钨极惰性气体保护焊工艺方法-中铝长城建设有限

钨极惰性气体保护焊工艺规程 晋铝建设公司 钨极惰性气体保护焊工艺规程（内部技术标准）JLJ.J-01/A013-2003 晋 铝 建 设 公 司2003年3月钨极惰性气体保护焊工艺规程1 引言22 接头设计与坡口加工23 材料54 主要焊接工艺参数选择原则85 焊工和焊接人员的职责106 焊工培训和焊工考试117 质量检验128 安全防护121 引言氩弧焊（钨极惰性气体保护焊）是以氩气作为保护气体的一种电弧焊接方法，电弧发生在电极与焊件之间，在电弧周围通以氩气，形成连续封闭气流，保护电弧和熔池不受空气的侵害。而氩气是惰性气体，即使在高温之下，氩气也不与金属发生作用，且不溶解于液态金属，因此焊接质量较高。这种方法可用手工操作，也可通过机械自动操作。根据接头型式和板厚不同，可添加填充丝或不添加填充丝。可用其他熔焊方法焊接的大部分金属，都可用氩弧气体保护焊工艺方法进行焊接。本工艺方法内容包括接头设计与坡口加工，材料，焊接工艺，焊工与焊接技术人员的职责，质量检查，安全防护等。2 接头设计与坡口加工2.1 接头设计在设计接头时，首先要考虑接头的开口应能允许电弧、纯净的保护气体与填充金属能达到接头底部，以保证良好的可达性。影响接头设计的因素有母材的化学成分，母材的厚度，要求达到的焊缝熔深以及被焊金属的特性（如表面张力，流动性，熔点等）。有五种基本的接头型式（见图1）适用于各种金属，当有特殊要求时，允许采用合理的接头型式。坡口设计的一般原则如下：a. 厚度不大于3的碳钢、低合金钢、不锈钢，铝的对接接头及厚度不大于2.5mm的高镍合金一般不开坡口。b. 厚度在312mm的上述材料，可开U型或J型坡口。c. 厚度大于12mm的上述材料，采用双面U型或X型坡口更好。d. V型接头的坡口角度，碳钢、低合金钢与不锈钢约600，高镍合金钢为800，当用交流电流焊接铝时，通常为900，对大多数金属的典型接头尺寸如图2所示。e. U型坡口的单边侧壁夹角，对碳钢、低合金钢及不锈钢为约7090，高镍合金约为150，铝合金约为200300。f. T型接头的单边坡口角度，不同厚度的黑色金属约为450，铝合金大到600。黑色金属的典型坡口尺寸如图3所示。2.2 坡口加工方法坡口加工最好采用车削加工圆形或环缝坡口，采用铣削或刨削加工纵缝坡口。当切削加工后，应用溶剂洗净切削液。（自动焊的坡口加工精度应比手工焊要求严格。）2.3 坡口清理2.3.1坡口每侧至少20mm范围内均应进行清理。2.3.2坡口面及清理区段的金属表面不得留有诸如油、脂、漆、切削液、标记笔迹、墨水、潮气、处理化学剂、机械润滑剂及氧化物等有害异物。2.3.3灰尘、油、脂可用挥发性脱脂剂或无毒溶剂擦洗。油漆和其他不溶于脱脂剂的材料可用三氯甲烷、碱性清洗剂或专用化合物清洗。2.3.4坡口部位一般不得有夹层或其他缺陷。2.3.5应按批准的工艺进行接头定位焊。2.3.6应保持工件的标记，以便于准确的记录。3 材料3.1 母材母材应符合国家或冶金部有关标准的规定。有特殊要求时可由设计、制造、使用三方面协商解决。焊前必须清楚母材的化学成分，作为选择填充金属、预热、后热及其他工艺参数的重要依据。当采用正常焊接规范而出现以外缺陷（如熔深不足、大量气孔和微裂纹等）时，需注意查清母材或焊接材料中可能存在的未知微量元素。3.2 保护气体3.2.1保护气体的种类和质量可用氩、氦或氩氦混合气体作为保护气体。在特殊应用场合，可添加氢或氮（各约5%，只限于焊接不锈钢、镍铜合金和镍基合金）。焊接用氩气应符合GB4842484384氩气及其检验方法的规定。3.2.2保护气体的选择保护气体的选择和保护特点参看表1和表2。