高压环境下GTAW电弧稳定性试验表明，电弧的稳定性的影响因素有很多，例如，工件表面状态、钨电极、保护气体效果等因素。本文主要描述的是工件表面状态对电弧稳定性的影响。

工件表面状态会影响电弧的稳定性。GTAW对工件/焊丝表面的油污、氧化膜特别敏感，若其表面存在油污、氧化膜等，则电弧不能够引弧或稳定燃烧。所以，在焊接之前，必须清理焊件的接头附近和焊丝表面以除去金属表面的油脂、湿气、氧化膜和污垢等杂物，从而保证引弧和电弧的稳定燃烧。清理方法可以分为以下几种，可根据材料选用其一。

（1）化学清理。对焊丝的清理一般采用化学清理法，其效果好且生产效率高。对于不同金属材料，它们采用的化学清理剂和工艺程序都各不相同，可以依据相关说明进行清理。清理后的焊件和焊丝必须妥善放置与保管，一般需要在24小时内用完。如果在存放过程中弄脏或放置时间超过规定时间，则其在焊接前还需要重新清理一次。该法适用于批量和小型的零件。

（2）机械清理。采用该种方法简单易行且效果较好，通常可以用钢丝刷、砂布打磨、电动钢丝轮、吹砂式抛光和刮刀等方法。然后，再用丙酮去除油污。

（3）化学 - 机械清理，如果是大型的工件，则采用化学清理往往不能够彻底清理干净，所以，在焊前还需要用刮刀和钢丝轮在焊接坡口边缘再清理一次。


 

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高压焊接实验的试验结果（三种压力下）

由上表可知，在三种不同压力状态下，都可以得到稳定的燃烧电弧。通过高压环境下GTAW电弧稳定性试验可以发现，诸多因素都会影响电弧的稳定性，比如，钨电极、工件表面状态、保护气体效果等因素。本文主要讲的是钨电极对电弧稳定性的影响。

因为钨电极会直接影响电弧的稳定性，所以，我们选用具有大的发射电流、良好的抗烧蚀性能和无污染的钨镧电极作为电极材料。钨极端部的形状是一个重要的工艺参数，一般情况下，要根据所用的焊接电流种类（大电流/小电流）选用不同的端部形状。在小电流条件下，焊接选用的是小直径的钨电极和小锥角，这可以使得电弧比较容易引燃和稳定；在大电流条件下，焊接时，适当增大锥角可避免尖端过热而熔化，从而减少损耗，并能够达到防止电弧往上扩展而影响阴极斑点的稳定性的效果。钨电极在使用过程中需要经常用砂轮/专用的钨极磨削机进行修整。钨电极的损坏也会影响电弧的稳定性，解决方法：选择比较好的电极材料；选用合适的焊接参数；机械结构合理。



 

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试验材料：

（1）母材：API 5L X56输送管线钢，尺寸： 168.3mm（外径）×9.5mm（厚度）。

API 5L X56管线钢的化学成分 （%）

API 5L X56管线钢管的力学性能

电极采用的是镧钨电极，因为其具有抗烧蚀性能好、发射电流大和无污染等优点。研究表明镧钨电极具有最突出的使用性能。（1）具有最佳引弧性能且其引弧电压值最小；（2）在燃弧时间较长时，镧钨电极的工作温度低，对烧损的抵抗力最大，保持尖端形状的时间最长，电子发射本领最高。（3）添加2%氧化镧的电极具有良好的可加工性。

环境条件：高压焊接试验舱（容积5.5m3；最高工作压力1.0MPa；设计压力1.5MPa）；高压环境气体调配储罐（容积5.5m3；最高工作压力4.4MPa；设计压力4.85MPa）；CPLMS1000-25K CCD&CMOS高速数字摄像机（最大可达25000ftp）；QWZH——315型全位置自动焊机，该焊机的控制精度高。



 

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GTAW，英文全称为Gas Tungsten Arc Weld，是非熔化极气体保护焊的种类之一，也称为钨极惰性气体保护焊（TIG，即Tungsten Inert Gas），类似于熔化极气体保护焊，相异点在于GTAW的电极是用钨制成的，为钨电极，熔点很高，并可以承受较高温度。因为它在焊接过程中不会熔化，所以也就不会有损耗，保护气体充当焊剂，若有需要，填充棒料可被用来给焊缝提供金属。钨极氩弧焊几乎可以焊接所有的金属，其中，包括大部分的钢、铜、镁合金、铝合金，部分的银、金、黄铜、青铜和钛，利用该工艺焊接出来的焊件（薄板等）具有高质量。以下是关于本文提到的部分词汇的内容：

