薄壁不锈钢管母材自熔焊接技术

在工艺管道系统上，薄壁不锈钢管采用了零间隙对接和母材自熔等关键焊接工艺进行快速焊接连接，有效解决了系统的焊接接100%全熔透和管内焊缝不氧化且平滑过渡的特殊生产工艺要求，从而确保了工艺管线为无菌的医药生产系统。

一、工艺管道的质量要求

薄壁不锈钢管的承压范围一般在0.8 MPa以下，输送食品类或医药类流体的介质对薄壁不锈钢管工艺管线焊接连接的内壁焊缝和洁净要求甚高，不允许有任何异物粘结在管壁上，接头的背面焊缝要求焊透且平滑（注:凹凸不许超过-0.5～一0. 5 mm)，以防止流体（食用）物质积聚在超标的背面焊缝的位置或缺陷位置，乃致无法清洗干净而产生发霉，直接影响了食品或医药产品的质量。

二、焊接方法比较

1.电焊条手工电弧焊

因不锈钢薄壁管的管壁超薄极易造成烧穿,无法继续进行焊接;管内焊缝粘结存在焊渣、焊缝成型较差。

2．氧气-乙炔火焰气焊

火焰加热的面积大，熔池温难以控制，焊接难度较大，焊缝成型差，且加热区域难以清洗和钝化，容易导致Cr元素烧损贫铬而产生晶间腐蚀。

3．手工钨极氩弧焊（GTAW)

(1）电弧集中且温度高，加热的面积非常少。(2〉熔池、热影响区和背面焊缝均得到氩气隋性气体保护，焊缝正面、背面不被氧化，得到平滑良好的焊接接头。

(3）操作简便，工作效率高。正面焊缝和背面焊缝的成型容易控制，焊缝的宽度较窄而且内外平滑。

综上所述，前两种焊接方法均不符合要求，只有手工钨极氩弧焊(GTAW）能够满足无菌的食品和医药的生产系统焊接。

三、自熔焊接设备

选择带高频引弧和衰减电流的直流氩弧焊机，以减少因钨极擦火引弧时产生夹钨和焊接结束收弧时熔池产生的缩孔。氩弧焊机的电流调节范围应在15～180 A之间随便调节，在该工程我们选用了RIL-TIG180P直流脉冲氩弧弧焊机。

四、焊接操作要点

(1）焊缝为零间隙的单层单道焊，采取焊枪电弧不摆动、不加填充焊丝的匀速单面焊接双面成形全位置（或转动焊接）母材自熔焊接。全位置焊接时﹐焊缝分左右两个半圈进行，在仰焊位置起弧，平焊位置收弧，其主要程序如下:焊前首先把管道一方管口用堵头塞住，而另一端用带有氩气充气胶管的堵头进行充气，氩气流量是3～8L/min。堵头建议车制，使其与管接触密封良好，以防止外界气体侵入而形成焊接缺陷。

(2)握枪时最好有用尾指顶着管面作稳定氩弧焊枪支承进行焊接。全位置焊时，在仰焊位置缝隙中心起弧（如图5)，引弧后应稍稍停留片刻，待引弧点击穿母材并呈现一个清晰的的液态熔池时，这说明已焊透管壁，然后电弧开始不作摆动且不加填充焊丝作匀速向前进行母材自熔焊接。弧长控制在1.5～2.5 mm，为短弧焊接，电弧不允许忽高忽低以防止影响焊缝的宽窄和焊透，钨针应对准焊口夹缝以保证焊缝的直线度。

两个半圈的焊缝在时钟3点和9点位置时可熄弧重新接头以方便调整手势和焊枪角度(最好一次完成单个半圈焊接，中间不停顿。减少接头，焊缝更美观)，焊枪与管面的夹角在焊接过程中应保持在70 ° ～90°为较好。焊缝重新接头时，应在原熔池前引燃电弧叠焊4一5 mm长度进行加热，待发觉电弧熔透焊缝后再向前焊接。

后半圈焊接时，焊接方法与前半圈相同，最后半圈的焊缝在时钟12点位置收口时应叠焊4～6 mm以保证搭口位置焊透。熄弧应采用衰减电流使电弧从强到弱遂步停止电弧,同时使保护氩气得到延时保护，避免出现弧坑裂纹及缩孔。焊接后正面、背面焊缝为金黄色或银白色为最好焊接质量。

(3〉转动或垂直固定位置焊接时，可在任意位置起焊和收焊

(4)焊缝冷却后,在焊缝表面涂刷酸洗钝化糕，半小时后，使不锈钢钢丝刷和清水洗刷，直至焊缝表面为银白色。

五、结语

从焊缝表面检查和对试件进行拉伸、弯曲试验等力学性能测试结果表明，所采用的焊接工艺、焊接设备及焊接规范等是可行的，所得的焊接接头质量优良，解决了管道内部焊缝的成形要求平滑过渡和洁净要求的关键问题，完全满足设计和外国专家要求，并且提高了生产效率，获得较高的经济效益。