一、管道焊接技術發展概況及現狀
電力系統各發電企業在安裝及檢修鍋爐時，對於這類小直徑的薄壁管，從建國前到20世紀70年代，普遍採用氧乙炔氣焊，部分採用焊條電弧焊。鍋爐製造廠對於這類焊口，除部分採用接觸焊外，也大量採用氧乙炔氣焊及焊條電弧焊。採用氧乙炔氣焊焊接鍋爐受熱面管子，熱量不集中，接頭熱影響區大，過熱嚴重，塑性及韌性差。若焊工操作不當，火焰撤離熔池的速度過快，還容易產生縮孔。因此，鍋爐運行時，往往在受熱面管子氣焊焊口的接頭處出現滲漏。
二、TIG焊接技術的優點
① TIG焊的金屬材料在品種和數量上實際上是不受限制的，它們在形狀和形式、面積和其它尺寸、結合強度和使用性能上有許多特點，這一切決定了TIG焊接技術在金屬材料的焊接中有許多卓越成效的應用。
②Ar是最穩定的惰性氣體之一，保護效果好。氣保護代替了渣保護，焊縫乾淨無渣。惰性氣體氬在熔池和電弧周圍形成一個封閉氣流，有效的防止外界有害氣體的侵入,從而獲得高質量的焊接接頭。
③TIG焊電弧受氬氣流的壓縮和冷卻作用,電弧集中，可保證焊縫根部焊透，接頭熱影響區小,焊件變形及裂紋傾向小。特別適用於焊接空淬傾向大的鋼材。
④Ar不溶於金屬，不與金屬發生反應，故一般不會出現合金元素燒損。TIG焊縫特別純淨，所焊管子接頭管內無焊渣。焊縫質量比氧乙炔氣焊及焊條電弧焊都好。
⑤ 明弧焊接，熔池清晰可見，操作容易掌握，易實現自動化。
⑥氬氣流對焊接區域又衝刷作用，使焊接接頭冷卻速度加快，可以改善接頭的組織和性能，並能減少焊件焊後殘餘變形。
⑦Ar是單原子氣體，熱容量小，導熱效率低，熱量消耗少，對電弧穩定燃燒十分有利，即使在小電流和長弧的條件下，電弧仍很穩定，操作方便，焊縫質量容易控制，適用於小徑管子難焊位置的全位置焊接。
由於TIG焊焊接質量好，操作容易，近幾年來，已成為各發電企業在安裝及檢修鍋爐時焊接受熱面管子的常用方法。在現場檢修條件下，受焊接位置及操作空間限制，普遍採用的工藝方法是TIG焊打底焊條電弧焊蓋面或採用TIG全氬弧焊。
三、承壓管道的焊接
電力系統各單位焊接承壓管道，過去主要採用焊條電弧焊打底並蓋面的對接方法，容易產生根部未焊透、夾渣等缺陷，對機組安全運行威脅很大。電力系統曾多次發生焊口折斷、爆破事故，分析事故原因，多與焊縫根部嚴重未焊透有關。近幾年來國外的電站機組在施工焊接中，對焊口一律要求全部焊透。在我國，已在電力系統推廣應用於焊接高壓機組的主汽、主給水、再熱段、冷段、聯箱管座及汽機系統管道。
3.1、管道焊口的TIG焊接技術
①焊接設備及器具：焊接電源、焊槍、供氣系統、冷卻系統及焊接控制系統等部分。
②電源：TIG焊接電源有交流和直流兩種。交流電源用於焊接鋁及其合金、鎂及其合金。焊接碳鋼、合金鋼、鈦及其合金、銅及其合金均採用直流電源。
③焊槍：TIG焊焊槍由噴嘴、鎢極夾、導線、氣管、水管、控制鈕等組成，它起著夾持電極、傳導電流、輸送氬氣及控制整機工作系統的作用，焊槍有自冷式和水冷式兩種。
3.2、焊接材料:鎢極氬弧焊所用材料包括鎢極、氬氣及填充材料
①鎢極:常用鎢極有鈰鎢極和釷鎢極。
②Ar:Ar中或多或少地含有02，N ，CO：及水分等雜質,對Ar保護的效果有一定的影響。所焊金屬材料化學性質愈活潑，影響愈大。焊接不同的金屬，對Ar純度的要求是不同的。
③ 填充材料:鎢極氬弧焊用的填充材料有焊絲和可熔環兩種。
a、氬弧焊焊絲: 管道焊口打底焊推薦採用2.5 mm焊絲。對於管壁特別薄的
小直徑管子也有用2.0 mm焊絲的。
b、可熔環有蘑菇狀及矩形兩種。管道焊口打底焊時，裝配於對口間隙中，
經鎢極電弧加熱熔化與兩側坡口焊合在一起形成打底焊縫。
3.3、焊接工藝
要獲得優質的打底焊縫，除應經常保持焊接設備處於正常狀態及選用合適的焊接材料外，還需要採取合理的工藝，並由技術水平較高的合格焊工進行操作。
① 擋風及清潔要求
氬弧焊接場所必須要有可靠的擋風措施，並防止管內穿堂風,以免影響保護效果。填充材料及管口內外側10-15mm範圍內的油、汙、鐵鏽等雜物應清除乾淨，直至露出金屬光澤。必要時，可用丙酮清洗.