表1保护气体的选择材 料厚 度mm采 用 的 保 护 气 体手 工 焊自 动 焊铝及其合金3Ar(交流电,高频)Ar(交流电,高频)、HeArHe、He碳钢3ArArArHe、He不锈钢3ArAr、ArHeAr、ArH2ArHeArHe镍合金3ArAr、ArHeAr、He 、ArHeAr、He铜3Ar、ArHeAe、ArAr、ArHeHe、 Ar钛及其合金3ArAr、ArHeAr、ArHeAr、He注：ArHe含有75% He；ArH2含有15% H2氩气流量一般为7L/min；氦气流量应高于氩气。. 氩弧焊用钨极.钨极的种类. 纯钨极. 钍钨极（含氧化钍）. 镧钨极（含氧化镧）. 锆钨极（含氧化锆）. 铈钨极（含氧化铈），建议尽量采用铈钨极。3.3.2钨极载流量钨极载流量的大小主要受钨极直径的影响，表三列出按电极直径推荐的电流范围，焊接电流不得超出产品说明书规定的载流量上限。3.3.3钨极端头几何形状及加工钨极端头形状是一项重要的焊接参数，应包括在焊接规程中。常用的钨极端头形状如图4所示。钨极应采用专用的硬磨料精磨砂轮磨削，应保持钨极几何形状的均一性。在磨削钍、铈钨极时，应采用密封式或抽风式砂轮磨削。磨削完毕，工人应洗净手脸。3.4 填充金属氩弧气体保护焊采用的填充金属，一般可与母材的化学成分相近。不过，从耐腐蚀性、强度及表面形状考虑，填充金属的成分也可不同于母材。选用的填充金属应符合以下相应规定： 焊接碳钢与低合金钢用锰、硅合金化的填充金属，并应符合GB130077焊接用钢丝的规定。焊接不锈钢及高镍合金的填充金属应用钛来控制气孔，用锰、铌、钼或其组合来控制裂纹。焊接铜及铜合金的填充金属应符合JB273680铜及铜合金焊丝的规定。表2 保护气体的保护特点金 属焊 接 类 型保 护 气 体特 点铝和镁手工焊氩引弧性,净化作用,焊缝质量都较好,气体耗量低氩氦可提高焊接速度自动焊氩氦焊缝质量较好,流量比纯氦时低氦(直流正接)与氩氦相比,熔深大,焊速高碳钢点焊氩一般可延长电极寿命,焊点轮廓 较好,引弧容易,比氦的流量低手工焊氩容易控制熔池,特别在全位置焊接时自动焊氦比氩的焊速高不锈钢手工焊氩焊薄件(不大于2mm)可控制熔深自动焊氩焊薄件时可很好地控制熔深氩氦热输入较高,对较厚件焊速可能高些氩氢(H2不多于35%)防止咬边,在低电流下能焊出需要的焊缝成型,要求的流量低氩氢氦高速焊管作业中的最佳选择氦可提供最高的热输入与最深的熔深铜镍与铜镍合金氩容易控制薄件熔池,熔深与焊道成形氩氦高的热输入,以补偿大厚度的导热性氦焊大厚度金属时热输入最大钛氩低流量能降低紊流与空气对焊缝的污染,改善热影响区性能氦大厚度手工焊时熔深较大(背面需加保护气体,以保护背面焊缝不受污染)硅青铜氩减少这种“热脆”金属的裂纹倾向铝青铜氩母材的熔深较浅表3 按电极直径推荐的电流范围电极直径mm直 流（A）交 流（A）电极为负（）电极为正（+）纯 钨加入氧化物的钨纯 钨加入氧化物的钨纯 钨加入氧化物的钨0.52202-202-152-151.010-7510-7515-5515-701.640-13060-15010-2010-2045-9060-1252.075-180100-20015-2515-2565-12585-1602.5130-230170-25017-3017-3080-140120-2103.2160-310225-33020-3520-35150-190150-2504.0275-450350-48035-5035-50180-260240-3505.0400-625500-67550-7050-70240-350330-4606.3550-675650-95065-10065-100300-450430-5758.0650-830焊接铝及铝合金的填充金属应符合B272780铝及铝合金焊丝的规定。在没有相应标准时，可由供需双方商定。填充金属应保存在清洁干燥的仓库内。4 主要焊接工艺参数选择原则当上述各项材料确定之后，应通过工艺试验和工艺评定来确定工艺参数。