谢汉民
摘要：采用药芯焊丝，背面不充氩手工钨极氩弧焊焊接不锈钢管道，是一项工艺简单易行，又能保证焊缝及焊接质量的工艺方法，节省了大量的充氩保护辅助用工，成本低，功效高，具有显著的优越性，值得安装单位推广应用。
概述焊接不锈钢时，由于不锈钢和氧的亲和力很大，如果背面不采取充氩保护，焊熔金属易在焊接过程中氧化，产生焊接缺陷。所以在进行不锈钢管道氩弧焊接，为能保证焊缝背面焊接质量，通常采用管内充氩保护措施。充氩的方法有以下几种：
1.1小口径管充氩方法
对于小直径管道，可采用整管充气的方法。这种充气方法比较简单，但随着管线长度增加，氩气浪费较大。一般情况下，采用分段组焊，少量的中间接头焊接用可溶纸把所焊管口两侧堵住(一般距焊口两侧200~300mm)，可溶纸在水压试验试可自行溶化。
整管充氩的具体方法：将管子的一端用软木塞塞死（木塞中心应打上1个直径3~5mm的孔，主要防止收弧时，因管内氩气压力过大，引起接头收弧困难），由管子的另一端充入氩气。
1.2大直径管道充氩方法
对于直径大于89mm的管道，为节约氩气，可采用局部充氩的方法。具体做法是在焊前，事先将堵板加在焊口的附近两侧，形成隔离充气小室（一般把堵板放在离焊口各100~150mm处），一端向充气室充气，并从另一堵板中心小孔出气。为了减少管内氩气从对口间歇处流失，降低保护效果，焊接前可沿焊口间隙贴上胶带，焊接时边焊边揭去胶带。为了补充气室漏去的氩气，焊接全过程都应不间断的向充气室内充氩，氩气流量应适当。流量过小，气保护不好，焊缝背面容易氧化。流量过大，焊接时产生涡流带入空气，保护效果也会变坏，同时会引起焊缝的根部内凹等缺陷，影响焊接质量。一般充氩流量控制在6~8L/min。另外应特别注意的是，应该在充气时将充气室或管内空气排净后，焊接才能进行，否则影响焊接质量。
局部充气方法，应在焊接前将2块堵板事先放置于管子的两侧，扣好绳子（或铁丝），焊接完成后，把2块堵板从管内抽出。
1.3反面滑模充氩及放置可溶纸
对于大直径管道及容器，只要人能进入可采用滑模充氩，背面滑模与正面焊接同步进行充氩保护。反面不能用滑模同步充氩的管道，可用可溶纸，把可溶纸放置于堵板的位置，从焊扣间隙处充氩（间隙处贴上胶带，边焊边揭胶带，焊完整个焊口。可溶纸在水压试验时，自动熔化。）
上述各种充氩保护方法进行焊接时辅助时间长，并浪费氩气，在现场焊接时会带来很多困难。采用YB132Cr19Ni10Nb不锈钢药芯焊丝焊接1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢管道，打破了传统的管道内部氩保护焊焊接方法，提高了工效，节省了成本，同时给施工带来了极大的方便。从我们在工程上的使用证明，这是一种切实可靠、简单可行的焊接新工艺，尤其对安装单位特别实用。
焊接设备选用
可采用专用的NSA4-300型硅整流氩弧焊机。也可采用简单的钨极氩弧焊机，选用AX-320型直流焊机，配备一把气电联合自冷式焊枪，氩气由转子流量计控制，改装成简单的氩弧焊设备。有条件的单位可购买现成的氩弧焊设备。
焊丝
选用北京电焊条厂生产的长城牌YB132Cr-19Ni10Nb不锈钢药芯焊丝，该焊丝用碳素钢钢皮，中间的药芯化学成分与所焊材质相匹配，通过熔滴过渡，使焊缝金属的化学成分非常均匀一致。药芯焊丝的化学成分和机械性能如下：
C≤0.08Mn1.0~2.5Si≤1.0Cr18~21Ni9~11S≤0.03P≤0.04σb≥515MPaδ5≥30%
焊接工艺
4.1焊前准备