② 焊口內壁充氬保護
對低碳鋼及低合金熱強鋼管道焊口進行氬弧焊打底時，管內可以不充氬保護；而對於高合金熱強鋼及奧氏體不鏽鋼管道焊口，則必須充氬保護。充氬有兩種方式：一種是整條管道充滿氬，適用於直徑很小的管子，如不鏽鋼取樣管。直徑較大的管道通常採用可溶紙或安裝活塞於焊口兩側管子內，形成一個小氣室僅在氣室內充氬。為防止氬從對口間隙中大量洩漏，焊前需在間隙中嵌入一圈石棉繩或粘上一圈膠帶，焊接過程中隨時將有礙施焊的部分扯去。打底焊結束時，迅速拔出氬氣管並補好洞眼。作為氣室壁的可溶紙在焊口熱處理時被燒成灰燼，水壓試驗後隨水排除。內壁充亞氣流量隨氣室大小及漏氣程度而變化，以達到既保護良好，又不致因流量太大而引起焊縫內凹為宜。
③ 坡口形式及尺寸
坡口形式尺寸及管端裝配間隙對焊縫的質量及根部裂紋傾影響很大。常用坡口形式有v形、U形、雙v形等， 管端裝配留有一定間隙。
④ 鎢極端部形狀
鎢極端部形狀對電弧穩定和焊縫成形都有很大影響，較為理想的形狀是鎢極末端磨成鈍角或帶有平頂的錐形。這樣可以使電弧燃燒穩定，弧柱擴散減少，對焊件的加熱集中。鎢極端部不應磨得太尖，以免碰斷造成焊縫夾鎢缺陷。
⑤ 焊口裝配點焊
管子焊口一般採取夾具裝配，並在根部點焊固定。對水平焊口，直徑≤60mm的管子可只在平焊位置點焊1處，長度約l0—20mm；直徑>159 mm 的管子，一般在平焊及立焊位置點焊3處，焊點長約30～50mm。垂直焊口的定位焊點數與水平焊相同，點焊位置根據具體情況確定。所用焊絲、焊接工藝以及對焊工技術水平的要求均與正式焊接時相同。
⑥焊前預熱
氬弧焊焊縫比較純淨，並且低氫，一般可以不預熱，但是在冬季施工或厚壁管件焊接時若不預熱，可能在打底焊縫上產生裂紋。可視直徑或壁厚不同選定預熱參數。
⑦始焊及停焊
始焊時需提前送氬，停焊時則需滯後斷氬，以保護焊縫免受周圍空氣侵害。引弧要在坡口內進行。採取接觸法引弧時，操作要穩、輕、快，防止鎢極端部燒損碰斷而產生夾鎢現象。停焊收弧時要多加些焊絲，填滿弧坑。將電弧引至坡口邊緣再熄弧：收弧和接頭處質量往往較差，焊接過程應儘量避免停弧、減少接頭數量。
⑧ 填絲操作方法
內填絲操作法，就是焊絲從對口間隙伸入管內，電弧在管外坡口上燃燒，焊絲在管內熔化，整個焊接過程分段進行。該操作方法有兩個優點：一是打底縫背面均勻地略為凸起，仰焊部分不會出現內凹；二是特別適用於鍋爐密排管困難位置焊接。但操作時，要求對口間隙大，採用2.5 mm 焊絲時，間隙達3 mm 以上，填絲量較大，焊接速度相應地慢些。
外填絲法焊接時，焊口裝配間隙較小，操作要求穩且快對於小直徑厚壁管,間隙等於或稍小於焊絲直徑，操作時焊槍基本上不做橫向擺動。對於大直徑厚壁管，間隙稍大於焊絲直徑，操作時焊槍擺動。在操作熟練的情況下，打底焊縫背面成形也很均勻，並且仰焊部位不內凹。這種操作法的優點是填絲量較少，焊接速度快。但對於焊接位置特別困難的鍋爐密排管焊口，有時外填絲操作相當困難，則宜採用內、外填絲相結合的方法進行焊接。焊接鍋爐排管時，管間部位質量最難保證，一般由兩名焊工對稱施焊。
3.4、其他注意事項
① 焊接過程中一切主要受力的對口器具不許拆除，以免外力使打底焊縫開裂。
②打底焊即將結束時，應仔細觀察焊縫背面成形情況，發現問題及時處理。整圈打底焊結束後，應進行外觀檢查，必要時進行磁粉探傷或著色檢查。檢查合格後及時進行焊條電弧焊蓋面，防止產生裂紋。
③ 氬弧焊打底焊縫比較薄，因此，後續的第l層焊條電弧焊應採用小直徑電焊條。
四、結語
應用TIG焊接工藝，可以解決焊縫底部未焊透問題,提高焊縫無損檢驗一次合格率，有效地保證焊接質量，應用效果理想。在電站安裝及檢修中值得應用、推廣。