),药皮可以是碱性的，也可以是钛型或钛钙型。适用于交流或直流焊接，为了在交流施焊时获得良好的电弧稳定性，这类焊条药皮中一般都含有易电离元素如钾，直径不大于4.0mm的焊条可用于全位置焊接。适用焊件的焊条范围：F1、F3。④F3J低氢型、碱性GB/T5117J426、J506、J507GB/T5118J427、J507、J507RHGB/T983G207EXX15、EXX15－X型焊条，这类焊条为低氢钠型。药皮主要组成物是碳酸盐矿和萤石，碱度较高，熔渣流动性好，焊接工艺性能一般，焊波较粗，角焊缝略凸，熔深适中，脱渣性能好，焊接时要求焊条干燥，并采用短弧焊。这类焊条可全位置焊接，焊接电流为直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能。EXX16、EXX18－X型焊条，这类焊条为低氢钾型药皮。在与EXX15、EXX15－X型焊条药皮基本相似的基础上添加了稳弧剂，如钾水玻璃等，电弧稳定，工艺性能、焊接位置与EXX15型焊条相似，焊接电流为交流或直流反接。这类焊条的熔敷金属具有良好的抗裂性能和力学性能。适用焊件的焊条范围：F1、F3、F3J⑤F4钛型、钛钙型GB/T983EXXX（X）－15EXXX（X）－17（A132、A302）GB/T983⑥F4JGB/T983EXXX（X）－15EXXX（X）－17（A137）（A307）上述三个焊条国家标准都是等效采用美国国家标准，所谓等效采用则是将国外标准的技术内容全部照搬，只是计量单位从英制改为中国习惯采用的公制。当焊工考试时若采用了美国焊条，便可直接按（2002考规）表2的规定将美国焊条划入相应的类别中。GB/T983－1995等效ANSI/AWSA5.4－1992《不锈钢手工电弧焊焊条》GB/T5117－1995等效ANSI/AWSA5.1－1991《碳钢药皮电焊条规程》GB/T5118－1995等效ANSI/AWSA5.5－1981《低合金钢药皮电焊条规程》三、试件母材钢号及代号见表3焊工焊接操作技能考试是要求焊工按照评定合格的焊接工艺施焊出没有超标缺陷的焊缝。从焊接缺陷角度出发，焊工焊接操作技能与母材钢号没有关系，对于焊条电弧焊，焊工焊接操作技能与药皮类别密切相关。但因钢材合金成分不同造成焊接性能不同，施焊时所采取的焊接工艺措施不一样，从焊接工艺复杂程度出发而将试件母材钢号进行分类，并制定出替代规则，手工焊焊工焊接操作技能也相应分成四个等级。表3试件钢号分类及代号表类别代号典型钢号示例碳素钢ⅠQ195、Q215、Q235、10、20、20R、20G、20gHP245、HP265、L175、L210、S205低合金钢ⅡHP295、HP325、L245、L290、马氏体钢铁素体不锈钢Ⅲ奥氏体不锈钢、双相不锈钢Ⅳ表3中钢号都是锅炉、压力容器、压力管道和气瓶现行标准中所列钢号。GB6653－1994《焊接气瓶用钢板》中所列气瓶用钢的牌号都用“HP”打头，例如HP245、HP365。“245”表示钢材屈服点σs下限值。气瓶用钢的化学成分都有控制范围。SY5297－1991《石油天然气输送管道用直缝电阻焊钢管》中所列的钢种等级都用“S”打头，例如S240、S480。“240’表示该等级钢种的σt0.5下限值，（规定总伸长应力即试样标距长度上产生0.5%的总伸长所需的拉应力）对于每个等级钢种化学成分都有控制范围。“GB/T9711－1999《石油天然气输送钢管交货技术条件》中所列的钢种等级都用“L”打头，例如L175、L155。155”表示该等级钢种的Rt0.5下限值，对于每个等级钢种化学成分都有控制范围。碳素钢（Ⅰ类）：焊接性能良好，大多数情况下焊前不要求预热，焊后不要求后热，部分钢号因为没有冲击要求，因而也不需要控制线能量。低合金钢（Ⅱ类）：这类钢号焊前要求预热，焊后要求后热，而且有冲击试验要求，因而要求控制线能量上限。马氏体钢、铁素体不锈钢（Ⅲ类）：这类钢焊接裂纹倾向较大，焊前不要求预热，焊后要进行热处理，焊接工艺要求严格，要求控制焊接线能量范围。1Co5Mo与1Co9Mo1是代表这一类别钢号，1Co5Mo钢供货状态的金相组织与热处理状态有关。即便退火供货时为珠光体，在焊后其焊缝与热影响区将出现马氏体组织，所以将它列入Ⅲ类。奥氏体不锈钢、双相不锈钢（Ⅳ类）：这类钢材用相应的焊条施焊时熔池不易摊开，熔滴过渡不暢特点与碳钢、低合金钢很不同，故另列一类。表3内所列钢号只是典型钢号示例，包含了锅炉、压力容器、压力管道标准中所列钢号。对于没有列入表3的钢号（例如新钢号、国外钢号）可根据第四十四条规定由焊工考委会将