中國核電工程有限公司 （北京 100840） 汪越渤

1.概述

厚度小于3mm的不銹鋼薄板，一般采用手工鎢極氬弧焊進(jìn)行焊接。手工鎢極氬弧焊具有操作簡便，焊縫成形好等特點(diǎn)，在氣體保護(hù)良好時(shí)焊接接頭呈白色或金黃色；手工鎢極氬弧焊缺點(diǎn)是焊接效率較低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高。為提高焊接效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量，我們進(jìn)行了不銹鋼薄板脈沖MAG焊工藝開發(fā)。

2.焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)

（1）焊接試板厚度 我們采用1mm、1.5mm、2mm及3mm厚的不銹鋼板進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。根據(jù)JB4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定合格的焊接工藝適用1～6mm厚材料的對(duì)接焊縫，材料厚度不限的角接焊縫。

（2）焊絲成分和直徑 不銹鋼材料焊接時(shí)，根據(jù)母材化學(xué)成分不同來選用不同牌號(hào)的焊接材料，遵循熔敷金屬化學(xué)成分和母材相同或相近的原則，以滿足材料的耐腐蝕要求。我們選用ER308L（牌號(hào)：H00Cr21Ni10）作為試驗(yàn)用焊絲，考慮材料厚度、焊接電流等因素，選用φ0.8mm、φ1.0mm焊絲進(jìn)行本次焊接試驗(yàn)。

（3）焊接電流和試板間隙 在不銹鋼薄板脈沖MAG焊接時(shí)，為減少多層焊對(duì)不銹鋼材料造成諸多不利因素，在焊接時(shí)我們采用了單面焊雙面成形焊接工藝。在1mm、1.5mm板焊接中嚴(yán)格控制試板的間隙，焊接時(shí)盡量不要留間隙；對(duì)2mm、3mm板焊接要預(yù)留0.5～1.5mm的間隙。這樣焊接中既能保證試板背面成形良好，也使試板正面焊縫成形得到改善，焊縫余高得到有效控制。

（4）電弧電壓 本次焊接試驗(yàn)使用O T C CPDP500和松下 YD—350AG2兩種焊機(jī)。由于兩種焊機(jī)都具有“一元化操作”功能，當(dāng)選取一定的焊接電流時(shí)，焊機(jī)會(huì)根據(jù)內(nèi)部程序自動(dòng)選取相匹配的電弧電壓，只需在匹配的電弧電壓基礎(chǔ)上作微調(diào)即可保證焊接過程順利進(jìn)行，這給焊接試驗(yàn)帶來極大便利。

（5）保護(hù)氣體選擇 采用單純氬氣進(jìn)行不銹鋼熔化極氣體保護(hù)焊焊接時(shí)，熔化金屬流動(dòng)性差，焊縫表面成形不良，且由于純氬氣體保護(hù)護(hù)時(shí)產(chǎn)生射流過渡的臨時(shí)界電流較高，焊接工件極易產(chǎn)生深而窄的“指狀”熔深，這樣一方面不利于焊接過程的各種冶金反應(yīng)，另一方面對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能也存在不利影響，更不利于薄板的焊接。為改善不銹鋼熔化極氣體保護(hù)焊焊接效果，在保護(hù)氣中一般加入一種或多種氧化性氣體，目前較為常用的有Ar+（2%～5%）CO2和Ar+（0.5%～1.5%）O2。兩種混合氣體特點(diǎn)如下：加入一定CO2時(shí)，焊縫成形相對(duì)較好，CO2的調(diào)節(jié)比例范圍較寬且對(duì)焊縫影響不明顯；但當(dāng)CO2氣體比例過高時(shí)焊縫會(huì)有滲碳的危險(xiǎn)，這對(duì)不銹鋼抗腐蝕性能影響較大。因此加O2時(shí)，對(duì)O2的配比精度要求較高，如果過高會(huì)引起焊縫過分氧化，焊縫表面元素?zé)龘p嚴(yán)重，焊縫表面顏色發(fā)黑，用鋼絲刷不易清除；過低則起不到改善焊接效果的目的。

（6）部分焊接試件照片 如圖1所示。

圖1 焊接試件

（7）焊接接頭性能檢測 本次對(duì)Ar+CO2、Ar+O2兩種混合氣體分別進(jìn)行了焊接試驗(yàn)，焊接試板按JB4708—2000《鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定》、《GB4334.5—2000不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法》進(jìn)行了力學(xué)性能和晶間腐蝕檢測。附表為各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖2為部分試樣照片。

各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖2 試樣照片

3.結(jié)語

（1）焊接技能操作 不銹鋼脈沖MAG焊與CO2氣體保護(hù)焊在操作手法有較大區(qū)別， 為此在操作中應(yīng)盡量壓低電弧，以增加保護(hù)效果。另外，由于MAG焊是射流過渡，金屬熔敷速率較快，所以焊接速度要比CO2氣體保護(hù)焊快，焊接時(shí)要注意焊接坡口兩側(cè)的擺動(dòng)，一般采取快速小幅擺動(dòng)，否則易造成坡口兩側(cè)熔合不良。

（2）氣體配比器的使用 不同比例的混合氣體可從廠家直接購買，這種混合氣體配比準(zhǔn)確，但價(jià)格較貴。實(shí)際生產(chǎn)中均采用氣體配比器對(duì)兩種氣體進(jìn)行不同比例的混合，因此要對(duì)配比器加強(qiáng)日常維護(hù)，氣路中各個(gè)儀表要經(jīng)檢驗(yàn)校核后才能使用；另外要按照不同氣體選用不同的配比器，并按要求進(jìn)行配比操作；混合氣體配好后要進(jìn)行試焊，當(dāng)焊縫成形和表面顏色達(dá)到正常時(shí)才可進(jìn)行產(chǎn)品焊接。

（3）焊縫表面質(zhì)量 由于不銹鋼MAG焊焊接輸入熱量大、焊接速度快，當(dāng)焊槍向前焊接移動(dòng)后，其后部剛焊完的焊縫仍保持較高的溫度，此時(shí)已無保護(hù)氣體的保護(hù)，會(huì)造成焊縫表面有非常薄的一層輕微氧化，所以MAG焊縫與焊條電弧焊，手工氬弧焊相比，焊縫顏色發(fā)灰，但焊接接頭各種性能并不受此影響。板狀對(duì)接無間隙時(shí)，MAG焊的焊縫寬度大、焊縫余高過大，沒有手工氬弧焊焊縫成形好，但角接焊頭焊接時(shí)，兩者焊縫基本沒有差別。

經(jīng)過對(duì)焊工進(jìn)行操作技能培訓(xùn)，不銹鋼薄板脈沖MAG焊在實(shí)際生產(chǎn)中已大量應(yīng)用，并取得了很好的效果。

（20121220）