脉冲钨极氩弧焊技术在双金属复合管中的应用

杨毓诚

摘要：为了提升我国石油等工程中管道的运输质量，本文主要针对双金属复合管的连接技术的应用进行研究，在对于双金属焊接工艺的研究与分析后，相关专业研究人员发现，脉冲钨极氩弧焊技术在实际的焊接技术中对于双金属的焊接具有较大效果。

关键词：脉冲钨极氩弧焊技术;双金属复合管

随着我国焊接技术的研究与发展，脉冲钨极氩弧焊技术逐渐被人们应用于实际的管道运输工作中。此项技术具有电弧稳定的特点、热输入较小，在管道连接中能够精确控制电弧的能量分布，此项技术具有高温停留时间短的特点，金属凝结速度相较于其他的焊接技术较快，能够有效避免特殊材质在焊接过程中出现裂纹现象。此项技术在应用过程中具有高效、节能的特点。对于敏感程度较高的复合型金属材料来说，能够在最小的限度上减小对管道的影响，提升焊接的质量。

一、脉冲钨极氩弧焊工艺参数对焊缝成形的影响

（一）脉冲电流

作为焊缝成形的主要参数之一，脉冲电流在其中起着决定性作用。

①为达成熔滴过渡、提升电容稳定性的目的，可对于脉冲峰值、基值电流数值组合的形式进行参数控制[1]。

②由于脉冲电流在变化的过程中，电弧也随之变化，以至于熔池表面液体随之振动。振动性在一定程度上会因为振动能力将高温下产生的气体排出，提升焊接位置的平滑性与美观性，由于焊接技术在节点处产生的焊缝较小，对于管道的影响也略低，此种使焊缝晶粒细化，减少产生裂纹情况的技术适用于石油管道等腐蚀性较强的运输管道中，双金属复合管道在此中具有稳定性，脉冲钨极氩弧焊技术维持电弧燃烧的时间较短，产生的火花数量较小。冷却固定可在短时间内完成，焊件在焊接过程中不易烧穿，以维持管道稳定性，面对高腐蚀性物质运输的同时，也具备抵抗能力。

（二）脉冲频率

脉冲频率与焊接质量关系上，焊接技术人员需要不断加强对焊接中脉冲频率调整的重视[2]。在焊接技术实际应用的过程中，质量的控制主要是根据焊接的电流进行设定，每次的焊接技术施展中，焊件上会在基值电流时期熔化，此焊接点被称为熔池，高温熔化后，迅速冷却，形成冷凝结晶，此种状态下脉冲电流在不断地熔化中形成焊点，在进行下一个的焊接点工作时重新形成熔点，在冷却后重新形成焊点。以至于在不断地重复工作中，形成由多个焊点构成的脉冲焊缝。

（三）焊接速度

焊接速度是决定该项技术能够在预期的焊接工作任务中的质量，如果焊接的速度过快，可能会因为熔池的温度过低，未达到焊接的标准熔点，造成未焊透的假象，焊接处也会出现相应的缺陷，焊接质量不达标[3]。除此职位，如果焊接速度把控不好，在熔点超出最佳的焊接环境时，焊接人员焊接的焊缝将会因为晶粒粗大影响力学性能，其美观程度也相应降低，焊接过后管件的变形量逐渐增加。

二、焊接设备及材料

（一）焊接设备

采用林肯V270焊接机在使用前对焊接机器设备进行标定，以保证焊接设备无异常现象，保障其完整性

（二）焊接材料

本文在研究中主要针对双金属复合管道进行研究，管道中采用不锈钢与镍基合金为内衬，将碳钢管作为外部基管，其在力学性能方面较好，且在一定程度上具有相对的耐腐蚀能力，规格为Φ219.1mm*（10+2）mm，耐腐蚀性内衬为316L[4]。在提高管道的安全级别方面有着巨大的影响，本实验采用的钢管为脉冲钨极氩弧焊钢管，在焊接人员进行焊接技术应用的过程中需要在管内与管外各进行一次焊接。根据上述要求，此种复合管在进行焊丝的选择中，可选用Φ1.0mm的ERNiCrMo-3焊丝，其中化学成分可见表1。

三、焊接工艺试验评定

（一）堆焊工艺参数确定

根据堆焊工艺参数对焊缝成形的影响，研究人员对其进行了整理，详情可见表2。在进行该项技术的应用中，实践的焊接需要保证其干净整洁，管道内会采取冲压的形式对其进行保护。

（二）焊接工艺评定

在管端工艺试验完成后，焊接技术人员可参照具体的要求与标准进行对比，对焊接工艺进行评定试验[6]。

1.无损检测

根据我国的堆焊检测标准显示，检测人员可先对堆焊的外观进行审查，如若焊接的接缝处表面呈现咬边、裂纹、气孔等现象则说明其与实验中的标准不符，只有焊接的接缝处达到以鱼鳞状分布焊接点，没有咬接点，未出现裂纹以及气孔现象才说明该项焊接工艺可以投入既定的使用中。

2.全相檢验

此检验方式主要是以微观的形式对于脉冲钨极氩弧焊技术进行检测，在显微镜的观察中查看其是否出现了细微的瑕疵，存在裂痕与气孔等问题。由于脉冲钨极氩弧焊技术采用较小的热输入，冷却速度相较于其他技术较快，晶粒未在短时间内过度熔化，成长受到限制，以达成提升双金属管道的韧性与强度，保证焊接处的组织与管道融为一体。

3.拉伸试验

拉伸试验主要是针对屈服强度。抗拉强度、延伸率、屈强比等进行试验后评估，查看其与标准参数之间的差距，且其断裂位置位于衬层以及非堆焊层取得基层。根据相关数据表示堆焊层全焊缝的屈服强度为501远超标准值276;抗拉强度为749，标准值为690，延伸率的标准值为25.0，而实测值为48.0，无断裂位置。除此之外，堆焊层与衬层过渡区域焊缝以及堆焊层机关的参数也都在标准值范围内，但是在此两处的焊接中存在断裂缝问题。

4.弯曲试验与冲击试验

在进行弯曲试验中，经试验结果显示在弯曲到180°的情况下轴承在73.8mm，弯曲的验芯棒为50.8mm的情况下，实验结果在标准的范围之内，未出现问题。经计算得出相关参数平均值为295.4，说明堆焊层冲击性能较为理想。

结束语：综上所述，本文主要采用脉冲分析的方法进行研究，讨论该项技术在焊接中具体的实施工作，从焊接工艺参数对焊缝成形的理论影响进行分析，并了解实际焊接中需要准备的材料，同时，通过实验验证脉冲钨极氩弧焊技术的可行性，并得出相关结论。

参考文献：

[1]王富铎，梁国萍，陈博，等.脉冲钨极氩弧焊技术在双金属复合管中的应用[J].焊管，2016，39（001）：27-30.

[2]陈文军.15CrMo钢管钨极脉冲氩弧焊焊接工艺的应用[J].2021（2012-7）：87-87.

[3]陈地超，原瑜，孔凡红，等.核电仪表罐环缝自动脉冲TIG焊与手工钨极氩弧焊工艺对比分析[J].电焊机，2019，49（04）：367-372.

[4]吴统立，王克鸿，冯曰海.高频复合双钨极氩弧焊电源研制[J].电焊机，2019，049（006）：83-88.

[5]吴统立，杨嘉佳，王克鸿，等.高频复合双钨极氩弧焊电弧行为规律[J].电焊机，2019（5）：87-91.

[6]汪彬，王阔，程晋宜，等.大壁厚复合管自动氩弧焊工艺研究[J].焊接技术，49（12）：3.