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不銹鋼管道焊接工藝：氬弧焊的注意事項(xiàng)與焊縫處理-杰德資訊|不銹鋼|雙相鋼|管件|彎頭|法蘭|三通|大小頭|翻邊|管帽|預(yù)制管|多通管

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文章附圖
不銹鋼管道氬弧焊（TIG）因其熱輸入可控、焊縫成形美觀、無飛濺等優(yōu)勢，已成為高純流體、食品醫(yī)藥、半導(dǎo)體等潔凈管路安裝的首選工藝。然而，不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)低、膨脹系數(shù)大，對(duì)熱循環(huán)敏感，若工藝窗口設(shè)置不當(dāng)，極易出現(xiàn)晶間腐蝕、熱裂紋、根部氧化及內(nèi)凹等缺陷。本文從現(xiàn)場可操作性出發(fā)，系統(tǒng)梳理氬弧焊全過程的注意事項(xiàng)與焊縫處理方法，旨在為一線焊工及工藝工程師提供“零重復(fù)”實(shí)戰(zhàn)指南。
一、焊前準(zhǔn)備：把“隱患”留在場外
  1. 材質(zhì)與焊材匹配
    ?? 奧氏體304/316L管道，當(dāng)服役介質(zhì)含氯離子≥50 mg·L?1時(shí)，焊絲須升級(jí)至含Mo的ER316L-Si，且碳含量≤0.025 %，防止刀狀腐蝕。
    ?? 雙相鋼2205 應(yīng)選 ER2209 焊絲，Ni 含量比母材高 2 %，以補(bǔ)償焊接過程中“奧氏體化”造成的相平衡偏移。
  2. 坡口與裝配
    ?? 壁厚≤3 mm 采用 I 形坡口，組對(duì)間隙 0.5–1 mm；壁厚＞3 mm 開 60° V 坡口，鈍邊 0.8–1.2 mm。
    ?? 錯(cuò)邊量≤0.1 t（t為壁厚），且最大不超過0.5 mm；內(nèi)徑偏差≥0.3 mm 時(shí)用專用“內(nèi)定心脹胎”強(qiáng)制對(duì)齊，避免根部內(nèi)凹。
  3. 清潔區(qū)擴(kuò)展至 50 mm
    ?? 先用丙酮除油，再用 120# 氧化鋁無紡布單向擦拭，最后用無塵布蘸異丙醇“Z”字法封閉清理，防止二次污染。
    ?? 禁止用含氯漂白劑、鋼絲刷——Cl? 殘留＞30 ppm 即可在 60 °C 工況下引發(fā)應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）。
  4. 背面充氣工裝“三件套”
    ?? 水溶性紙 + 硅膠堵板 + 微壓表：充氣流量 8–12 L·min?1，排氣口用“火苗法”檢測——火苗外伸長度 5–7 mm 即視為 O?＜0.5 %，可起弧；若火苗回縮，說明 CO? 比重過大，須延長換氣時(shí)間。
二、焊接過程：把“穩(wěn)定”寫進(jìn)參數(shù)
  1. 極性與波形
    ?? 316L 薄壁管（≤2 mm）優(yōu)先采用直流正接（電極負(fù)），脈沖頻率 0.5–2 Hz，基值電流 30 % 峰值，可降 20 % 熱輸入，減少面內(nèi)變形 0.3 mm·m?1。
    ?? 對(duì)雙相鋼厚壁件，改用直流正接疊加 5 % 交流分量，利用陰極清理作用去除坡口表面 Cr?O? 薄膜，提高熔合區(qū) Ni 的均勻度。
  2. 鎢極修磨“雙錐角”
    ?? 尖錐 20° 用于打底，弧柱集中，熔深大；蓋面改用 45° 平臺(tái)錐，弧柱擴(kuò)散，熔寬增加 30 %，可一次蓋面成功，避免層間過熱。
    ?? 鎢極伸出長度 = 噴嘴內(nèi)徑的 1.2–1.5 倍；伸出過長氬氣挺度下降，背面易氧化呈“彩虹色”。
  3. 起弧與收弧
    ?? 起弧前 2 s 預(yù)送氣，收弧后 6 s 滯后停氣；高頻引弧后，電弧先在引弧板燃燒 2–3 s，再移入坡口，避免鎢極污染產(chǎn)生“夾鎢”。
