HXN5型机车不锈钢总风管接头焊接技巧

张廷旺 巢 杰

(常州铁道高等职业技术学校 江苏 常州 213011)

1 奥氏体不锈钢焊接的特点

奥氏体不锈钢在焊接过程中，须严格控制热输入。当焊缝温度在 650 ℃时停留十几秒，就有产生晶间腐蚀的倾向，使钢质变脆，加上奥氏体不锈钢线膨胀系数大导热系数小，焊缝局部加热后，冷却过程中会产生较大拉应力，容易出现热裂纹[1]。因此焊接时需要注意：采用小规范参数焊接，通常电流比普通碳钢、低合金钢小10%～20%，同时需要采取冷却措施，控制层间和焊后温度。

在焊接现车管路接头时(见图1)，由于受结构、位置以及视线的影响(在狭小的方箱坑槽内，可供操作空间500 mm×500 mm左右)，现场作业环境受空间视线影响，图上方有挡板遮挡，焊接时只能始终站立下方左侧位置，左手从左上方空隙处伸入底部进行焊接，需设计合理的焊接顺序。

图1 现场作业图

2 焊接方法简介

奥氏体不锈钢管最常用的焊接方法有焊条电弧焊和氩弧焊。焊接质量好，但焊接速度慢，生产率低，而且易产生晶间腐蚀(见图2)(在焊接过程中，必须将焊件保持较低的层间温度，最好不超过150 ℃)。不锈钢药芯焊丝焊接时，具有良好的焊接工艺性能，焊缝成形美观，采用气渣联合保护，成形良好[2]。稳弧剂的加入使电弧稳定，熔滴均匀过渡；良好的化学冶金性能，使熔敷金属力学性能高，抗气孔、抗裂纹能力强。

图2 晶间腐蚀图

3 主要工序和操作方法

不锈钢焊接过程中液态金属的流动性不好，易产生晶间腐蚀和热裂纹等焊接缺陷，而焊接工艺参数选择不当，焊接温度控制不当，焊缝未作严格清理，都容易导致焊缝成形不良。

3.1 焊前清理

焊前的清理，是保证焊接质量重要工序之一。焊前应严格清理待焊部位的油污、水分等杂质。

3.2 焊接材料

母材：0Cr18Ni9Ti,其管径规格为ø60×4 mm；

焊丝：TFW—308L，ø1.2 mm；

CO2：纯度须在99.98%以上；气体流量应保持在20 L/min以上。

3.3 不锈钢药芯焊丝TFW-308L性能

不锈钢药芯焊丝TFW-308L各项性能如表1、表2所示。

表1 不锈钢药芯焊丝TFW-308L化学成分/(wt%)

表2 不锈钢药芯焊丝TFW-308L机械性质

3.4 焊接注意事项

(1)保护气体通常为二氧化碳气体，气体流量以20～25 L/min较适宜。

(2)焊丝伸出长度15 mm左右时焊接电流为250 A以下，伸出长度20～25 mm时焊接电流一般在250 A以上较为合适。

(3)焊接时采用直流反极性。

4 操作难点和要点

(1)管路的焊接位置狭小，右手无法单独完成，需左右手交替操作。正常管对接施焊应分2个半圈进行(见图3)。现场HXN5型机车不锈钢总风管接头焊接作业中，左手伸入底部从6点处起焊，引燃电弧焊枪快速左右摆动，压低电弧，形成熔池后，快速灭弧，焊枪慢慢向上移动，直至焊完前半圈，在水平位置12点处收弧。再用左手以同样的焊接操作完成6点到3点的焊接，3点到12点部分，可用右手从上方焊接，通过两手配合操作，完成360°环缝焊接，才能有效解决这一作业难题(见图4)。焊接过程中须严格控制好焊接频率和落点位置，防止出现焊缝脱节、超高、咬边等缺陷，操作手法稍作微量横向摆动，使之充分熔合。整个焊接过程，焊枪角度随管子弧度不断改变来控制焊缝温度和成形。

图3 正常管子焊接顺序

图4 现场HXN5型机车不锈钢总风管接头焊接顺序

(2)底部接头时视线、角度不好，容易出现未熔合焊瘤。应在起焊处反复引弧—灭弧，频率要快，电弧燃烧时间要短，目的是通过不断热输入保证焊缝充分熔合，利用不锈钢药芯焊丝电流密度高，熔深大的特点，来消除未熔合。

(3)不锈钢焊接时容易产生晶间腐蚀和焊接热裂纹，焊接时应尽可能缩短在高温区的停留时间(增加熔池的冷却时间)，在保证完全焊透、全熔合的情况下尽量选用小电流、低电压(短弧焊)焊接，以减少热输入量,改善焊接接头性能。

(4)由于在焊接过程中，焊接电流不能任意调节，只能靠焊接技巧，通过灭弧的频率和焊枪的摆动来控制热量，同时灭弧的时间不能太长，不然容易产生收缩孔和弧坑裂纹。

5 结束语

此方法在中车戚墅堰机车有限公司HXN5型机车管路生产中得到了运用，在正常的焊接无法操作的情况下，使用左、右手焊接，解决了受视线、位置制约的生产中的难题，降低了返工量，节约人工、能源，避免造成不必要的浪费，缩短生产周期，提高了HXN5型机车中管路焊接的生产效率和质量。焊接工艺操作简便，优越性明显，值得推广。