浙江至德鋼業有限公司通過校企結合的實踐和經驗，以奧氏體不銹鋼焊接的有關理論為依據，就321不銹鋼管的焊接問題，通過改變焊接方法，改善保護氣體成分，選用合理的焊接工藝參數及操作方法，闡述了新方法、新工藝和新操作技能，不僅能很好地保證焊接質量，而且焊接效率得到很大的提高。在校企結合的活動中，來到了核電站，了解到當前核電機組內部的耐熱、耐酸不銹鋼管材，不僅對焊工基本操作技術要求較高，而且對焊接質量要求很嚴，按照有關標準要求，焊縫內部需采用無損探傷，達到一級焊接接頭標準。由于采用手工鎢極氬弧焊和焊條電弧焊，因而影響焊接效率和焊接生產成本，且焊接質量很難保證，嚴重影響了整體生產任務的完成。了解情況后，結合所焊接的工件材料和技術要求等情況，提出了改進焊接法，采用TIG內、外填絲焊法焊打底層，然后用MAG焊填充及蓋面層的建議，同時對焊接工藝有關參數進行了調整和驗證，結果不僅大大提高了焊接效率，焊接質量也得到了很大的提高。

一、焊接方法

  考慮到提高生產率，降低生產成本，滿足焊接質量要求，在焊接方法選擇上，采用手工鎢極氬弧焊打底，而在填充焊和蓋面焊接中采用混合氣體（CO₂＋Ar）保護的MAG焊代替原先使用的焊條電弧焊。

二、焊接工藝及過程

 1. 焊前準備

  a. 工件清理用丙酮溶液將工件坡口兩側各20mm范圍內仔細擦洗，清理油污、銹蝕和其他污物，并用角向修磨機修磨，直到露出金屬光澤。

  b. 將管子端面開坡口一般厚度工件開V形坡口，對于大厚的工件也可開成U形坡口，V形坡口的坡口角度為60°，注意開坡口時必須留出鈍邊，且鈍邊約0.5mm。

  c. 裝配定位為保證焊接質量，工件裝配時注意2個工件的根部間隙要合理，而合理的根部裝配間隙一般與工件的管壁厚度、鈍邊的高度以及焊接材料的規格等因素有關。當工件直徑在100~150mm、壁厚在10~15mm的管子，焊絲直徑2.5mm時，其根部間隙始焊處為3.5mm，終焊處4mm；錯邊量≤1mm；當根部間隙確定好后，必須對工件進行定位焊。定位焊在2點、7點、11點鐘這3個位置進行，在坡口內，定位焊焊縫長度一般為10~15mm；定位焊時一定注意按照正規焊縫的要求進行，以確保定位焊接的質量。

  d. 管內充保護氣體為避免不銹鋼內壁焊接時的高溫氧化和腐蝕，焊接前一定在工件的管內充足保護氣體，常用的保護氣體是氬氣。

 2. 手工鎢極氬弧焊的工藝

  a. 手工鎢極氬弧焊的焊接工藝參數

   鎢極常用有釷鎢極和鈰鎢極2種，在此選用準2.5mm的WCe-20鎢極，鎢極伸出長約5mm，焊絲采用TCS-308L，準2.5mm。焊接時不用預熱，噴嘴直徑一般選擇10mm，其他工藝參數見表1。

  b. 手工鎢極氬弧焊操作方法

  以管子對接水平固定焊接為例說明手工鎢極氬弧焊打底焊接操作過程。引弧：在管底部過6點鐘5mm處引弧，逆時針方向焊接。引弧后先不加焊絲，待坡口根部形成熔池后添加焊絲。注意鎢極要垂直于管子的軸心。送絲：焊接時鎢極距焊件2mm左右，焊絲要順著坡口沿著管子的切點送到熔池的前端，為使焊縫背面成形良好，需將熔化焊絲送至坡口的根部。焊接過程中要控制焊機的擺動幅度，注意：在管道根部橫截面上的4點鐘到8點鐘位置需采用內填絲法，而在焊接橫截面上4點鐘至12點鐘和8點鐘至12點鐘位置，則應采用外填絲法。注意焊絲和鎢極相互間的角度和電弧在坡口兩側停留的時間。熄弧：熄弧時一定在過管子頂部的后端位置，應將管子的熄弧處打磨成斜坡狀，焊至斜坡時，暫停送絲，用電弧將斜坡處熔化成熔孔，最后熄弧。注意：打底層焊接時，每半圈最好1次完成，且打底層焊縫的厚度以4~5mm為宜。

 3. MAG焊工藝及操作要求

   a. 混合氣體經多次調整試驗得出：應采用氬氣中加入φ（CO₂）18%氣體焊接過渡層，而蓋面層焊接時，選用在氬氣中加入φ（CO₂）25%的保護氣體，則焊縫成形良好。

   b. MAG焊工藝參數選用準1.0mm的KMS-308焊絲，噴嘴直徑18mm，噴嘴距工件距離5mm，層間溫度≤150℃，其他焊接工藝參數見表。

   c. 操作方法填充焊時焊接前應清理好打底層表面的飛濺物，調試好焊接工藝參數，持機姿勢正確，保證焊機角度與管子軸線垂直，并要隨著焊接位置的變化而作相應協調的改變。運絲時采用小月牙形或直線鋸齒形方式，注意焊絲擺動到坡口兩側時要減慢運絲速度或稍微停留。保證整個運絲過程中間速度稍快，而兩側的速度緩慢，以避免焊縫凸起、不平整。另外，由于整個焊接是分為2個半圈進行的，第1個半圈焊接時的起頭與收尾要保證超過焊縫中心線10mm左右，且要減少焊絲的熔化量，使之形成一個小斜面，以便于焊接后半圈時的接頭和收尾。后半圈焊接時的接頭與收尾只要保證與第1個半圈正確熔合和銜接即可。通常為了保證焊接質量，避免產生缺陷，焊前可用角向打磨機把前半圈的起頭和收尾處適當修磨出理想的緩坡。整個填充焊接過程中，要時刻注意防止未熔合、夾渣等缺陷，保證填充層厚度均勻一致，無明顯的凹凸現象，為蓋面焊接打好基礎，還要注意焊接填充層時坡口邊緣不要被電弧擦傷。蓋面焊與過渡層焊接基本相同，只是焊機的擺動幅度加大，且應在坡口邊緣稍作停頓，回擺速度放緩，使熔池邊緣熔化棱邊1mm左右，整個運絲過程要做到快慢相宜、熔化均勻、花紋一致、焊縫等寬、表面無明顯的凹坑和焊瘤以及飛濺等，確保蓋面層焊縫表面尺寸和邊緣熔合整齊。

三、焊后檢驗

   焊后對焊縫的外觀進行檢驗，并進行射線、超聲波等無損探傷，結果符合質量要求，產品合格。