    ?? 收弧采用“電流衰減+填絲補(bǔ)滿”二段式：衰減斜率 5 A·s?1，弧坑填充絲速比正?？?50 %，杜絕火口裂紋。
  4. 層溫控制
    ?? 奧氏體鋼層間溫度≤100 °C；雙相鋼≤80 °C。現(xiàn)場用紅外槍連續(xù)掃描，超溫即用酒精濕布“瞬冷”，冷卻速率＞30 °C·s?1，可抑制σ相析出。
三、背面保護(hù)：把“氧化”擋在熔池外
  1. 充氣流量曲線
    ?? 打底階段：管內(nèi)氬氣 10 L·min?1，焊槍 12 L·min?1；蓋面階段：管內(nèi)降至 4 L·min?1，降低背壓，防止根部“內(nèi)凸”。
  2. 可溶性紙擺放
    ?? 距離坡口中心 150–200 mm，膠帶寬 20 mm，避免高溫碳化紙屑進(jìn)入熔池產(chǎn)生氣孔；焊后 30 min 內(nèi)用 50 °C 熱水沖洗，紙屑 2 min 內(nèi)完全溶解，無固體殘留。
  3. 背面色澤判定
    ?? 銀白、金黃為合格；深藍(lán)、灰黑判定為氧化，須磨除 0.3 mm 深，重新打底；若出現(xiàn)“魚鱗狀”黑色條紋，多為充氣死角，需調(diào)整堵板位置。
四、焊后處理：把“耐蝕”做回母材
  1. 機(jī)械清理
    ?? 用奧氏體不銹鋼專用刷（Cr≥18 %）單向輕刷，刷絲直徑 0.15 mm，壓力≤0.2 MPa，防止鐵離子嵌入；禁止用金剛石砂輪，以免碳污染。
  2. 酸洗鈍化“兩步法”
    ?? 第一步：10 % HNO? + 0.5 % HF，溫度 25 °C，時(shí)間 15 min，去除貧鉻層；
    ?? 第二步：30 % HNO?，45 °C，30 min，形成 Cr?O? 鈍化膜，膜厚 2–3 nm，點(diǎn)蝕電位提升 120 mV。
    ?? 操作后即時(shí)用去離子水沖洗，電導(dǎo)率≤5 μS·cm?1，防止Cl? 殘留。
  3. 應(yīng)力消減
    ?? 對(duì)DN≥100 mm 且壁厚≥4 mm 的承壓焊縫，采用“感應(yīng)加熱+空冷”局部退火：600 °C × 30 min，升溫速率≤100 °C·min?1，可降殘余應(yīng)力 55 %，避免Cl? 環(huán)境下的SCC。
五、常見缺陷與“零返修”對(duì)策
  1. 根部內(nèi)凹
    ?? 原因：背面氣壓過高或組對(duì)間隙過?。粚?duì)策：間隙調(diào)至 1 mm，背面流量降 30 %，焊絲端部抵住鈍邊 0.5 mm，利用電弧“吹力”托舉熔池。
  2. 晶間腐蝕
    ?? 原因：450–850 °C 停留＞30 s；對(duì)策：脈沖頻率提至 2 Hz，層間酒精速冷，焊后 24 h 內(nèi)完成酸洗，貧鉻層厚度＜50 nm。
  3. 火口裂紋
    ?? 原因：弧坑快速凝固+殘余拉應(yīng)力；對(duì)策：電流衰減至 20 A 后，繼續(xù)填絲 2 s，形成“凸型”收弧，再斷?。?4 h 后做 PT 復(fù)驗(yàn)，裂紋長度＞0.5 mm 即磨除重焊。
六、結(jié)語
不銹鋼管道氬弧焊的“高潔凈”屬性，決定了任何環(huán)節(jié)的疏忽都會(huì)被放大為系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。唯有把焊前清潔、背面保護(hù)、層溫管理、焊后鈍化做成“標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作”，才能真正實(shí)現(xiàn)“一次焊接、終身免維護(hù)”。將上述要點(diǎn)固化成《焊接工藝卡》，配合二維碼參數(shù)追溯系統(tǒng)，可讓每一條焊縫都有“出生證明”，為高端裝備制造提供零缺陷的管路生命線。