焊接温度对不锈钢焊管焊接质量的影响

随着焊接技术的高质高效发展，不锈钢焊管在金属结构中所占比重越来越大。但是，受焊接热循环作用，不锈钢焊管中必然存在焊接残余应力。一般地，室温下不锈钢焊管中残余应力分布不均匀，特别是焊缝及近缝区的残余拉伸应力经常会导致不锈钢焊管服役性能的下降。焊接温度的控制大多采取现场操作员根据经验实施，很难做到及时、准确调节一步到位。焊接温度高，则使焊缝过烧，形成穿孔；焊接温度低，则使焊缝烧不透，形成未焊透，影响焊缝质量，出现残次品，不但影响产品的生产效率，而且造成原材料的浪费。因此，控制焊接温度，保证焊接质量，对提高产品质量起着决定性的作用。基于此，本文就针对焊接温度对焊接质量的影响进行分析。

1高频输出电压与焊接温度的关系在不锈钢焊管生产中，以φ60mm高频直缝焊管机组为载体，设置了焊接温度测控装置与高频设备衔接实现信号转化和传递，组成一个闭环系统，如图1所示。

不锈钢焊管的焊接温度存在最佳区域，在该温度区域内，调压电源不必参与调压，如果焊接温度在该最佳区域范围之外，调压电源则改变输出电压，使高频设备改变输出功率以调节其输出电压，从而达到调节焊接温度的目的。

依据现场的焊接状况，φ60mm高频直缝焊管机组的焊接温度最佳区域为1360±20℃（即1340-1380℃），此区域内转换器的输出电压为UT=2.5V，调压电源的输出电压为认UT=9.5V（最大为12V）.焊接温度与给定电压的关系如图2所示。当焊接温度超过最佳区域上限时，温度反馈电压上升，给定电压绝对值减小，高频输出电压也随之降低，从而焊接温度降低；反之，焊接温度升高。当焊接温度调节到给定的区域时，调压电源电压稳定，高频输出电压也随之稳定在一定值上。

2温度对不锈钢焊管质量的影响

2.1焊接的主要热过程

焊接热过程概括起来有以下五个特点：（1）加热温度高：一般热处理时加热温度最高在Ac3以上l00℃-200℃，而焊接时加热温度远超过Ac3，在熔合线附近温度可达l350℃－l400℃。（2）加热速度快：焊接时由于采用的热源强烈集中，故加热速度比热处理时要快得多，往往超过几十倍甚至几百倍。（3）高温停留时间短：焊接时由于热循环的特点，在Ac3以上保温的时间很短（一般手工电弧焊约为4s－20s，埋弧焊时30s－l00s）。（4）自然条件下连续冷却：焊接时，一般都是在自然条件下连续冷却，个别情况下才进行焊后保温或焊后热处理。

2.2主要焊接缺陷及原因分析

焊接缺陷的类型很多，按在接头中的位置可分为外部缺陷和内部缺陷两大类。外部缺陷位于接头的表面，用肉眼或低倍放大镜就可以看到，如咬边、焊瘤、弧坑、表面气孔和裂纹等；内部缺陷位于接头内部，必须通过各种无损检验方法或破坏性试验才能发现，如未焊透、未熔合、夹渣、气孔、裂纹等。

2.3影响不锈钢焊管合格率的主要因素

由于焊接过程是一个复杂的工艺过程，在此过程中的任意一个步骤失当都可能造成不锈钢焊管的不合格。从长期的工程实践经验来看，以下几个因素是导致不锈钢焊管不合格的最主要因素。（1）缺乏质量意识和技能培训，无法正确掌握焊接的主要工艺流程，在施工过程中，缺少正确的质量控制意识，是最常见的人为造成不锈钢焊管报废的原因。（2）焊口表面或者清根面有油污或者水锈。（3）焊机性能不稳或者CO 2不纯。（4）为掌握好合适的加热时间和加热温度。（5）环境温度过高。

2.4温度对不锈钢焊管合格率的影响

简单的说，焊接温度会影响熔池内金属晶粒的成长过程，还会影响到母材的相变。发生相变的母材也叫热影响区。一般来说，焊接温度不当，过高会造成焊缝和热影响区晶粒粗大，焊接接头质量较差；过低可能使熔池凝结过快，造成气孔夹渣等缺陷。

2.5相应控制和提高不锈钢焊管合格率的措施

焊前准备：（1）坡口加工采用热切割时应注意防止母材边缘形成一定深度的淬硬层，这种低塑性的淬硬层往往成为冷加工的开裂源。（2）焊前必须消除焊接区钢板表面的水分，坡口表面的氧化膜、锈斑、油脂以及其他污物。（3）在焊接开始前应当对焊接材料进行烘干。（4）对于复杂件和精度要求较高的焊接件，在焊接开始前，应当对不锈钢焊管进行缓慢的预热。焊接操作：（1）起弧：先在试板上调好电流，直至所需电流为止，温度合适后再在压板上划擦引弧。采用反馈电路对电弧温度进行控制，避免烧伤不锈钢焊管。（2）运条：采用直线运条法。焊后热处理：为改善不锈钢焊管焊接区的性能和消除焊接残余应力等有害影响，对焊接区及其有关部位在金属相变温度点以下充分均匀加热，然后又均匀冷却以进行消除应力和退火。焊后热处理是保证不锈钢焊管焊接接头性能的一个非常重要的环节。

3结束语

伴随焊接加工工艺的热力学过程，对焊接加热和冷却过程中，不锈钢焊管晶体组织的转变进行了介绍，指出了温度对焊接过程的主要影响，介绍了影响不锈钢焊管合格率的主要因素。并提出了一种控制和提高不锈钢焊管合格率的方法，即通过建立焊接温度智能反馈系统，实现通过控制高频输出电压达到控制焊接温度的目的。该方法简单可行，避免了因焊缝温度变化而导致的焊接缺陷，保证了焊接的质量，有效提高了产品合格率。