项目简介

针对薄壁钢管单TIG焊接生产过程中提高焊接速度容易出现的驼峰焊道、咬边等焊缝表面成形缺陷问题并结合焊接冶金的特点，开发出了列置双TIG电弧高速节能焊接新工艺（原理如图1所示）：主TIG电弧确保焊缝完全焊透并保证背面焊缝成形，辅助TIG电弧通过对主TIG电弧形成熔池的热力联合调控保证焊缝表面成形，将驼峰焊道和咬边等表面成形缺陷防止在萌芽状态，不仅可以获得良好焊缝表面成形，又能保证焊缝力学性能满足要求，解决了高焊接速度与高焊接质量难以兼得的问题，是一种“防患于未然”式的高效低成本焊接生产技术。
本项目开发的列置双TIG电弧高速节能焊接生产新工艺，可以在薄壁不锈钢管现有生产线上进行低成本升级改造，仅增加一台TIG焊接电源、焊枪以及专用焊枪工装，投资不足万元，既可以实现产量、效益的“倍增”，同时降低生产能耗20%以上，是一种投资少、见效快的节能、高效、优质焊接生产新工艺，符合当前生产绿色化的发展趋势，并且特别适合当今中小焊管生产企业技术改造升级的需要。

项目特点

（1）技术特点

1）在原理上通过辅助TIG电弧对熔池的热力联合调控从根本上将咬边和驼峰焊道防止在萌芽状态

本技术中采用辅助TIG电弧对主TIG焊接熔池后部进行热-力联合调控：从热的角度，延长熔池存在时间、为液态金属回流和向两侧铺展提供时间；从力的角度，辅助TIG电弧向前的作用力抑制液态金属后向流动，同时促进其回流填充熔池凹陷，将驼峰焊道和咬边形成抑制在萌芽状态，如图2所示。前后两TIG电弧共处于同一熔池，且存在一定距离、相互独立、不发生电弧耦合，其本质是复合电弧一次焊接。
2）在技术上通过前后列置TIG电弧的分工及空间位置和能量合理匹配实现高速TIG焊接

a. 相互独立的前后主辅TIG电弧对焊缝成形具有明确分工：主TIG电弧需要较大电流来确保焊缝完全焊透并保证背面焊缝成形；较小焊接电流的辅助TIG电弧对熔池进行热力联合调控、抑制咬边和驼峰焊道于萌芽状态。

b. 主、辅TIG电弧空间位置合理匹配决定了辅助TIG电弧对熔池热力调控的效果：主、辅TIG电弧在焊接方向上间隔一定距离使两电弧保持分开并其间形成稳定堆积状态的液态金属，确保获得良好表面成形的焊缝。

本技术从根本上抑制咬边和驼峰焊道等成形缺陷形成，是一种“从问题源头解决问题”、“防患于未然”式的高速焊管生产技术，解决了薄壁钢管TIG焊接生产效率低下的关键性技术难题和高速焊接领域的共性技术问题。



（2）技术优势

单TIG焊是目前国内薄壁工业钢管主要生产工艺，本专利技术与单TIG焊接生产对比具有以下技术优势：

1）提速降耗效果显著

采用本专利技术，φ42×1.5mm和φ48×1.2 mm两种规格的409L铁素体管的焊接生产速度分别从单TIG焊的1.33 m/min、1.50 m/min提高到3.2 m/min、5.1 m/min，分别提高了141%和240%，提速效果非常显著，焊缝成形良好，如图3所示。相对单TIG焊管工艺可降低生产能耗20%以上，具有明显的节能降耗减排效果。
2）投资小、生产成本低、见效快

本专利技术在单TIG焊管生产线上通过加装专门焊接机头和加配一台TIG焊接电源即可实现，新增投资不足万元，即可实现焊接生产效率、产量的双倍增，具有投资小、见效快、成本低的显著特点，尤其适合中小企业技术改造升级。

3）焊管性能不低于单TIG焊管

焊管膨胀试验结果对比表明，本专利技术生产的φ42×1.5mm和φ48×1.2 mm不锈钢管膨胀率分别达到14.1%和33.7%，均高于单TIG焊管的11.2%和21.4%，满足工业上10%的膨胀率要求；膨胀试验开裂均发生在母材，如图4所示。
应用范围

（1）不同材质（铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢等）、不同壁厚（1~3 mm）、不同形状规格（圆管、方管及其他异型管）的薄壁不锈钢管或其他材质钢管焊接生产，包括装饰管、工业管、压力管、水管等。

（2）厚壁钢管或厚钢板的打底焊以及薄钢板的优质高速对接焊。

（3）对热输入较为敏感的材料的焊接中，如铝合金、镁合金、钛合金等。

（4）本项目在开发的列置双TIG电弧高效节能焊接生产新工艺的基础上，又开发了列置TIG电弧辅助MIG电弧高速低能耗焊接生产新工艺，在减少填充金属的条件下实现了高速焊接，具有投资小、见效快、节能、节材、高效的效果。