在以往的工作中焊接20鋼管時全部采用SMAW方法，但SMAW在打底時接頭和收尾處很容易產生氣孔、夾渣、未焊透等缺陷。為了避免這些問題，現改用TIG打底和SMAW填充、蓋面的焊接工藝。通過實踐獲得了較為理想的結果，現以Ф159mm×10mm的蒸汽管道對接焊為例探討焊接工藝。
1、焊接性分析
20鋼屬于碳素結構鋼中的低碳鋼，該種鋼材含碳量低，錳、硅的含量也較少，通常情況下不會因焊接而出現嚴重的淬火組織，這種鋼材還具有優良的塑性和沖擊韌性，其焊接接頭的塑性和沖擊韌性也較好。焊接時，一般不需要進行預熱、焊后緩冷和后熱處理，焊后也不需要熱處理改善組織。可以說，整個焊接過程中毋需特殊的工藝措施，就可得到質量滿意的焊接接頭。所以20鋼具有優良的焊接性。但由于蒸汽管道的工作條件苛刻，對焊接接頭的質量要求很高，全部采用SMAW焊接時易出現一些缺陷，不能滿足使用條件的要求，所以采用TIG打底和SMAW焊條填充、蓋面的焊接工藝。
2、焊接材料的選擇
2.1 所選的焊接材料（焊條、焊絲、鎢極、氬氣）等的質量必須符合國家標準，并且有相應的合格證。
2.2 焊條的選用， 根據等強度原則，可選擇E4303（J422）和E4315（J427）焊條，但為了提高其焊接工藝性能和抗裂性，所以選擇E4315（J427）焊條作為SMAW填充及蓋面層的焊接材料。
2.3 焊絲選用常含Si、Mn元素較多的H08Mn2SiA焊絲。
2.4 鎢極選用含氧化鈰2.0%鈰鎢極，氬氣純度要達到99.99%。
2.5 焊接設備采用YD-400AH3HGF逆變直流電弧焊機。
3、焊接前準備
3.1 施焊前坡口兩側管口附近各20mm范圍內要打磨干凈，焊絲表面要擦干凈油污、銹蝕，直至露出金屬光澤，以防鐵銹、油污等雜質進入熔池，而影響焊接質量。組對時保證內壁平齊，錯邊≤1.0mm。
3.2 將E4315（J427）焊條 ，經過350～400℃×1h的烘干，烘干后將焊條裝入保溫筒內，準備隨用隨取。
3.3 定位焊，使用與正式施焊時相同的焊接材料，并嚴格遵守相同的工藝條件，采用TIG點焊，焊縫長度為10～15mm，點三點，分別點在“9點”、“12點”和“3點”的位置，將點焊兩端修磨成斜坡形，保證接頭處過渡圓滑。
3.4 點焊處如有裂紋、氣孔等缺陷時，必須重新修磨干凈，才能施焊。
3.5 焊接方法，采用多層多道焊接，焊接方法與順序為TIG焊打底，SMAW填充、蓋面，其焊接工藝參數如表1。
表1 TIG焊接工藝參數
4、焊接操作
4.1 TIG打底焊
4.1.1將整個焊縫分左右兩個半圈進行焊接，在仰焊位置起焊，平焊位置收弧，每個半圈都存在仰、立、平三個不同的焊接位置。
4.1.2焊槍角度：鎢極與管子軸線成90°，焊絲沿管子切線方向與鎢極成95°～100°角。
4.1.3使用兩點送絲法焊接，在整個施焊過程中，應保持等速送絲，焊絲端部始終處于氬氣保護區內。
4.1.4焊縫接頭方法：施焊過程中斷或更換焊絲時，應先將收弧處焊縫打磨成斜坡狀，在斜坡后約10mm處重新引弧，電弧移到斜坡內時稍加焊絲，當焊至斜坡處接頭時，電弧稍作停留，暫緩送絲，待熔池與斜坡端完全熔化后再送絲。同時，焊槍應作小幅度擺動，使接頭部位充分熔合，形成平整的接頭。
4.1.5焊縫收弧方法：收弧時，應向熔池送入2～3滴填充金屬使熔池飽滿，同時將熔池逐步過渡到坡口側，電弧熄滅后，應延長對收弧處氬氣保護，以避免氧化、出現弧坑裂紋及縮孔。前半圈焊完后，后半圈施焊時方法與上述接頭焊相同，其余部位焊接方法與前半圈相同。 4.2 SMAW填充、蓋面焊
4.2.1將焊縫用鋼絲刷清理干凈，若有缺陷時重新打磨后須按原工藝參數補焊。
4.2.2采用SMAW焊接工藝參數如表2。
表2 SMAW焊接工藝參數
4.2.3焊條角度，仰焊和下爬坡位置焊接時，焊條與管子切線的傾角為80°～85°，當焊接上爬坡和平焊位時，焊條與管子切線的夾角為85°～90°。
4.2.4運條方法，用鋸齒形運條方法，焊條末端作鋸齒形向前擺動，并在兩側稍作停留，以防止產生咬邊。
4.2.5焊縫接頭位置要注意，當焊條焊到焊縫的起頭或結尾處時，即將電弧略微拉上一些，然后繼續向前。焊接一定的距離（10～15mm），使接頭處有良好的焊透后再逐漸拉長電弧而使其熄滅。
5、焊接時周圍環境 當施焊時環境出現下列任何一種情況時，應采取有效的防護措施，否則會產生焊接缺陷。
5.1 TIG打底焊時風速大于1m/s會造成氬氣流絮亂，空氣被帶入熔池產生氣孔 ，應采用擋風措施或加大氬氣流量。
5.2 SMAW焊接時，如果風速大于10m/s時，應采取加擋風板防風措施。因為風速過大易引起飛濺，風會吹開熔渣使保護不良，焊縫易出現氣孔等缺陷。
6、焊后檢查 焊完后打掉焊渣，用鋼絲刷將焊縫徹底清理干凈，先用肉眼檢查，合格后再按要求進行X射線探傷，其合格率超過99%。
7、 結束語 采用TIG打底焊，SMAW填充、蓋面的焊接工藝，解決了20鋼蒸汽管道的焊接時易產生氣孔、夾渣和未焊透缺陷的問題，焊接接頭的合格率由以前的90%提高到了現在的99%以上，證明該焊接工藝方法相當成功，既能保證焊接質量，又可提高工作效率。
