埋弧焊加工關鍵工藝流程

焊前準備：清理母材焊接區域的油污、鐵銹、氧化皮，保證表面潔凈；根據母材材質（碳鋼、低合金鋼等）選擇匹配的焊絲和焊劑（如 H08MnA 焊絲 + HJ431 焊劑）；調整焊接參數，包括電流（300-1000A）、電壓（25-40V）、焊接速度（30-100cm/min）。

焊劑鋪設：在焊接接頭區域均勻鋪設顆粒狀焊劑，厚度通常為 20-40mm，確保完全覆蓋電弧路徑。

引弧焊接：通過焊絲與母材短路引燃電弧，電弧熱熔化焊絲、母材及部分焊劑，形成熔池；焊劑熔化后形成熔渣，進一步保護熔池并改善焊縫成形。

收弧收尾：焊接至末端時，逐漸降低焊接電流和電壓，或采用收弧板過渡，避免焊縫收尾出現縮孔、裂紋；焊接結束后保留焊劑覆蓋，待焊縫冷卻后清理。

焊后處理：清除焊縫表面的熔渣和殘留焊劑，對重要工件進行焊縫檢測（超聲波檢測、射線檢測），必要時進行焊后熱處理消除應力。

關鍵性能與效率差異

焊接效率：手工電弧焊電流小（通常 50-300A），單道焊透厚度≤5mm，效率低；埋弧焊電流大（300-1000A），單道焊透厚度可達 20mm，效率是手工焊的 5-10 倍。

焊縫質量：手工電弧焊受人為操作影響大，焊縫成形一致性一般，易出現飛濺、夾渣；埋弧焊自動化控制，焊縫成形均勻、缺陷少，力學性能更穩定。

操作難度：手工電弧焊對焊工技能要求高，需控制運條速度、角度和電弧長度；埋弧焊只需設定參數，操作門檻低，人為誤差小。

鈦合金焊接加工的核心是解決高溫氧化和脆化問題，其焊接質量直接影響材料的高強度、耐蝕性等核心性能，需嚴格控制保護氛圍和熱輸入。

核心技術難點

高溫活性強：鈦在 300℃以上易吸氫，600℃以上易吸氧、氮，生成脆硬的 TiH?、TiO?、TiN，導致焊縫塑性和韌性急劇下降。

熱裂紋敏感：β 鈦合金等易因合金元素偏析產生熱裂紋，需控制焊接參數。

變形難控制：鈦合金彈性模量低，焊接熱應力易導致較大變形，需采取剛性固定或分段焊接等措施。

常用焊接方法及適用場景

TIG 焊（鎢極氬弧焊）最常用方法，適合薄板（≤6mm）及精密構件焊接（如航空航天發動機部件、醫療器械）。需采用大流量高純氬（純度≥99.99%）保護，焊槍需帶拖罩，對熔池及高溫區（≥400℃）全程保護。

等離子弧焊能量密度更高，適合中厚板（6-15mm）焊接，焊縫深寬比大，熱影響區小（如壓力容器、導彈殼體），保護方式與 TIG 焊類似，但需加強背面保護。

電子束焊真空環境下焊接，徹底避免氧化，適合厚板（＞15mm）及高要求構件（如核工業部件），但設備成本高，需真空環境限制了工件尺寸。

激光焊熱輸入集中，變形小，適合薄壁鈦合金（≤3mm）的高速焊接（如航空薄壁結構），但需配合惰性氣體保護，對裝配精度要求高。

關鍵工藝要點

焊前處理：用不銹鋼絲刷或化學蝕刻（氫氟酸 + 硝酸溶液）去除表面氧化膜、油污，避免雜質引入；工件和焊絲需在 150-250℃下烘干除氫。

保護措施：焊接區（熔池、熱影響區、背面）需用高純氬氣保護，保護范圍需覆蓋溫度＞400℃的區域，必要時采用背面通氬工裝。

參數控制：采用小電流、高焊速，減少熱輸入（如 1mm 鈦板 TIG 焊電流 50-80A）；避免多層焊時層間溫度過高（一般≤150℃）。

焊絲匹配：同質焊絲優先（如 TC4 鈦合金用 TC4 焊絲），異種鈦合金焊接需選擇中間成分焊絲，避免脆化相生成。

鎳基合金焊接加工的核心是應對高溫強度保持、耐蝕性要求及焊接熱裂紋敏感性，需嚴格控制焊接材料匹配和熱輸入，以維持其在高溫、腐蝕環境下的核心性能。

核心技術難點

高溫脆性相析出：焊接熱循環易促使晶界生成 Laves 相、σ 相、碳化物等脆性相，導致焊縫及熱影響區（HAZ）韌性下降。

熱裂紋敏感：鎳基合金（尤其是含 Nb、Ti 的合金）凝固時易因低熔點共晶物（如 NbC-Ni?Nb）形成晶間液膜，產生凝固裂紋；部分合金（如 Inconel 600）還易出現液化裂紋。

耐蝕性保持：焊接過程中合金元素（Cr、Mo、Nb 等）燒損或偏析，會降低焊縫在酸、堿、高溫氧化環境中的耐蝕性。

常用焊接方法及適用場景

TIG 焊（鎢極氬弧焊）最常用方法，適合薄板（≤5mm）及精密構件（如化工設備襯里、航空發動機燃燒室），熱輸入易控制，焊縫成形好。需用高純氬（純度≥99.99%）保護，必要時加背面保護。

MIG 焊（熔化極氬弧焊）效率高于 TIG 焊，適合中厚板（5-20mm）批量焊接（如壓力容器簡體、熱交換器管板），采用藥芯焊絲或實芯焊絲配合 Ar+He 混合氣體（增強熔深）。

埋弧焊（SAW）適合厚板（≥10mm）長直焊縫（如管道、反應器殼體），需匹配低硅、低硫焊劑（如 HJ260），避免增硅導致熱裂紋。

電子束焊 / 激光焊熱輸入極小，適合薄壁高精密構件（如核工業部件），可減少脆性相析出，但設備成本高，對裝配精度要求嚴苛。

關鍵工藝要點

焊接材料匹配：優先選用同質焊絲（如 Inconel 625 用 ERNiCrMo-3，Hastelloy C276 用 ERNiCrMo-4），確保合金元素（尤其是 Cr、Mo、Nb）含量與母材相當；異種鎳基合金焊接需選擇中間成分焊絲，避免脆化相。

熱裂紋預防：

控制熱輸入：采用小電流、高焊速（如 1mm 厚 Inconel 600 TIG 焊電流 80-100A，速度 10-15cm/min），減少熔池過熱。

降低拘束度：避免剛性固定，采用分段退焊法減少焊接應力。

焊絲微合金化：部分焊絲添加少量 B、Zr 細化晶粒，抑制晶間液膜。

焊后處理：

固溶處理：對時效強化型鎳基合金（如 Inconel 718），焊后需經 980-1060℃固溶 + 時效，溶解脆性相，恢復力學性能。

酸洗鈍化：用硝酸 + 氫氟酸混合溶液處理焊縫，去除氧化皮，恢復耐蝕性（尤其對化工用鎳基合金）。

焊前準備：用不銹鋼絲刷或機械打磨去除表面氧化皮、油污，禁止用碳鋼工具清理（避免 Fe 污染導致耐蝕性下降）；焊絲需經 200-300℃烘干 1h，去除水分。