熔化极气体保护焊（GMAW，即Gas Metal Arc Welding）指的是，利用焊丝和待焊接工件间产生的电弧作为热源，从而将金属熔化的焊接方法。它有MAG焊（熔化极活性气体保护电弧焊）、MIG焊（惰性气体保护金属极电弧焊）和CO2焊，也有将CO2焊划到MAG焊类的。

保护气体指的是，在焊接过程中，使高温金属免受外界气体侵害的气体，用于保护金属熔滴、熔池和焊缝区。

焊剂也称为钎剂，泛指第三种可以用来降低母材和钎料界面张力的所有物质，包括熔盐、有机物、金属蒸汽和活性气体等，即除去母材和钎料外的其它物质。



 

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黑钨矿性脆，易粉碎。细泥中钨的回收率在 45% 以下，在黑钨细泥浮选中用甲苯胂酸、混合甲苯胂酸、苯乙烯膦酸以用羟 (氧) 肟酸等捕收剂来提高黑钨细泥的回收率。对简单矿石，主干流程采用“硫化矿浮选—黑钨矿浮选—黑钨精选”，在弱碱性或中性矿浆中，添加油酸、甲苯胂酸或苯乙烯膦酸作捕收剂，有时油酸作粗选的捕收剂，甲苯胂酸作精选的捕收剂；对较复杂的矿石，主干流程采用“混合浮选—硫化矿浮选—重选—黑钨浮选”，在弱碱性或中性矿浆中粗选；对复杂难选矿石 (如与稀土金属磷酸盐矿石的分离等)，主干流程采用“硫化矿浮选—黑钨矿浮选—黑钨精选”，在强酸性介质中，多采用硅氟酸钠。

高玉德采用以水玻璃为主的组合抑制剂、BD 单一抑制剂和以苯甲羟肟酸为主的混合捕收剂，处理柿竹园多金属矿白钨加温精选尾矿，含 WO₃ 品位为 1.74%，获得 WO₃＞65%、回收率＞90% 的闭路试验结果。在 pH 值为 6.5 ~ 7.0 的矿浆中，以硝酸铅为活化剂，水玻璃和硫酸铝等为组合抑制剂，苯甲羟肟酸与塔尔皂等共用的组合捕收剂，采用一次粗选、三次精选、三次扫选的工艺流程，可获得 WO₃ 66.04%、回收率为 90.36% 的浮选精矿。

 

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黑钨矿选矿最主要的选别工艺是重选。多级跳汰、多级摇床、中矿再磨以及细泥单独处理是黑钨选矿的工艺流程，其中跳汰早收和摇床丢尾是重选的核心。黑白钨共生的矿石也用强磁选和浮选的流程。

黑钨具有弱磁性，也广泛应用磁选工艺。湖南柿竹园 380 选厂采用了类似流程，不但回收了磁铁精矿，而且提高了钨精矿的质量，取得了良好的经济效益。张铟针对黑、白钨互含影响彼此精矿质量的问题，进行了黑、白钨的分离研究。磁选用的是 SQC-2-1100 湿式强磁选机，得到了特级黑、白钨精矿。Slon-1000 立环脉动高梯度磁选机通风防尘收集的细粒钨粉尘已经获得较好的效果。此种试料粒度细 (-0.074 mm 占 80%)，黑钨占 74%，白钨占 26%。当给矿品位 4.6% 时，可获得钨精矿品位 59.55%，回收率为 77.88%，其中黑钨回收率达 89.08%。对湖南瑶岗仙钨矿的钨细泥采用高梯度磁选机一次粗选、一次精选和二次扫选的磁选流程试验，当给矿品位 0.43% 时，获得精矿品位 21.89 %，钨细泥回收率为 77.11%。柿竹园矿应用 CF 法浮选获得含 WO₃ 62.41% 的黑、白钨混合精矿，经弱磁—高梯度磁选工艺进行黑、白钨分离，获得磁选黑钨精矿品位为 WO₃ 66.16%，黑钨矿的总回收率达 81.06%。

 

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邓丽红等在白钨矿的常温精选过程中，通过添加 TC 组合抑制剂和少量 TA-3 药剂，获得含 WO₃ 65.17% 的白钨精矿，回收率为 70.16%。叶雪均等采用白钨常温浮选工艺，获钼精矿含 Mo 17.56%、回收率为 71.84%，白钨精矿含 WO₃ 27.34%、回收率为 76.96%。用 731 氧化石蜡皂白钨常温浮选工艺，获得高质量的钼和钨，钼精矿品位 46.20%，回收率 76.87%；白钨精矿含 WO₃ 70.18%，回收率 85.31%。曾庆军等用 Na₂CO₃ 作 pH 调整剂，用Na₂SiO₃ 和 YN 作脉石抑制剂，ZL 作捕收剂，经过加温精选，当原矿品位 (WO₃) 为 2.83% 时，可获得品位 (WO₃) 75.01% 的一级Ι类白钨精矿，WO₃ 回收率 91.89%。程琼对品位为 10.50% 的某白钨粗精矿进行了加温精选，取得了钨精矿产率为 15.12%、钨精矿 (WO₃) 品位为 65.37%、钨回收率为 95.10% 的选矿技术指标。徐晓萍等用“优先浮铜脱硫—白钨粗选—粗精矿加温搅拌不脱药精选”的工艺流程，对含钨 (WO₃) 0.75% 的矿样进行试验，取得的钨精矿产率为 1.03%，钨精矿 (WO₃) 品位为 65.37%，钨回收率为 86.31%。



