目前的不銹鋼壓力容器生產(chǎn)企業(yè)，普遍采用的主要焊接方法均為成熟的焊接工藝，如鎢極氬弧焊（GTAW）、焊條電弧焊（SMAW）、藥芯焊絲電弧焊（FCAW）、埋弧自動(dòng)焊（SAW）等。對(duì)于4～10mm的1Cr18Ni9Ti薄板不銹鋼，主要采用鎢極氬弧焊（GTAW）、焊條電弧焊（SMAW）和藥芯焊絲電弧焊（FCAW）；而對(duì)于4～10mm的304薄板不銹鋼(相當(dāng)于我國(guó)的0Cr18Ni9)，則主要采用鎢極氬弧焊（GTAW）、焊條電弧焊（SMAW），由于藥芯焊絲電弧焊（FCAW）采用的保護(hù)氣體為Ar+CO2，易使焊接接頭產(chǎn)生增碳問(wèn)題，導(dǎo)致其耐腐蝕性能下降，故對(duì)于低碳、超低碳不銹鋼的焊接，一般情況下不采用藥芯焊絲電弧焊。
本文以板厚8mm的低碳、304不銹鋼為例，對(duì)其常用焊接方法及焊接成本進(jìn)行分析和對(duì)比。
1 焊接方法分析
鎢極氬弧焊采用的保護(hù)氣體為純Ar，焊接時(shí)它既不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，也不溶解與液態(tài)金屬中，故可以避免焊縫中金屬元素的燒損和由此帶來(lái)的其它焊接缺陷，同時(shí)因其密度較大，在保護(hù)時(shí)不易漂浮散失，保護(hù)效果好。該焊接方法由于熱源和填充焊絲是分別控制的，熱量調(diào)節(jié)方便，使輸入焊縫的焊接線能量更容易控制，故適合于各種位置的焊接，也容易實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成型。鎢極氬弧焊的最大缺點(diǎn)是熔深淺、熔敷速度慢、生產(chǎn)效率低，因而其焊接變形也就較大。
焊條電弧焊由于操作靈活、方便，焊接設(shè)備簡(jiǎn)單、易于移動(dòng)，設(shè)備費(fèi)用比其它電弧焊方法低，因而得到了廣泛的應(yīng)用。該焊接方法與熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）、埋弧自動(dòng)焊（SAW）等焊接方法相比，其熔敷速度慢及熔敷系數(shù)低，并且每焊接完一條焊道均需要清理熔渣，而坡口內(nèi)的清渣是比較繁瑣的。
熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG焊），由于采用Ar或在Ar中添加了少量的O2作為保護(hù)氣體，因而其電弧穩(wěn)定，熔滴細(xì)小且過(guò)渡穩(wěn)定，飛濺很小。該焊接方法的電流密度高、母材熔深深，因而其焊絲的熔化速度和焊縫的熔敷速度高，焊接生產(chǎn)效率高，尤其適于中等厚度和大厚度結(jié)構(gòu)的焊接。該焊接設(shè)備比較復(fù)雜，設(shè)備成本較高。
表1給出了薄板不銹鋼常用焊接方法的相關(guān)數(shù)據(jù)［１］［２］。該表中的GTAW焊的熔敷速度為實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)。
2 低碳、超低碳薄板不銹鋼焊接成本對(duì)比
對(duì)于薄板不銹鋼壓力容器，由于其特殊性及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，因而對(duì)打底焊的焊縫背面的質(zhì)量要求比較高。
對(duì)于打底焊而言，鎢極氬弧焊（GTAW）均優(yōu)于焊條電弧焊（SMAW）、熔化極惰性氣體保護(hù)焊（MIG焊）等焊接方法，這主要是由于熱源和填充焊絲是分別控制的，熱量調(diào)節(jié)方便；同時(shí)，該種焊接方法對(duì)焊工的操作技能、接頭的組對(duì)質(zhì)量要求不高。因此，對(duì)于單面焊雙面成型的焊接接頭，其打底焊均采用鎢極氬弧焊（GTAW）。對(duì)于不銹鋼的焊接，焊接時(shí)必須充背面保護(hù)氣（通常為純Ar），以防止焊縫背面的氧化。
2.1 焊接成本對(duì)比
GTAW焊的Ф2.4mm的焊絲是直條的，長(zhǎng)度為36英寸，每根焊絲的剩余長(zhǎng)度約80～100mm；不銹鋼焊條的剩余長(zhǎng)度約50～80mm。
當(dāng)然，焊接成本還包括焊接設(shè)備的折舊、維修等費(fèi)用。由于該費(fèi)用很少，故本文未予考慮。
各種焊接數(shù)據(jù)的計(jì)算公式為［３］：
焊材消耗量=需要金屬量÷綜合熔敷效率
焊材費(fèi)用=焊材消耗量×焊材單價(jià)
燃弧時(shí)間=需要金屬量÷熔敷速度
氣體費(fèi)用=氣體流量×燃弧時(shí)間×氣體單價(jià)
總作業(yè)時(shí)間=燃弧時(shí)間+其它時(shí)間
工資費(fèi)用=總作業(yè)時(shí)間×工資單價(jià)
電力費(fèi)用=（焊接電流×電弧電壓×燃弧時(shí)間×單價(jià)）÷60000
焊接成本=焊材費(fèi)用+氣體費(fèi)用+工資費(fèi)用+電力費(fèi)用
2.2 焊接成本分析
以往的資料所進(jìn)行的焊接成本對(duì)比，均是九十年代初的相關(guān)數(shù)據(jù)，它是在不同坡口尺寸條件下進(jìn)行的，且主要是對(duì)碳鋼、中厚板常用的藥芯焊絲電弧焊、實(shí)芯焊絲CO2電弧焊、焊條電弧焊等焊接方法進(jìn)行成本對(duì)比與分析。
表2的焊接成本是對(duì)于相同的坡口尺寸、薄板不銹鋼進(jìn)行對(duì)比的。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的產(chǎn)品隨客戶要求的不同而不同，且對(duì)于生產(chǎn)制造企業(yè)而言，產(chǎn)品也會(huì)隨不同板厚而采取更加經(jīng)濟(jì)的焊接工藝。因此，相同類別的焊接接頭，如果采用不同的坡口尺寸，會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)許多弊端和不便。
由表2的數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)于70°的V型坡口、304材質(zhì)、8mm板厚的對(duì)接次之，GTAW+MIG最低。GTAW+MIG的焊接成本約為GTAW的67%左右，其焊接生產(chǎn)效率為GTAW的3.1倍左右。不僅如此，由于MIG焊的焊接熱輸入少，因而GTAW+MIG的焊接變形比GTAW要小的多，它更有力于產(chǎn)品的質(zhì)量保證。
3 結(jié)論
通過(guò)焊接成本對(duì)比，可以得到如下結(jié)論：
（1） GTAW+MIG焊的焊接成本低，生產(chǎn)效率高，應(yīng)加以推廣應(yīng)用。
（2） 對(duì)于薄板不銹鋼的焊接，提供了焊接方法的選擇依據(jù)。
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