焊接工艺参数应包括附录中的各项内容。4.1 引弧方法根据生产条件和要求，可选用下列方法引弧。短路引弧，需加引弧板。高频引弧：借助于高频发生器。对于手工焊和自动焊，使用直流电和交流电时均可采用。脉冲引弧：在钨极与工件之间瞬间加一高电压造成电离。诱导引弧：用于点焊。4.2 焊接电流焊接电流由三种，各种电流的适用范围如下：交流电流：焊接铝、镁及其合金，焊接带氧化膜的铜。直流电流：正极性直流电流可以焊接几乎所有的黑色金属。反极性直流电流采用很少。程序电流（电流脉冲技术）：可以控制和改善焊根和焊道成型，改善熔深和晶离尺寸及特殊位置的焊接。4.3 电弧电压电弧电压指钨极尖端到工件之间的电压降，其大小主要受焊接电流的种类以及所用的保护气体的影响。在相同的电弧间隙下，氦比氩能产生更大的压降。两者约差4V。因此，采用氦气保护可获得更深的熔深。电极端头的几何形状也影响电弧电压的大小。在钨极尖端到工件距离相同的情况下，较尖的锥形电极的电弧电压要高些。可根据具体产品及电源型式任选电弧电压的控制方法，但应控制电弧电压保持相对的稳定。4.4 焊接速度电弧焊接深度通常与焊接速度成反比。金属的导热性、构件的厚度和尺寸是控制焊接速度的主要考虑因素。改变焊接速度的目的是保持恒定电弧穿透力所要求的恒定热量。焊接速度一般应遵循以下原则：在焊接铝等高导热率金属时，为了减少变形，应采用比母材导热速度快的焊接速度。焊接有热裂倾向的合金不能采用高速焊接。焊缝熔池的尺寸直接受焊速影响，当在非平焊位置时，只能是较小的熔池，应适当提高焊速。焊接电流脉冲控制技术的发展，在低导热率的金属（如钛）和固定管子及厚壁管子的焊接时，对接头熔池的控制十分有利。4.5 送丝方式根据生产条件分以下三种：焊工手送；送丝机自动送进；焊前预置填充金属；5 焊工和焊接人员的职责5.1、焊接技术人员的职责范围如下：制定焊接顺序表；制定焊接工艺；推荐无损检验项目；就新方法提出适应时间；提供反馈（改进、建议）；监督焊接工艺规程的贯彻；排除工艺故障；提出新的焊接发展的工作重点；考核与检测焊接人员；监督设备的预防维修；按通过的工艺生产焊件。5.2 焊工必须按工艺规程要求进行生产；提供反馈建议。5.3 焊接技术人员负责编制焊接工艺规程，并有权监督工艺规程的执行情况。对违反工艺规程者应立即纠正，必要时可停止操作者的工作，甚至吊销焊工合格证。6 焊工培训和焊工考试6.1焊工培训程度视具体工作的种类与质量等级的要求而定。负责焊接压力容器和压力管道的焊工要比一般焊工进行更多的培训。培训内容包括理论和实践两方面。焊工培训的具体内容按有关要求进行。6.2 焊工考核为了确定焊工是否具有满足特定法规或有关规程要求的能力，焊工在完成培训后，要求进行考核。考核按有关规定进行。7 质量检验氩弧气体保护焊缝表面一般不经修整，可直接进行检验。目测检查，应检查所有影响质量的因素，如坡口加工、坡口清理和装配以及整个焊缝表面可看到的情况，焊缝尺寸、熔深、表面气孔、咬边与裂纹等。常用的其他检验方法为渗液法、磁粉法、超声波法、涡流法与射线法，选用方法取决于对产品质量水平的要求。检验规程必须有检验工艺与验收标准，以保证产品质量。8 安全防护 附录A 188型不锈钢焊接工艺参数（参考）材料厚度mm1.6-3.03.0-6.06.0-12接头设计直边对接V型坡口X型坡口电流 A50-9070-120100-150极性直流正极性电弧电压 V12焊接速度按技术要求电极种类钍钨极电极尺寸 mm2.5填充金属种类188型填充金属尺寸mm1.6-2.52.5-3.2保护气体氩气体流量 dm3/min8-1210-14背面气体流量 dm3/min2-4喷嘴尺寸 mm8-1010-12喷嘴至工件距离 mm12预热温度最低 15层间温度250焊后热处理无焊接位置平、横、立、仰附录B 碳钢焊接工艺参数 （参考）材料厚度mm1.5