通過高壓環境下GTAW電弧穩定性試驗，可以知道很多因素都可以影響電弧的穩定性，包括保護氣體效果、鎢電極和工件表面狀態等因素。本文主要講的是保護氣體效果對電弧穩定性的影響。

氣體保護效果也會影響電弧的穩定性。在一定條件下，氣體流量和噴嘴直徑有一個最佳範圍，這個時候的氣體保護效果最好，則焊件上的有效保護區域也最大。若氣體流量過低，則氣流排除周圍空氣的能力較弱，從而其保護效果就會比較差；若流量過大，則氣體排出時容易形成紊流並將空氣捲入，從而降低保護效果。在氣體流量一定時，若噴嘴直徑過小，則保護區域也比較小，且會因氣流速度過高而導致紊流的形成；若噴嘴直徑過大，則其不僅會妨礙觀察，而且會導致流速過低，也就是說，保護效果也不是很好。另外，此試驗是在高壓環境下進行的，還需要考慮環境壓力（空氣）對保護氣體 - 氬氣的影響，可以採取的措施：保證環境空氣的壓力小於氬氣的壓力。



 

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高壓焊接實驗的試驗結果（三種壓力下）

由上表可知，在三種不同壓力狀態下，都可以得到穩定的燃燒電弧。通過高壓環境下GTAW電弧穩定性試驗可以發現，諸多因素都會影響電弧的穩定性，比如，鎢電極、工件表面狀態、保護氣體效果等因素。本文主要講的是鎢電極對電弧穩定性的影響。

因為鎢電極會直接影響電弧的穩定性，所以，我們選用具有大的發射電流、良好的抗燒蝕性能和無污染的鎢鑭電極作為電極材料。鎢極端部的形狀是一個重要的工藝參數，一般情況下，要根據所用的焊接電流種類（大電流/小電流）選用不同的端部形狀。在小電流條件下，焊接選用的是小直徑的鎢電極和小錐角，這可以使得電弧比較容易引燃和穩定；在大電流條件下，焊接時，適當增大錐角可避免尖端過熱而熔化，從而減少損耗，並能夠達到防止電弧往上擴展而影響陰極斑點的穩定性的效果。鎢電極在使用過程中需要經常用砂輪/專用的鎢極磨削機進行修整。鎢電極的損壞也會影響電弧的穩定性，解決方法：選擇比較好的電極材料；選用合適的焊接參數；機械結構合理。



 

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高壓環境下GTAW電弧穩定性試驗表明，電弧的穩定性的影響因素有很多，例如，工件表面狀態、鎢電極、保護氣體效果等因素。本文主要描述的是工件表面狀態對電弧穩定性的影響。

工件表面狀態會影響電弧的穩定性。GTAW對工件/焊絲表面的油污、氧化膜特別敏感，若其表面存在油污、氧化膜等，則電弧不能夠引弧或穩定燃燒。所以，在焊接之前，必須清理焊件的接頭附近和焊絲表面以除去金屬表面的油脂、濕氣、氧化膜和污垢等雜物，從而保證引弧和電弧的穩定燃燒。清理方法可以分為以下幾種，可根據材料選用其一。

（1）化學清理。對焊絲的清理一般採用化學清理法，其效果好且生產效率高。對於不同金屬材料，它們採用的化學清理劑和工藝程式都各不相同，可以依據相關說明進行清理。清理後的焊件和焊絲必須妥善放置與保管，一般需要在24小時內用完。如果在存放過程中弄髒或放置時間超過規定時間，則其在焊接前還需要重新清理一次。該法適用於批量和小型的零件。

（2）機械清理。採用該種方法簡單易行且效果較好，通常可以用鋼絲刷、砂布打磨、電動鋼絲輪、吹砂式拋光和刮刀等方法。然後，再用丙酮去除油污。

（3）化學 - 機械清理，如果是大型的工件，則採用化學清理往往不能夠徹底清理乾淨，所以，在焊前還需要用刮刀和鋼絲輪在焊接坡口邊緣再清理一次。


 

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試驗材料：

（1）母材：API 5L X56輸送管線鋼，尺寸： 168.3mm（外徑）×9.5mm（厚度）。

API 5L X56管線鋼的化學成分 （%）

API 5L X56管線鋼管的力學性能

電極採用的是鑭鎢電極，因為其具有抗燒蝕性能好、發射電流大和無污染等優點。研究表明鑭鎢電極具有最突出的使用性能。（1）具有最佳引弧性能且其引弧電壓值最小；（2）在燃弧時間較長時，鑭鎢電極的工作溫度低，對燒損的抵抗力最大，保持尖端形狀的時間最長，電子發射本領最高。（3）添加2%氧化鑭的電極具有良好的可加工性。

環境條件：高壓焊接試驗艙（容積5.5m3；最高工作壓力1.0MPa；設計壓力1.5MPa）；高壓環境氣體調配儲罐（容積5.5m3；最高工作壓力4.4MPa；設計壓力4.85MPa）；CPLMS1000-25K CCD&CMOS高速數位攝像機（最大可達25000ftp）；QWZH——315型全位置自動焊機，該焊機的控制精度高。



 

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