4.1.1不锈钢管口15~20mm范围用丙酮脱脂。
4.1.2焊枪、焊丝与焊件之间夹角
焊枪后倾与焊件表面的夹角角度过小，会降低氩气保护效果。角度过大，可见度小，操作困难。理想的焊枪喷嘴后倾角度为75~85度，焊丝与焊件表面夹角15~20度为宜。
4.2操作要点
水平固定管的焊接在6点超前10mm左右的位置开始引弧焊接。超前引弧起焊是为了使接头不重叠，第2层和第1层接头错开。
在焊接过程中，焊枪稍作摆动，使铁水和熔化的焊芯加速分离，便于观察熔池、控制熔透。填充焊丝时，最好送至熔池的1/2处，并向内压一下，以此手法来增加根部熔透，并防止内凹。焊丝应有规则的向熔池中送入、取出。焊丝取出的距离应保证焊丝端头在氩气保护区内，以免端头氧化，影响保护效果。
当要换焊丝，磨修钨棒或焊缝接头时，需要重叠焊缝5~10mm处引弧。电弧引燃后约停留5~10s，待形成与已焊焊缝相同的宽度的熔池后，焊距即可向前移动。重叠处不加或少加焊丝，保证焊缝宽窄一致及反面的透度均匀。
若收弧不当，易产生弧坑及缩孔等缺陷时，因此操作时收弧十分重要，当发现上述缺陷时，应清除缺陷后再施焊。
通常的氩弧焊设备有“衰减”装置，收弧时应按“衰减按钮”，并加大送丝量，在焊接电流逐步减小直至熄弧后，焊枪保护收弧处一段时间，使焊缝不受氧化。若使用无“衰减”装置的焊机，收弧时，焊接速度适当减慢，待把熔池填满后，立即将电弧移到坡口面上，最后将电弧熄灭。
要获得均匀、美观的焊缝，很大程度上取决于正确掌握熔池的温度。当发现熔池增大，出现下凹时，说明熔池温度过高，这时应迅速减少焊枪与工件的夹角，并加快焊接速度。当熔池小，焊缝窄而高时，说明熔池温度低，这是应稍增大焊枪与工件的夹角，减慢焊接速度，减少焊丝添加量。
焊接规范参数如下：
焊接位置焊丝直径对口间隙电流电压氩气流量焊接速度（mm/min）
（mm）（mm）（A）（V）（L/ml）正常盖面
水平固定φ22~2.575~9017~186~860~7050~60
垂直固定φ22~2.575~8517~186~860~7050~60
在采用简易氩弧焊机时（AX-320型直流焊机），极性是正接法，即焊枪接负，工件接正，引弧时采用接触引弧（短路引弧），引弧时动作要快，以防损坏钨极和焊缝夹钨。
焊接质量
5.1对焊缝分别进行断口、拉伸、冷弯、抗晶间腐蚀、化学成分、硬度等检验，其结果如下：
焊接接头机械性能：
焊接位置抗拉强度断口弯曲（90度）抗晶间腐蚀法（T法检验合格）
（Mpa）面弯背弯面弯（90度）背弯（90度）
1587合格合格合格合格合格
2617合格合格合格合格合格
2616合格合格合格合格合格
焊缝化学成分：
C0.085Mn1.12Si0.55Ni9.8Ti0.028Nb0.65Cr19.00S0.016P0.018
硬度值（HV5检验法）:
焊接位置硬度检验范围（HV5）
母材热影响区熔合线焊缝
垂直固定175/185186/190176/170172/178
水平固定166/165165/175160/167167/186
5.2金相检验结果
焊接金相组织为A+δ、F
5.3表面成型及根部熔透良好
封底焊根部熔合良好，氩气保护均匀，无任何氧化状况，外观成型美观。
6.结束语
采用药芯焊丝，背面不充氩焊接，操作简单方便，省掉了一系列充氩保护设施及辅助用工，效率高、成本低，特别是高空作业时其优越性能更为显著。
与通常实芯焊丝背面充氩相比，第一层封焊可提高效率1~2倍，成本低。与背面充氩相比，节省了氩气2~3倍，同时省去了全部辅助氩气保护设施。