小直径45°固定管TIG打底层焊接技术

赵奎

摘要：为了克服小直径45°固定管TIG打底层因焊接空间位置而影响焊接质量的问题，采取了斜仰焊位置内填丝、向上焊外填丝和向下焊内填丝三种方式相结合的焊接方法；通过大量的实践证明，采用这种方式进行焊接，既可以解决在空间位置上左手操作不灵便，又可以保证焊接质量，确保管内外余高达到要求和获得良好成形。本文主要介绍手工钨极氩弧焊小直径45°固定管打底层的焊接方法和焊接工艺。

关键词：手工钨极氩弧焊；打底层；45°固定管；内填丝；外填丝

引言：

在造纸工业设备安装过程中，常有Φ57～Φ89mm的斜45°固定压力管道焊接，材料有20#、20g等，管道经常承受1～10Mpa不等的压力，其管内介质有高压蒸气、氯气和等工业用气体；鉴于管道受压大，介质特殊，焊接质量和管内成形要求高等特点，其焊接方法根椐管道厚度通常采用全氩弧焊焊接或氩弧焊打底、焊条电弧焊填充盖面的方法。由于45°固定管的特殊位置（空间位置）的影响，而打底层极易产生缺陷，往往很难达到理想的要求，因此正确掌握合理的焊接工艺和技术则是保证打底层质量的关键。

1 小直径45°固定管TIG打底层的焊接特点

根据常规水平固定管的焊接方法，焊接分两部分，从6～3～12点焊接， 6～9～12点焊接。综合45°固定管的手工钨极氩弧焊的实际情况，6～3～12点焊接时要采用左手抓焊枪焊接法，根椐45°固定管的特殊位置在焊接过程中因施焊困难而形成夹钨、气孔、熔合不良和管道内成形不符合要求等缺陷。通过大量的实践证明从8～9～12点采用外填丝向上焊接，12～3～5采用向下焊内填丝焊接和5～6～8点斜仰焊位置采用内填丝法焊接可以有效解决45°固定管在操作上和管内成形上的问题。

2 45°小直径固定管TIG打底注意事项

2.1 1～3～6～8位置采用内内填丝焊接时间隙应大于向上焊外填丝焊位置。

2.2 内填丝焊接时（向下焊）电流应比向上焊外填丝焊接时大10～15A左右。

2.3 焊接过程中应尽量减少熄弧。

2.4 送丝均匀，控制焊接速度，以防止在10～2点位置产生焊瘤，5～7点位置产凹坑塌陷，以保证管内成形美观和余高基本一致。

3 焊接实例

以Φ89mm，δ=4mm的20#试管为例，45°固定焊接（附图1）。

20#为优质低碳钢，焊接性能优良，无须进行焊前预热和焊后热处理；试管具体操作技术和工艺如下：

3.1 焊前准备

将试管机械加工坡口面为30±2°，焊前将清理坡口管内外20mm以内的铁锈等污物并至金属光泽,用砂纸或砂球除毛刺，并带有0.8～1.0mm钝边。

3.2 组对定位

采用两点定位，分别有4、11位置定位（附图2），要求管口平齐，两管的错边量应小于0.4mm。采用搭桥连接，不能破坏坡口底部，焊接将达到定位焊位置时，用角向砂轮机打磨掉定位焊再进行焊接。

3.3 根部间隙要求

8～9～12点约为2mm，1～3～8点约为3～3.5mm。

3.4 对焊工资格要求

焊工必须具有锅炉压力容器证45°TIG固定管焊接资格,且熟练掌握TIG内、外填丝焊接方法。

3.5 送丝方式

向上焊外填丝焊接采用断续点滴送丝法以保证焊透。断续点滴送丝法是指焊丝在氩气保护范围内向熔池中心一拉一送，一滴一滴地往复点滴。向下焊内填丝时采用连续送丝法，连续送丝即焊丝连续熔化进入熔池的一种方法。45°小直径固定管焊接时，焊丝应放置于管壁上坡口钝边，将其熔化，利用铁水的重力和焊枪的运条达到下管壁,使之与下管壁的坡口钝边相熔合形成焊缝。

3.6 焊接设备及焊接材料

焊机型号：ZX7-400A (WSM-400A)

电源极性：直流正接

保护气体：氩气(Ar)纯度 99.99%

气体流量：8～10Ｌ/min

电极材料：铈钨 Φ2.5mm，磨成细尖锥形，焊接时伸出长度 3～4mm 焊枪型号：150A 气冷式

焊枪枪嘴：Φ8.0mm圆维形

面 罩：头盔式(焊接黑玻璃可根据焊工视力选择)

焊丝牌号：H08Mn2SiA (TIG-J50)Φ2.5mm

焊接电流：定位焊约为85～90Ａ

8～9～1点外填丝向上焊时约为90～95Ａ

1～3～8点向下焊（内填丝）时95～105Ａ

运条方式：焊枪运条采用斜锯齿形或斜圆圈形，使铁水熔池处于水平状态保证焊缝成形美观。

3.7 焊接过程： 焊接分三部分完成8～9～1点1～3～5点5～6～8点（附图3）。

右手抓焊枪，用食指和大拇指勾住焊枪，其余三指靠在下管壁作为支撑，以保证在焊接及运条过程中的稳定。接触(脉冲)于8点位置坡口内引弧，使焊枪与管壁切线的后夹角为70～80°，焊丝与焊枪的角度保持在90～100°（附图3），且在焊接过程中焊枪与管子中心线的夹角始终保持垂直。斜锯齿形运条摆动预热两坡口钝边，然后添加焊丝形成第一个熔池、熔孔。采用断续点滴法送丝实现正常焊接，焊接过程中应仔细观察熔池、熔孔，应使熔池、熔孔大小均匀一致才能使管内外成形美观。焊接时，电弧应在坡口两侧稍作停留中间稍快来保证坡口钝边与填充金属的良好的熔合，当焊至10位置时焊枪应稍向后倾斜，并且适当加快焊接速度和焊枪运条摆动频率，防止热量集中熔滴铁水因重力导致背面产生焊瘤及管内余高过高。

1～3～5部分采用内填丝向下焊接法。向下焊时焊枪与管壁切线夹角约为70～85°，焊丝与管壁切线夹角约为10～15°（附图3）焊接过程中焊枪根椐试管角度的变化始终与试管中心线保持垂直。

5～6～8点位置是45°固定管的斜仰焊位置的焊接,此位置处于垂直固定与水平全仰焊两个位置之间,焊接过程中应极力防止产生塌陷和下管壁的未熔合等，此部分与向下内填丝焊接方法基本相同,但在送丝过程中应尽量控制熔滴大小,防止熔滴应重力而下滴产生塌陷.收尾与起头8点处相连接时应稍作停留，多滴几点焊丝熔滴来保证接头良好和焊缝饱满，并继续向前焊一段距离，然后将电弧拉至坡口内侧缓慢(衰减)熄弧完成打底层焊接。

4 焊后检验

焊后冷却经100%X射线探伤不低于Ⅱ级方可进入盖面层焊接；对特殊要求内成形管道还须进行85%通球检验(试管)。

5 结语

5.1 通过大量的焊接实践和焊接理论证明，手工钨极氩弧焊打底焊接已经广泛应用于锅炉、压力容器、管道重要结构中，其质量已得到社会的充分肯定。

5.2 小直径45°固定管打底焊接采用向下焊内填丝法焊接不仅可以保证焊接质量和外观成形，还可以使管内成形及余高得到很好的控制。

参考文献

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