 

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对粗粒白钨矿仍然采用重选法回收，细粒嵌布的白钨矿一般用浮选法回收。白钨矿浮选一般分为粗选段和精选段，粗选段以最大限度地提高粗精矿品位为目的，精选段以钨精矿达到市场需求为目的。所以，为了得到合格的钨精矿，往往需要采用比较复杂的工艺流程和多次精选的配合才能达到目的。在白钨矿的浮选研究和实践中，粗选工艺有石灰+碳酸钠法和碳酸钠法，一般采用短粗选、长扫选。白钨精选段的关键是能使含钙的脉石矿物与白钨矿分离。白钨粗精矿精选工艺有常温法和加温法，常温法对矿石的适应性不强，选别指标波动性较大，浮选白钨精矿 WO₃ 品位一般为 55% ~ 60%，含杂质高，通常通过加盐酸浸出的方法最终达到回收 WO₃ 65% 以上的钨精矿的目的。常温法在石英脉矿山和钙矿物含量低的矿山使用较普遍，钙矿物含量特别是萤石含量高、钨含量低的矿山一般使用加温法。



 

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黑钨矿浮选主要是指黑钨细泥的浮选。细粒浮选要求高选择性的捕收剂，主要包括胂酸类、膦酸类、螯合类、两性捕收剂以及少数脂肪酸类捕收剂。黑钨矿浮选过程中的 pH 值调整剂和脉石矿物的抑制剂基本上与白钨矿的浮选相同，常用活化剂如硝酸铅和硫酸亚铁等。研究表明，Mn²⁺ 和 Fe²⁺ 等金属阳离子对黑钨矿浮选有活化作用。混合用药不但广泛应用于捕收剂方面，而且在调整剂方面也越来越受到人们的青睐。新型螯合剂的开发成为黑钨矿浮选药剂的发展趋势。





 

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白钨矿浮选一般在高碱度情况下进行，通常需要碳酸钠、氢氧化钠与水玻璃配合来调整矿浆 pH 值。脉石抑制剂可以分为有机抑制剂和无机抑制剂两大类。另外，抑制剂之间的组合使用，也能显著增强抑制效果。添加多价金属阳离子如 Al³⁺、Cr³⁺、Mg²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺ 和 Pb²⁺ 等金属盐可以提高水玻璃的选择抑制性能。

除了水玻璃外，常用的无机抑制剂还有磷酸类和硅氟酸钠等。程新潮等采用磷酸盐作调整剂从方解石、萤石、石英以及石榴子石中优先浮选出白钨矿，研究表明六偏磷酸钠和焦磷酸钠也是白钨矿优先浮选的有效调整剂。有机抑制剂常用的有单宁和白雀树皮汁等。程新潮采用水玻璃和 BLR 作组合抑制剂，与单用水玻璃相比，能大幅度提高钨粗精矿的品位，二者回收率相近，其选择性更好。叶雪均在白钨矿常温精选时使用水玻璃+偏磷酸盐作为组合抑制剂，不仅可免去矿浆浓缩和加温的复杂工序，降低选矿成本，而且降磷效果明显，为免去生产中的酸浸除磷工序提供了依据。粗选加入碳酸钠和水玻璃作组合抑制剂，原矿 WO₃ 为 0.37% 时，可获得含 WO₃ 品位 9.11%、回收率 85.68% 的白钨粗精矿。陈文胜认为，在柿竹园黑、白钨矿混合粗精矿加温精选中，添加硫化钠和水玻璃混合剂能更好地使白钨矿与萤石等含钙矿物及脉石矿物分离，并能一定程度地减少水玻璃用量，节约成本。王秋林等在白钨矿常温精选过程中，采用组合抑制剂 Y88 有效抑制了脉石矿物，实现了白钨矿与含钙脉石矿物的有效分离，获得了含钨品位达 72.18%、回收率为 84.85% 的优质白钨精矿。曾庆军等采用 Na₂SiO₃ 和 YN 作白钨矿浮选时的脉石抑制剂，可以有效地将白钨矿与脉石分离。

 

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